イーサリアム3.0: Beam Chain提案がコンセンサス層のゼロ知識化革新をリード

2025-07-18 20:16:36

イーサリアム3.0：Beam Chain提案がコンセンサス層の変革をリード

最近終了した2024 Devcon大会はバンコクで開催され、イーサリアムエコシステムの多くの参加者が集まりました。会議期間中、複数のプロジェクトが最新の進展と計画を発表し、世界のWeb3分野に新たな発展の原動力をもたらしました。

その中で、イーサリアム財団の研究者Justin Drakeが提案した「イーサリアム3.0」アップグレード案が特に注目されています。このBeam Chainと呼ばれるコンセンサス層のアップグレード提案は、ゼロ知識証明技術を通じて検証者の計算および通信負担を軽減し、検証者になるためのハードルを下げることを目的としています。これにより、より多くの検証者がネットワークに参加しやすくなり、安全性が向上し、冗長な計算が減り、全体的なネットワーク効率が向上します。さらに、この提案はBeaconチェーンの歴史的な遺留問題を解決し、将来的に発生する可能性のある量子耐性の需要に備える機会を提供することも計画しています。

Beam Chain提案は、Vitalikが以前に提案したThe VergeのロードマップにおけるイーサリアムのSnark化（SNARKification）作業への具体的な応答として見ることができます。Vitalikは、コンセンサス層の改造は挑戦的な作業であり、継続的な最適化が必要であると述べました。

Beam Chainは、コンセンサス層の改造に主に焦点を当てています。その核心は、状態変換関数をSnark化することで、これはまさにゼロ知識証明技術の利点です。コンセンサス層の状態変換関数には、各タイムスロット、各ブロック、各エポックの変換関数が含まれます。これらの関数は、コンセンサスアルゴリズムとステーキングロジックの実行、ブロック提案、実行層の結果検証、Merkleツリーのルート検証、コンセンサス署名の検証と集約、ハッシュ計算、およびアカウントストレージ状態へのアクセスを含むステーキングやリデンプション操作に関与しています。

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注目すべきは、イーサリアムがコンセンサス層のSnark化を進める過程で、依然として去中心化と多様性を最優先の目標と見なしていることです。したがって、特定のゼロ知識証明アルゴリズムやプロトコルの使用を強制することはなく、提案者が自ら選択することを許可しています。

Beam Chainの構想を実現するための核心的な課題は、現在数十秒から100秒以上かかる証明時間を秒単位に圧縮することです。そのために、JustinはコミュニティにASIC加速方法の採用を促し、チップ上でゼロ知識証明仮想マシンが証拠生成から証明までの全プロセスを完了することを目指しています。これにより、今後数年以内に証明生成時間を10倍以上向上させ、リアルタイム証明（Realtime Proving）を実現することを目指しています。

いくつかの研究機関が、GPU、FPGA、ASICなどのハードウェアプラットフォームを利用してゼロ知識証明の加速を積極的に探求しています。彼らはすでにPolygon ZKEVM Prover、Stone Prover、Halo2、Plonky2など、さまざまなゼロ知識証明システムの加速に成功しており、複数のFPGA IPおよびGPU加速ソリューションを開発しています。一部のコア演算子の加速比は100倍以上に達しています。

AI + ZKの方向の大規模モデル検証可能なコンピューティングの分野では、一部の機関は、自己設計の行列乗算フォールディング、SumcheckプロトコルのGPU + CPU協調最適化、および楕円曲線の効率的な実装により、zkLLMの最初のトークン生成時間を4時間から約18分に短縮しました。

さらに、量子コンピュータの潜在的な脅威に対処するために、一部の機関はOpenSSLを基にして、複数のNIST標準に対応したポスト量子アルゴリズムの暗号ライブラリを改造しました。彼らはまた、コンセンサスプロセスの最適化と低遅延メモリ読み取りを通じて、抗量子ブロックチェーンのTPSを元のチェーンの約50%に達することができました。

Beam Chain提案の提出に伴い、コミュニティがコンセンサス層の改造により多くの注意を向けることが期待され、より多くの革新的なアイデアがもたらされるでしょう。コンセンサス層と実行層のSnark化は、イーサリアムのSnark化の最終ブループリントを共同で完成させ、イーサリアムの拡張性と分散化に重要な貢献をします。同時に、ゼロ知識証明技術に基づく仮想マシンは、イーサリアムエコシステムで中心的な役割を果たすことが期待されています。SNARK証明と後量子暗号学を導入し、より低いステーキングのハードルとより迅速なブロック確認時間を組み合わせることにより、Beam Chainはイーサリアムにより強い分散化とより高いパフォーマンスをもたらすことが期待されています。