Escrito por: Tia, Techub News

En el escenario principal de Devcon en Tailandia ayer, el investigador de Ethereum, Justin Drake, presentó por primera vez la propuesta de Beam Chain en forma de discurso. Beam Chain es una propuesta de Justin para rediseñar la capa de consenso de Ethereum, que es una mejora adicional a Beacon Chain, para avanzar hacia la visión final de Ethereum. En este artículo, exploraremos los objetivos de mejora de la propuesta de Beam Chain y su implementación técnica relacionada.

Aunque se rediseñe como capa de consenso, Beam Chain seguirá utilizando tokens de la red Ethereum (ETH), no emitirá nuevos tokens ni una nueva red.

¿Por qué proponer Beam Chain?

ETH tiene tres capas principales: la capa de ejecución, la capa de datos y la capa de consenso. La capa de ejecución es la parte de ETH que procesa transacciones y ejecuta contratos inteligentes, gestionando directamente el estado y la lógica de las aplicaciones. La capa de datos se encarga de almacenar una gran cantidad de datos, incluyendo el almacenamiento a largo plazo necesario para las aplicaciones. Estas dos capas son las que interactúan directamente con las aplicaciones, por lo que cualquier cambio afectará directamente a la compatibilidad de estas capas.

La capa de consenso es responsable de garantizar el consenso entre los nodos de la red, sin procesar directamente el estado o los datos de la aplicación. Esta indirectividad facilita la introducción de innovaciones y actualizaciones sin afectar directamente a la aplicación. Por lo tanto, mejoras en la capa de consenso como la propuesta de Beam Chain pueden ofrecer espacio para la innovación sin comprometer la compatibilidad en la capa de aplicación.

Además, Beacon Chain es un diseño de hace 5 años y ya es muy antiguo. Después de 5 años, el mercado ha comprendido completamente algunos errores de Beacon Chain y ha profundizado en la comprensión de MEV. Justo a tiempo, la tecnología SNARK también ha avanzado, por lo que, aprovechando el impulso del avance, se realizaron una serie de correcciones en la capa de consenso de ETH.

Objetivos del proyecto Beam Chain

Se puede dividir el objetivo en tres partes: producción de bloques, stake, criptografía.

Los tres objetivos principales de la producción de Bloquear están relacionados principalmente con MEV: primero, se planea aumentar la resistencia a la censura mediante la inclusión de una lista; segundo, se aislarán los validadores de la producción de Bloquear mediante la separación de Attester Proposer y la realización de subastas; tercero, se logrará una ranura más rápida, reduciendo el tiempo de la ranura a 4 segundos.

El objetivo de la parte de stake es mejorar la curva de emisión actual, reducir el umbral de stake de 32 ETH a 1 ETH y lograr una finalidad rápida y definitiva en un solo slot.

El objetivo de la criptografía es utilizar zkVM y otros para lograr la snarkificación de la cadena; mantener la seguridad criptográfica de Ethereum para que pueda durar décadas o incluso siglos; y utilizar MinRoot VDF y otros para mantener una fuerte aleatoriedad.

Para lograr estos objetivos, Justin los divide en dos categorías. La parte verde se completará gradualmente mediante forks, mientras que la parte roja debería completarse simultáneamente en su totalidad.

Tomemos como ejemplo la snarkificación (usando la tecnología zk-SNARKs para demostrar datos o cálculos). Si se desea lograr una prueba en tiempo real, es necesario realizar algunos ajustes estructurales en el sistema, incluyendo funciones hash, métodos de firma, serialización y Merkleización. Los métodos de firma deben poder generar y verificar rápidamente, y se requiere serialización para permitir la transferencia y almacenamiento de estructuras de datos complejas entre nodos, y luego procesar los datos serializados en un árbol de Merkle, de esta manera se cumple con la necesidad de formateo y conversión verificables de datos para la prueba de conocimiento cero, así como una verificación de estado eficiente.

Cadena Beam con ZK

En el pasado, Ethereum ha experimentado cambios desde POW a POS, y en el mecanismo de Beam Chain, el Consenso se actualizará aún más mediante la completa ZK, es decir, la aplicación de snark a toda la capa de Consenso.

Snarkificación de la cadena

Es importante destacar que la parte snarkified solo existe en la transición de estados, pero algunos cálculos a nivel de base (cálculos lógicos realizados antes de la transacción o transición de estados en el Mecanismo de consenso), la capa de red (comunicación y transmisión de datos entre Nodos), la gestión de la caché y la optimización del rendimiento permanecen sin cambios y no se ven afectados por ZK.

El código de implementación de Beam Chain (por ejemplo, la lógica central de Beam Chain escrita en Go o Rust y el código de algoritmo de consenso) necesita convertir el código a un formato comprensible por zkVM. Después de compilar el código de implementación de Beam Chain en el formato de código zkVM, zkVM puede ejecutar este código, leer la entrada externa de Bloquear, verificar la legalidad del proceso de transición de estado y generar una Prueba de conocimiento cero.

zkVM es un entorno de ejecución de Máquina virtual de conocimiento cero, que comprende código en un formato específico para realizar pruebas de conocimiento cero. El proceso de compilar el código en un formato ejecutable por zkVM puede implicar la conversión de un lenguaje de alto nivel (como Go o Rust) a un formato intermedio de bajo nivel (como el conjunto de instrucciones RISC-V), luego ejecutándolo en zkVM.

Actualmente, RISC-V se ha convertido en el estándar de la industria para zkVM. Actualmente, hay siete compañías que ofrecen Risc-v zkVM.

Attestation****snarkification

Otra parte que utiliza snark es la firma agregable (aggregatable signatures), es decir, el proceso de compresión de las firmas de múltiples validadores y testigos (attesters) para agrupar un gran número de firmas en una sola prueba verificable.

Esperamos tener seguridad en la firma de agregación post-cuántica (resistente a ataques cuánticos), por lo que se espera utilizar una función hash aquí. La función hash tiene un nivel de seguridad post-cuántico y se puede utilizar como componente básico o módulo base para construir criptografía. Con snarks basados en hash, se pueden comprimir miles de firmas en una prueba. Esto es la firma de agregación post-cuántica. Además, esta firma de agregación post-cuántica es recursiva infinitamente, se pueden agregar múltiples firmas de agregación una y otra vez para lograr una mayor eficiencia de compresión, lo que supone una mejora significativa en comparación con la agregación de firmas BLS tradicionales.

En los últimos meses, la tecnología de hash de snark ha mejorado significativamente, lo que permite generar pruebas rápidamente con una computadora portátil y producir alrededor de 2 millones de operaciones de hash por segundo. Este avance de rendimiento hace que el esquema de firma agregada cuánticamente seguro sea más práctico en la realidad, lo que posibilita la encriptación eficiente y resistente a la cantidad cuántica.

Además, la cadena Beam después de la transformación de snark comprime los procesos de verificación, almacenamiento y cálculo que originalmente eran complejos, lo que permite la implementación de una serie de infraestructuras básicas como libp2p, ssz, pyspec, protocolguild, que originalmente no se podían utilizar directamente en Beacon Chain.

Planificación de la línea de tiempo

En términos de planificación de la línea de tiempo, Justin planea establecer las especificaciones en 2025, construir en 2026 y realizar pruebas en 2027. Actualmente, hay dos equipos dispuestos a desarrollar el cliente de Beam Chain Consenso, uno es Zeam lambda de India y el otro es Lambda de América del Sur.