Ethereum 3.0: Proposal Beam Chain Memimpin Inovasi Konsensus Layer zk-SNARKs

Baru-baru ini, konferensi Devcon 2024 menarik perhatian luas dari ekosistem Ethereum. Dalam konferensi tersebut, peneliti dari Ethereum Foundation, Justin Drake, mengajukan proposal peningkatan lapisan konsensus yang disebut "Ethereum 3.0" — Beam Chain. Proposal ini bertujuan untuk mengurangi biaya komputasi dan komunikasi validator melalui teknologi zk-SNARKs, sehingga menurunkan ambang batas untuk menjadi validator, menarik lebih banyak peserta untuk bergabung dengan jaringan, meningkatkan keamanan, dan mengoptimalkan efisiensi keseluruhan. Selain itu, Drake juga berharap dapat memanfaatkan kesempatan ini untuk menyelesaikan masalah warisan di Beacon Chain dan mempersiapkan menghadapi ancaman komputasi kuantum yang mungkin terjadi di masa depan.

Usulan ini sejalan dengan gagasan tentang Snarkisasi Ethereum yang diusulkan oleh co-founder Ethereum Vitalik Buterin dalam peta jalan The Verge sebelumnya. Vitalik telah menunjukkan bahwa modifikasi lapisan konsensus adalah pekerjaan yang menantang dan memerlukan optimasi yang terus menerus. Proposal Beam Chain dapat dianggap sebagai respons yang positif terhadap tantangan ini.

Beam Chain terutama berfokus pada transformasi lapisan konsensus. Secara khusus, ia akan melakukan proses Snark pada fungsi transisi status, yang mencakup fungsi transisi status untuk setiap slot waktu, setiap blok, dan setiap epoch. Proses 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 untuk menjaga desentralisasi dan keberagaman, Ethereum tidak memaksa penggunaan algoritma dan protokol zk-SNARKs tertentu, tetapi dibiarkan kepada usulan untuk memilih secara mandiri.

Tantangan inti dalam mewujudkan gagasan Beam Chain adalah bagaimana mengompresi waktu pembuktian yang saat ini membutuhkan puluhan bahkan ratusan detik menjadi tingkat detik. Drake mengusulkan solusi menggunakan metode percepatan ASIC dalam sebuah seminar pada bulan September tahun ini, yaitu menyelesaikan seluruh proses dari pembuatan bukti hingga pembuktian di dalam chip menggunakan zk-SNARKs, dengan harapan dapat meningkatkan waktu pembuatan bukti lebih dari sepuluh kali lipat dalam beberapa tahun ke depan dan mewujudkan pembuktian waktu nyata.

Berbagai tim penelitian sedang aktif mengeksplorasi penggunaan platform perangkat keras seperti GPU, FPGA, dan ASIC untuk mempercepat proses zk-SNARKs. Mereka telah mencapai kemajuan signifikan pada berbagai sistem zk-SNARKs, dengan beberapa operator inti mencapai percepatan lebih dari seratus kali. Hasil teknologi ini telah diterapkan dalam beberapa solusi akselerasi perangkat keras dan perangkat lunak, secara signifikan meningkatkan efisiensi perhitungan.

Selain optimasi performa, para peneliti juga sedang menjelajahi aplikasi luas dari teknologi zk-SNARKs. Dalam bidang kombinasi AI dan zk-SNARKs, mereka melalui serangkaian inovasi teknologi, secara signifikan memperpendek waktu pembuktian untuk menghasilkan token pertama dari model bahasa besar. Selain itu, untuk menghadapi potensi ancaman yang ditimbulkan oleh komputasi kuantum, para peneliti juga mengembangkan perpustakaan kriptografi yang mendukung beberapa algoritma pasca kuantum standar NIST, dan dengan mengoptimalkan proses Konsensus dan pembacaan memori, kemampuan pemrosesan transaksi blockchain anti-kuantum mencapai sekitar 50% dari rantai tradisional.

Usulan Beam Chain menandakan bahwa komunitas Ethereum mulai mengalihkan perhatian ke transformasi lapisan konsensus. Inisiatif ini, yang dipadukan dengan optimasi lapisan eksekusi, diharapkan dapat menyelesaikan puzzle terakhir dari Snarkisasi Ethereum, memberikan kontribusi signifikan terhadap peningkatan skalabilitas dan derajat desentralisasi. Seiring dengan majuannya usulan ini, mesin virtual berbasis teknologi zk-SNARKs akan berperan semakin penting dalam ekosistem Ethereum. Dengan memperkenalkan bukti SNARK dan kriptografi pasca-kuantum, dikombinasikan dengan ambang batas staking yang lebih rendah dan kecepatan konfirmasi blok yang lebih cepat, Beam Chain diharapkan dapat membawa karakteristik desentralisasi yang lebih kuat dan kinerja yang lebih tinggi untuk Ethereum.