Повний прорив: розкриття плану оновлення консенсусного рівня Ethereum

Нещодавно завершена конференція 2024 Devcon, яка відбулася в Бангкоку, привернула широку увагу екосистеми Ethereum. Під час конференції кілька проєктів оголосили про важливі досягнення, що викликало жваве обговорення в глобальній Web3 спільноті.

Серед найпомітніших є пропозиція щодо оновлення рівня консенсусу, запропонована дослідником фонду Ethereum, яку спільнота називає "Ethereum 3.0". Ця пропозиція під назвою Beam Chain має на меті знизити навантаження на обчислення та комунікацію для вузлів перевірки за допомогою технології нульових знань, що, в свою чергу, зменшує бар'єри для того, щоб стати валідатором. Це не лише допомагає залучити більше валідаторів до мережі для підвищення безпеки, але й зменшує обчислювальну надлишковість, підвищуючи загальну ефективність. Одночасно ця пропозиція також планує вирішити залишкові технічні проблеми у Beacon Chain і підготуватися до можливих загроз з боку квантових обчислень у майбутньому.

Пропозиція Beam Chain збігається з ідеєю про Snark-форматування Ethereum, яку раніше висунули спільники Ethereum в рамках дорожньої карти The Verge. Дорожня карта The Verge підкреслює важливість перетворення шару консенсусу та шару виконання за допомогою нульових знань. Хоча перетворення шару виконання вже досягло значного прогресу завдяки рішенням Layer 2, перетворення шару консенсусу все ще стикається з викликами і потребує постійної оптимізації.

Пропозиція Beam Chain зосереджена на трансформації шару консенсусу, і її основою є Snark-функція для перетворення стану. Це включає в себе перетворення функції стану для кожного слот, кожного блоку та кожного циклу. Ці функції стосуються виконання алгоритму консенсусу, пропозиції блоків, верифікації результатів виконавчого шару, верифікації кореня дерева Меркла, верифікації та агрегації підписів консенсусу, обчислення хешу та пов'язаних зони операцій. Варто зазначити, що Ethereum, просуваючи Snark-функцію для шару консенсусу, все ж дотримується принципів децентралізації та різноманітності, не нав'язуючи використання конкретних алгоритмів і протоколів нульових знань.

Основним викликом реалізації концепції Beam Chain є те, як скоротити час доказу, який наразі потребує десятків, а то й сотень секунд, до секундного рівня. Для цього дослідники запропонували використовувати спеціалізовані інтегральні схеми (ASIC) для прискорення всього процесу нульових знань, мета полягає в тому, щоб у найближчі кілька років підвищити час генерації доказів більш ніж у десять разів та досягти реального часу підтвердження.

Кілька дослідницьких команд постійно працюють над прискоренням процесу нульових доказів з використанням апаратних платформ, таких як GPU, FPGA та ASIC. Вони досягли значного прогресу в кількох системах нульових доказів, прискорення деяких основних алгоритмів перевищило сотні раз. Ці технологічні прориви застосовуються не лише в галузі блокчейну, а й поширюються на поєднання AI та нульових доказів, такі як верифіковані обчислення великих мовних моделей.

У відповідь на потенційні загрози з боку квантових обчислень, дослідники також розробили бібліотеки криптографії, що підтримують кілька стандартів NIST для постквантових алгоритмів. Оптимізуючи процес консенсусу та читання пам'яті, їм вдалося підвищити здатність обробки транзакцій квантово-стійкого блокчейну приблизно до 50% від оригінального ланцюга.

Ці технологічні досягнення вже знайшли застосування в деяких комерційних рішеннях, значно підвищивши обчислювальну ефективність нульових знань. Наприклад, одна з відкритих спільнот після впровадження цих оптимізаційних рішень підвищила продуктивність GPU на понад 20%, встановивши найвищий рекорд у своєму класі.

З появою пропозиції Beam Chain очікується, що спільнота Ethereum більше зосередиться на реконструкції рівня консенсусу, що може призвести до більшої кількості інноваційних ідей. Спільний розвиток Snark на рівні консенсусу та виконання суттєво сприятиме масштабованості та децентралізації Ethereum. У майбутньому віртуальна машина на основі технології нульових знань може відігравати ключову роль в екосистемі Ethereum. Завдяки впровадженню доказів SNARK та постквантовій криптографії, у поєднанні з нижчими вимогами до стейкінгу та швидшими часами підтвердження блоків, Beam Chain має потенціал принести Ethereum сильнішу децентралізацію та вищу продуктивність, просуваючи технологію блокчейн вперед.