Ethereum 3.0: Beam Chain Plan

Son günlerde sona eren 2024 Devcon konferansı, Ethereum ekosisteminin geniş dikkatini çekti. Konferansta, birçok proje en son gelişmelerini duyurdu ve bu, küresel Web3 dünyasında heyecanlı tartışmalara yol açtı.

En dikkat çekici olan, Ethereum Vakfı araştırmacısı Justin Drake'in önerdiği "Ethereum 3.0" yükseltme planı, yani Beam Chain önerisi. Bu önerinin temel fikri, sıfır bilgi kanıtı teknolojisini kullanarak doğrulayıcıların hesaplama ve iletişim yükünü azaltmak, böylece doğrulayıcı olmanın eşiğini düşürmektir. Bu, daha fazla doğrulayıcının ağa katılmasını teşvik edecek, güvenliği artıracak, gereksiz hesaplamaları azaltacak ve genel verimliliği artıracaktır. Drake ayrıca bu fırsatı, Beacon zincirindeki teknik borçları çözmek ve gelecekteki kuantum güvenlik gereksinimlerine hazırlıklı olmak için kullanmayı umuyor.

Bu öneri, Vitalik'in daha önce sunduğu The Verge yol haritasındaki Ethereum Snarklaşma fikriyle örtüşmektedir. Vitalik, konsensüs katmanını dönüştürmenin bir zorluk olduğunu ve sürekli iyileştirme gerektirdiğini belirtmiştir. Beam Chain önerisi, bu zorluğa bir cevap olarak değerlendirilebilir.

Beam Chain, konsensüs katmanının dönüşümüne odaklanmaktadır. Daha spesifik olmak gerekirse, durum dönüşüm fonksiyonu Snark hale getirilmelidir, bu da sıfır bilgi kanıtı teknolojisinin avantajıdır. Konsensüs katmanının durum dönüşüm fonksiyonu, per-slot, per-block ve per-epoch olmak üzere üç bölümden oluşur ve konsensüs algoritmasının yürütülmesi, blok önerisi, yürütme katmanı sonuçlarının doğrulanması, Merkle Tree Root doğrulaması, konsensüs imzası doğrulaması/toplanması, hash hesaplama ve stake etme ile geri alma işlemleri gibi konuları kapsar.

Dikkate değer olan, Ethereum'un konsensüs katmanını Snarklaştırma sürecinde, merkeziyetsizliği ve çeşitliliği birincil hedef olarak tutmasıdır. Bu nedenle, belirli bir sıfır bilgi algoritması ve protokolü kullanma zorunluluğu getirilmemekte, bunun yerine önericilerin kendi seçimlerini yapmalarına izin verilmektedir.

Beam Chain tasarımının temel zorluğu, şu anda onlarca hatta yüzlerce saniye süren kanıt süresini saniye seviyesine indirmektir. Justin, bu yıl Eylül ayında düzenlenen ZK Workshop II'de, ASIC hızlandırma yöntemlerinin bir çözümünü önerdi ve çip üzerinde sıfır bilgi kanıtı sanal makinesinin delil üretiminden kanıtın tamamına kadar olan sürecin gerçekleştirilmesini önerdi. Bu, önümüzdeki birkaç yıl içinde kanıt üretim süresini on kat artırma umudunu taşıyor.

Birçok kurum ve ekip, sıfır bilgi kanıtı teknolojisinin performansını ve uygulamalarını geliştirmek için çaba sarf ediyor. ZK kanıtlarını hızlandırmak için GPU, FPGA, ASIC gibi donanım platformlarını kullanıyorlar; Polygon ZKEVM Prover, Stone Prover, Halo2 ve Plonky2 gibi çeşitli ZK sistemlerini kapsıyor. Bazı temel operatörler yüz katın üzerinde hız artışı sağladı.

AI+ZK alanında bazı ekipler büyük model doğrulanabilir hesaplamada önemli ilerlemeler kaydetti. Kendi tasarımları olan matris çarpımı Folding, Sumcheck protokolünün GPU+CPU işbirliği optimizasyonu, eliptik eğri verimli uygulama gibi teknikler sayesinde zkLLM'in ilk token oluşturma süresi 4 saatten yaklaşık 18 dakikaya indirildi.

Ayrıca, kuantum bilgisayarların potansiyel tehditlerine karşı bazı ekipler, birden fazla NIST standart sonrası kuantum algoritmalarını destekleyen bir kriptografi kütüphanesi geliştirmek için OpenSSL'i modifiye etti. Konsensüs sürecini optimize ederek ve düşük gecikmeli bellek okuma ile kuantum dayanıklı blok zincirinin TPS'sinin orijinal zincirin yaklaşık %50'sine ulaşmasını sağladı.

Bu teknik keşifler, sıfır bilgi kanıtı için yaygın olarak kullanılan operatörlerin optimize edildiği Power Zebra gibi bazı donanım-yazılım birleşimi hızlandırma çözümlerinde uygulanmıştır. Bu çözüm, birçok kritik bileşen üzerinde önemli performans iyileştirmeleri sağlamıştır.

Uzun zamandır, Ethereum topluluğu esas olarak yürütme katmanının optimizasyonuna odaklandı, örneğin BlockGasLimit'i artırmak ve L2 geliştirmek gibi. Yürütme katmanının Snarklaşması, "Rollup Centric" yol haritasında L2 ile temelde tamamlandı. Beam Chain'in önerilmesi, konsensüs katmanının Snarklaşması için yeni bir sayfa açarak daha fazla yenilikçi fikirleri teşvik etme potansiyeline sahip.

Öngörülebilir ki, konsensüs katmanı ve yürütme katmanının Snarklaşması ile Ethereum'un Snarklaşma planı kademeli olarak tamamlanacak ve bu da onun ölçeklenebilirliği ve merkezsizlik açısından önemli ilerlemeler sağlayacaktır. Sıfır bilgi kanıtı teknolojisine dayanan sanal makine, Ethereum ekosisteminde merkezi bir rol oynayacaktır. SNARK kanıtları ve sonrası kuantum kriptografi ile daha düşük stake eşiği ve daha hızlı blok onay sürelerinin bir araya gelmesiyle, Beam Chain'in Ethereum'a daha güçlü bir merkezsizlik ve daha yüksek bir performans getirmesi bekleniyor.