Ethereum 3.0: La propuesta Beam Chain lidera la transformación de la capa de Consenso

La reciente conferencia Devcon 2024, que tuvo lugar en Bangkok, reunió a numerosos participantes del ecosistema de Ethereum. Durante la conferencia, varios proyectos presentaron sus últimos avances y planes, aportando un nuevo impulso al ámbito global de Web3.

Entre ellos, la propuesta de actualización "Ethereum 3.0" presentada por el investigador de la Fundación Ethereum, Justin Drake, es particularmente notable. Esta propuesta de actualización de la capa de consenso conocida como Beam Chain tiene como objetivo reducir la carga computacional y de comunicación de los validadores mediante tecnología de pruebas de cero conocimiento, lo que a su vez disminuye la barrera de entrada para convertirse en validador. Esto ayudará a atraer a más validadores a unirse a la red, mejorando la seguridad, reduciendo los cálculos redundantes y aumentando la eficiencia general de la red. Además, la propuesta también planea aprovechar esta oportunidad para abordar problemas heredados en la cadena Beacon y prepararse para posibles necesidades de seguridad cuántica en el futuro.

La propuesta de Beam Chain puede verse como una respuesta concreta al trabajo de Snarkificación (SNARKification) de Ethereum en la hoja de ruta The Verge propuesta anteriormente por Vitalik. Vitalik ha señalado que la transformación de la capa de consenso es un trabajo desafiante que requiere una optimización continua.

Beam Chain se centra principalmente en la transformación de la capa de consenso. Su núcleo es la función de transición de estado Snark, que es precisamente la ventaja de la tecnología de prueba de conocimiento cero. La función de transición de estado de la capa de consenso incluye las funciones de transición de cada intervalo de tiempo, cada bloque y cada época. Estas funciones implican la ejecución del algoritmo de consenso y la lógica de participación, la propuesta de bloques, la verificación de resultados de la capa de ejecución, la verificación de la raíz del árbol Merkle, la verificación y agregación de firmas de consenso, el cálculo de hash y las operaciones de participación y redención que implican el acceso al estado de almacenamiento de cuentas, entre otros.

Es importante destacar que Ethereum, en el proceso de avanzar hacia la Snarkización de la capa de consenso, sigue teniendo la descentralización y la diversidad como objetivos principales. Por lo tanto, no se requerirá forzosamente el uso de algoritmos y protocolos de prueba de conocimiento cero específicos, sino que se permitirá a los proponentes elegir por sí mismos.

El desafío central para realizar la visión de Beam Chain radica en cómo reducir el tiempo de prueba actual, que requiere decenas e incluso cientos de segundos, a un nivel de segundos. Para ello, Justin anima a la comunidad a adoptar métodos de aceleración ASIC, completando todo el proceso de la máquina virtual de prueba de conocimiento cero desde la generación de evidencia hasta la prueba en el chip, con la esperanza de aumentar el tiempo de generación de pruebas más de diez veces en los próximos años, logrando pruebas en tiempo real (Realtime Proving).

Algunas instituciones de investigación están explorando activamente la aceleración de pruebas de conocimiento cero utilizando plataformas de hardware como GPU, FPGA y ASIC. Ya han acelerado con éxito varios sistemas de pruebas de conocimiento cero, como Polygon ZKEVM Prover, Stone Prover, Halo2 y Plonky2, y han desarrollado múltiples soluciones de aceleración para FPGA y GPU, alcanzando aceleraciones superiores a cien veces en algunos operadores centrales.

En el campo de la computación verificable de grandes modelos en la dirección de AI+ZK, mediante tecnologías como el diseño autónomo de la multiplicación de matrices Folding, la optimización colaborativa de GPU+CPU del protocolo Sumcheck y la implementación eficiente de curvas elípticas, algunas instituciones han logrado reducir el tiempo de generación del primer token de zkLLM de 4 horas a aproximadamente 18 minutos.

Además, para hacer frente a la amenaza potencial de las computadoras cuánticas, algunas instituciones han modificado bibliotecas criptográficas basadas en OpenSSL para soportar múltiples algoritmos post-cuánticos estándar de NIST. También han optimizado el proceso de consenso y la lectura de memoria de baja latencia, lo que permite que el TPS de la cadena de bloques resistente a la cuántica alcance alrededor del 50% de la cadena original.

Con la propuesta de Beam Chain, se espera que dirija a la comunidad a poner más atención en la transformación de la capa de consenso, trayendo más ideas innovadoras. La Snarkización de la capa de consenso y de la capa de ejecución completará conjuntamente el plano final de la Snarkización de Ethereum, haciendo una contribución significativa a la escalabilidad y descentralización de Ethereum. Al mismo tiempo, se espera que la máquina virtual basada en tecnología de pruebas de cero conocimiento juegue un papel central en el ecosistema de Ethereum. Al introducir pruebas SNARK y criptografía post-cuántica, combinadas con un umbral de staking más bajo y un tiempo de confirmación de bloques más rápido, Beam Chain tiene el potencial de traer una mayor descentralización y un rendimiento más alto a Ethereum.