Ethereum 3.0: Proposal Beam Chain Memimpin Perubahan Lapisan Konsensus

Konferensi Devcon 2024 yang baru saja berakhir di Bangkok telah mengumpulkan banyak peserta dari ekosistem Ethereum. Selama konferensi, beberapa proyek meluncurkan kemajuan dan rencana terbaru mereka, membawa dorongan baru untuk perkembangan di bidang Web3 global.

Di antara itu, rencana upgrade "Ethereum 3.0" yang diajukan oleh peneliti di Ethereum Foundation, Justin Drake, sangat menarik perhatian. Proposal upgrade lapisan konsensus yang disebut Beam Chain ini bertujuan untuk mengurangi beban komputasi dan komunikasi bagi validator melalui teknologi bukti nol pengetahuan, sehingga menurunkan ambang batas untuk menjadi validator. Ini akan membantu menarik lebih banyak validator untuk bergabung dengan jaringan, meningkatkan keamanan, mengurangi komputasi yang redundan, dan meningkatkan efisiensi jaringan secara keseluruhan. Selain itu, proposal ini juga berencana untuk memanfaatkan kesempatan ini untuk mengatasi masalah warisan historis di Beacon Chain dan mempersiapkan kebutuhan keamanan anti-kuantum yang mungkin muncul di masa depan.

Usulan Beam Chain dapat dilihat sebagai tanggapan konkret terhadap pekerjaan Snarkifikasi Ethereum dalam peta jalan The Verge yang sebelumnya diajukan oleh Vitalik. Vitalik pernah menyatakan bahwa transformasi lapisan konsensus adalah pekerjaan yang menantang dan memerlukan optimasi yang berkelanjutan.

Beam Chain terutama berfokus pada transformasi lapisan konsensus. Intinya adalah mengubah fungsi transisi status menjadi bentuk Snark, yang merupakan keunggulan teknologi bukti nol pengetahuan. Fungsi transisi status pada lapisan konsensus mencakup fungsi transisi untuk setiap slot waktu, setiap blok, dan setiap era. Fungsi-fungsi ini melibatkan pelaksanaan algoritma konsensus dan logika staking, usulan blok, verifikasi hasil lapisan eksekusi, verifikasi akar pohon Merkle, verifikasi dan agregasi tanda tangan konsensus, perhitungan hash, serta operasi staking dan penarikan yang melibatkan akses status penyimpanan akun.

Perlu dicatat bahwa Ethereum dalam memajukan Snarkisasi lapisan konsensus masih menjadikan desentralisasi dan keragaman sebagai tujuan utama. Oleh karena itu, tidak akan ada kewajiban untuk menggunakan algoritma dan protokol zero-knowledge proof tertentu, melainkan memungkinkan para pengusul untuk memilih sendiri.

Tantangan utama dalam mewujudkan konsep Beam Chain adalah bagaimana mengompresi waktu pembuktian saat ini yang memerlukan puluhan bahkan ratusan detik menjadi tingkat detik. Untuk itu, Justin mendorong komunitas untuk mengadopsi metode percepatan ASIC, menyelesaikan seluruh proses dari pembuatan bukti hingga pembuktian dalam mesin virtual bukti nol pada chip, dengan harapan dapat meningkatkan waktu pembuatan bukti lebih dari sepuluh kali lipat dalam beberapa tahun ke depan, mewujudkan pembuktian waktu nyata (Realtime Proving).

Beberapa lembaga penelitian sedang aktif mengeksplorasi penggunaan platform perangkat keras seperti GPU, FPGA, dan ASIC untuk mempercepat bukti nol pengetahuan. Mereka telah berhasil mempercepat berbagai sistem bukti nol pengetahuan, seperti Polygon ZKEVM Prover, Stone Prover, Halo2, dan Plonky2, serta mengembangkan beberapa solusi percepatan FPGA IP dan GPU, dengan beberapa operator inti mencapai percepatan lebih dari seratus kali lipat.

Dalam bidang komputasi yang dapat diverifikasi oleh model besar di arah AI+ZK, melalui teknologi seperti perkalian matriks yang dirancang sendiri, optimasi kolaboratif GPU+CPU dari protokol Folding dan Sumcheck, serta implementasi efisien dari kurva elips, beberapa lembaga telah berhasil mengurangi waktu generasi token pertama zkLLM dari 4 jam menjadi sekitar 18 menit.

Selain itu, untuk menghadapi potensi ancaman dari komputer kuantum, beberapa lembaga telah memodifikasi pustaka kriptografi yang mendukung beberapa algoritma pasca-kuantum NIST berdasarkan OpenSSL. Mereka juga telah mengoptimalkan proses konsensus dan pembacaan memori latensi rendah, sehingga TPS blockchain tahan kuantum dapat mencapai sekitar 50% dari rantai asli.

Dengan diusulkannya proposal Beam Chain, diharapkan akan mengarahkan komunitas untuk lebih banyak memperhatikan transformasi lapisan konsensus, membawa lebih banyak ide inovatif. Snarkisasi lapisan konsensus dan lapisan eksekusi akan bersama-sama menyelesaikan peta jalan akhir Snarkisasi Ethereum, memberikan kontribusi besar terhadap skalabilitas dan desentralisasi Ethereum. Pada saat yang sama, mesin virtual berbasis teknologi bukti nol pengetahuan diharapkan memainkan peran kunci dalam ekosistem Ethereum. Dengan memperkenalkan bukti SNARK dan kriptografi pasca-kuantum, dikombinasikan dengan ambang staking yang lebih rendah dan waktu konfirmasi blok yang lebih cepat, Beam Chain diharapkan dapat membawa desentralisasi yang lebih kuat dan kinerja yang lebih tinggi bagi Ethereum.