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革新をリード

2025-07-03 01:30:35

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イーサリアム3.0：Beam Chain提案がコンセンサス層のzk-SNARKs革新をリード

最近開催された2024 Devcon大会は、イーサリアムエコシステムの広範な関心を集めました。会議では、イーサリアム財団の研究者Justin Drakeが「イーサリアム3.0」と呼ばれるコンセンサスレイヤーのアップグレード提案——Beam Chainを提案しました。この提案は、zk-SNARKs技術を通じて検証者の計算および通信コストを削減し、検証者になるためのハードルを下げ、より多くの参加者をネットワークに引き入れ、安全性を向上させ、全体的な効率を最適化することを目的としています。さらに、Drakeはこの機会を利用してBeaconチェーンの歴史的な遺留問題を解決し、将来直面する可能性のある量子コンピュータの脅威に備えたいと考えています。

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この提案は、イーサリアムの共同創設者であるVitalik Buterinが以前に提案したThe VergeロードマップにおけるイーサリアムのSnark化に関する考え方と一致しています。Vitalikは、コンセンサス層の改造が挑戦的な作業であり、継続的な最適化が必要であると指摘しました。Beam Chain提案は、この挑戦に対する積極的な応答と見なすことができます。

Beam Chainは主にコンセンサス層の改造に焦点を当てています。具体的には、状態遷移関数をSnark化処理します。これには、各タイムスロット、各ブロック、各エポックの状態遷移関数が含まれます。このプロセスでは、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、マーケル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、アカウントストレージ状態アクセスに関わるステーキングと償還操作などが含まれます。注目すべきは、去中心化と多様性を維持するために、イーサリアムは特定の零知识证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、提案者が自主的に選択することです。

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Beam Chainの実現における核心的な課題は、現在数十秒から百秒以上かかる証明時間を秒単位に圧縮する方法です。Drakeは今年9月のセミナーで、ASIC加速手法を用いた解決策を提案しました。つまり、チップ上で零知識証明仮想マシンの証拠生成から証明までの全プロセスを完了させ、今後数年内に証明生成時間を十倍以上向上させ、リアルタイム証明を実現することを目指しています。

複数の研究チームが、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、零知识证明のプロセスを加速することを積極的に探求しています。彼らは、さまざまな零知识证明システムで顕著な進展を遂げており、一部のコア演算子の加速比は百倍以上に達しています。これらの技術成果は、いくつかのソフトウェアとハードウェアの統合加速ソリューションに適用されており、計算効率を大幅に向上させています。

性能の最適化に加えて、研究者たちはzk-SNARKs技術の広範な応用を探求しています。AIとzk-SNARKsが組み合わさった分野では、一連の技術革新を通じて、大規模言語モデルの最初のトークン生成の証明時間を大幅に短縮しました。さらに、量子コンピュータによる潜在的な脅威に対応するため、研究者たちは複数のNIST標準のポスト量子アルゴリズムをサポートする暗号ライブラリを開発し、コンセンサスプロセスとメモリ読み取りを最適化することで、抗量子ブロックチェーンの取引処理能力を従来のチェーンの約50%に達するようにしました。

Beam Chain提案の提出は、イーサリアムコミュニティがコンセンサス層の改造に注意を向け始めたことを示しています。この取り組みは、実行層の最適化と組み合わさることで、イーサリアムのSnark化の最終ピースを完成させ、可用性と分散化の向上に大きな貢献をすることが期待されています。提案が進むにつれて、zk-SNARKs技術に基づく仮想マシンは、イーサリアムエコシステムにおいてますます重要な役割を果たすことになるでしょう。SNARK証明とポスト量子暗号を導入し、より低いステーキングのハードルとより速いブロック確認速度を組み合わせることで、Beam Chainはイーサリアムにより強力な分散化特性と高い性能をもたらすことが期待されています。