Ethereum 3.0: Предложение Beam Chain ведет к изменениям в слое соглашения

Недавняя конференция Devcon 2024, завершившаяся в Бангкоке, собрала множество участников экосистемы Ethereum. В ходе конференции несколько проектов представили свои последние достижения и планы, что привнесло новую динамику в глобальную сферу Web3.

В частности, предложение об обновлении "Ethereum 3.0", выдвинутое исследователем фонда Ethereum Джастином Дрейком, особенно привлекает внимание. Это предложение об обновлении уровня соглашения, известное как Beam Chain, направлено на снижение вычислительных и коммуникационных затрат для валидаторов с помощью технологии нулевых знаний, что снизит порог для становления валидатором. Это поможет привлечь больше валидаторов в сеть, повысить безопасность, сократить избыточные вычисления и улучшить общую эффективность сети. Кроме того, данное предложение также планирует воспользоваться этой возможностью для решения исторических проблем в Beacon Chain и подготовки к возможным требованиям к квантовой безопасности в будущем.

Предложение Beam Chain можно рассматривать как конкретный ответ на работу по Snark-фикации Ethereum (SNARKification), предложенную Виталиком в ранее представленном дорожной карте The Verge. Виталик отмечал, что преобразование уровня соглашения является сложной задачей, требующей постоянной оптимизации.

Beam Chain в основном фокусируется на преобразовании уровня консенсуса. По своей сути функция перехода из состояния в себя оскорбляется, что является преимуществом технологии доказательства с нулевым разглашением. Функция перехода состояния уровня консенсуса включает в себя функцию перехода для каждого слота, каждого блока и каждой эпохи. Эти функции включают в себя, среди прочего, выполнение алгоритма консенсуса и логики стейкинга, предложение блоков, проверку результатов на уровне исполнения, корневую проверку дерева Меркла, проверку и агрегацию подписи консенсуса, вычисление хэша, а также операции стейкинга и погашения, включающие доступ к состоянию хранилища учетной записи.

Стоит отметить, что Ethereum, продвигая Snark-уровень соглашения, по-прежнему ставит в приоритет децентрализацию и разнообразие. Поэтому не будет обязательного требования использования определенных алгоритмов и протоколов нулевых знаний, а позволяется выбор предложителей.

Основным вызовом реализации концепции Beam Chain является то, как сократить время доказательства, которое в настоящее время занимает десятки, а то и сотни секунд, до уровня секунд. Для этого Джастин призывает сообщество использовать методы ускорения ASIC, завершив полный процесс от генерации доказательства до самого доказательства на чипе с помощью виртуальной машины нулевых знаний, с целью увеличить время генерации доказательства более чем в десять раз в будущем, достигнув тем самым реального доказательства (Realtime Proving).

Некоторые исследовательские учреждения активно исследуют возможность ускорения нулевых доказательств с использованием аппаратных платформ, таких как GPU, FPGA и ASIC. Им удалось успешно ускорить несколько систем нулевых доказательств, таких как Polygon ZKEVM Prover, Stone Prover, Halo2 и Plonky2, а также разработать несколько решений для ускорения на FPGA и GPU, при этом ускорение некоторых ключевых операторов превышает сто раз.

В области верифицируемых вычислений больших моделей в направлении AI+ZK, благодаря разработанным самостоятельно технологиям, таким как матричное умножение Folding, совместная оптимизация GPU+CPU для протокола Sumcheck, эффективная реализация эллиптических кривых и другим, некоторые организации смогли сократить время генерации первого токена zkLLM с 4 часов до примерно 18 минут.

Кроме того, для борьбы с потенциальной угрозой квантовых компьютеров некоторые организации модифицировали библиотеку шифрования на основе OpenSSL, поддерживающую несколько стандартов NIST для постквантовых алгоритмов. Они также оптимизировали процесс соглашения и чтение памяти с низкой задержкой, что позволяет TPS квантово-устойчивых блокчейнов достигать около 50% от TPS оригинальной цепи.

С введением предложения Beam Chain ожидается, что это направит больше внимания сообщества на преобразование уровня соглашения, что приведет к большему количеству инновационных идей. Снижение Snark уровня соглашения и уровня исполнения будет совместно завершать окончательный план Snark для Ethereum, что внесет значительный вклад в масштабируемость и децентрализацию Ethereum. В то же время виртуальная машина, основанная на технологии нулевых знаний, ожидается, что займет центральную роль в экосистеме Ethereum. Внедрение SNARK-доказательств и постквантовой криптографии, в сочетании с более низкими порогами стейкинга и более быстрым временем подтверждения блоков, Beam Chain обещает принести более сильную децентрализацию и более высокую производительность для Ethereum.