Ethereum 3.0: Đề xuất Beam Chain dẫn dắt đổi mới zk-SNARK của lớp nhận thức chung

Gần đây, hội nghị Devcon 2024 đã thu hút sự chú ý rộng rãi từ cộng đồng hệ sinh thái Ethereum. Tại hội nghị, nhà nghiên cứu của Quỹ Ethereum, Justin Drake, đã đề xuất một sáng kiến nâng cấp lớp nhận thức chung được gọi là "Ethereum 3.0" - Beam Chain. Sáng kiến này nhằm giảm chi phí tính toán và truyền thông của các xác nhận viên thông qua công nghệ zk-SNARK, từ đó giảm bớt rào cản để trở thành xác nhận viên, thu hút nhiều người tham gia hơn vào mạng lưới, nâng cao tính an toàn và tối ưu hóa hiệu quả tổng thể. Hơn nữa, Drake còn hy vọng tận dụng cơ hội này để giải quyết các vấn đề lịch sử còn tồn tại trong chuỗi Beacon và chuẩn bị cho những mối đe dọa từ tính toán lượng tử có thể xảy ra trong tương lai.

Đề xuất này phù hợp với ý tưởng về việc Snark hóa Ethereum trong lộ trình The Verge mà Vitalik Buterin, đồng sáng lập Ethereum, đã đưa ra trước đó. Vitalik đã chỉ ra rằng việc cải tạo lớp đồng thuận là một công việc đầy thử thách, cần phải tối ưu hóa liên tục. Đề xuất Beam Chain có thể được coi là một phản hồi tích cực đối với thách thức này.

Beam Chain chủ yếu tập trung vào việc cải cách lớp nhận thức chung. Cụ thể, nó sẽ thực hiện xử lý Snark cho hàm chuyển trạng thái, bao gồm hàm chuyển trạng thái cho mỗi khoảng thời gian, mỗi khối và mỗi epoch. Quy trình này liên quan đến việc thực thi thuật toán nhận thức chung và logic đặt cọc, đề xuất khối, xác minh kết quả lớp thực thi, xác minh gốc cây Merkle, xác minh và tổng hợp chữ ký nhận thức chung, tính toán hàm băm và các hoạt động đặt cọc và rút tiền liên quan đến việc truy cập trạng thái lưu trữ tài khoản. Đáng chú ý, để duy trì tính phân cấp và đa dạng, Ethereum không yêu cầu bắt buộc sử dụng các thuật toán và giao thức chứng minh không biết (zk-SNARK) cụ thể, mà do người đề xuất tự chọn.

Thách thức cốt lõi trong việc hiện thực hóa ý tưởng Beam Chain là làm thế nào để rút ngắn thời gian chứng minh hiện tại cần hàng chục thậm chí hàng trăm giây xuống còn cấp độ giây. Drake đã đề xuất giải pháp sử dụng phương pháp tăng tốc ASIC trong một hội thảo vào tháng 9 năm nay, tức là hoàn thành toàn bộ quy trình từ việc tạo bằng chứng đến chứng minh trong máy ảo chứng minh không biết (zk-SNARK) trên chip, với hy vọng tăng gấp mười lần thời gian tạo chứng minh trong vài năm tới để đạt được chứng minh thời gian thực.

Nhiều nhóm nghiên cứu đang tích cực khám phá việc sử dụng các nền tảng phần cứng như GPU, FPGA, ASIC để tăng tốc quá trình zk-SNARK. Họ đã đạt được những tiến bộ đáng kể trên nhiều hệ thống zk-SNARK, với tỷ lệ gia tốc của một số phép toán cốt lõi đạt trên trăm lần. Những thành tựu công nghệ này đã được áp dụng trong một số giải pháp tăng tốc tích hợp phần mềm và phần cứng, nâng cao hiệu quả tính toán một cách đáng kể.

Ngoài việc tối ưu hóa hiệu suất, các nhà nghiên cứu còn đang khám phá ứng dụng rộng rãi của công nghệ zk-SNARK. Trong lĩnh vực kết hợp giữa AI và zk-SNARK, họ đã thông qua một loạt các đổi mới công nghệ để rút ngắn đáng kể thời gian phát sinh chứng minh cho token đầu tiên của mô hình ngôn ngữ lớn. Hơn nữa, để đối phó với mối đe dọa tiềm tàng từ điện toán lượng tử, các nhà nghiên cứu cũng đã phát triển một thư viện mã hóa hỗ trợ nhiều thuật toán hậu lượng tử theo tiêu chuẩn NIST, và thông qua việc tối ưu hóa quy trình nhận thức chung và truy cập bộ nhớ, khả năng xử lý giao dịch của blockchain chống lượng tử đạt khoảng 50% so với chuỗi truyền thống.

Sự ra mắt của đề xuất Beam Chain đánh dấu việc cộng đồng Ethereum bắt đầu chuyển sự chú ý sang việc cải cách tầng nhận thức chung. Động thái này kết hợp với việc tối ưu hóa tầng thực thi, dự kiến sẽ hoàn thành mảnh ghép cuối cùng cho việc Snark hóa Ethereum, góp phần đáng kể vào việc nâng cao khả năng mở rộng và mức độ phi tập trung của nó. Khi đề xuất tiến triển, máy ảo dựa trên công nghệ chứng minh không biết sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong hệ sinh thái Ethereum. Bằng cách đưa vào chứng minh SNARK và mật mã hậu lượng tử, kết hợp với ngưỡng đặt cọc thấp hơn và tốc độ xác nhận khối nhanh hơn, Beam Chain hứa hẹn sẽ mang lại những đặc tính phi tập trung mạnh mẽ hơn và hiệu suất cao hơn cho Ethereum.