Dari Beacon Chain ke BeamChain, Baca Cepat Proposal Baru Justin untuk Lapisan Konsensus ETH

Ditulis oleh: Tia, Techub News

Di panggung utama Devcon Thailand kemarin, peneliti ETH, Justin Drake, secara resmi memperkenalkan proposal Beam Chain melalui presentasi. Beam Chain adalah proposal redesain lapisan konsensus ETH oleh Justin, yang merupakan upgrade dari Beacon Chain untuk mewujudkan visi utama ETH. Artikel ini akan memberikan gambaran singkat tentang tujuan perbaikan proposal Beam Chain dan implementasi teknis terkait.

Meskipun Beam Chain direkayasa ulang sebagai lapisan konsensus, itu masih akan menggunakan Token Ethereum dan tidak akan menerbitkan Token baru atau jaringan baru.

Mengapa Mengusulkan Beam Chain?

Ether memiliki tiga tingkatan: lapisan eksekusi, lapisan Data Layer blob, dan lapisan konsensus. Lapisan eksekusi adalah bagian dari Ether yang mengelola transaksi dan menjalankan smart contract, mengatur status dan logika aplikasi secara langsung. Lapisan Data Layer blob bertanggung jawab untuk menyimpan data dalam jumlah besar yang melibatkan penyimpanan data jangka panjang yang diperlukan oleh aplikasi. Kedua lapisan ini adalah tingkatan yang berinteraksi langsung dengan aplikasi, dan setiap perubahan akan langsung mempengaruhi kompatibilitas lapisan ini.

Sementara Layer Konsensus bertanggung jawab untuk memastikan Konsensus data antar Node di seluruh jaringan, tidak langsung memproses status atau data aplikasi. Keterlibatan ini membuatnya relatif lebih mudah untuk memperkenalkan inovasi dan upgrade tanpa memberikan dampak langsung pada aplikasi. Oleh karena itu, perbaikan pada Layer Konsensus seperti yang diajukan dalam proposal Beam Chain, dapat memberikan ruang inovasi tanpa mengganggu kompatibilitas Layer Aplikasi di frontend.

Selain itu, Beacon Chain adalah desain dari 5 tahun yang lalu, dan sudah sangat kuno. Setelah 5 tahun, pasar telah sepenuhnya menyadari beberapa kesalahan Beacon Chain, dan pemahaman tentang MEV juga semakin mendalam. Dengan adanya terobosan dalam teknologi SNARK, maka dalam momentum ini, serangkaian perbaikan dilakukan pada lapisan konsensus ETH.

Tujuan yang Diharapkan oleh Beam Chain

Dapat membagi tujuan menjadi tiga bagian: Blok produksi, stake, kriptografi.

Blok memiliki tiga tujuan produksi, yang utama terkait dengan MEV: pertama, merencanakan peningkatan ketahanan terhadap sensor dengan menggunakan daftar inklusi; kedua, mengisolasi validator dari produksi Blok dengan menggunakan Attester Proposer Seperation dan lelang; ketiga, mempercepat slot untuk mengurangi waktu slot menjadi 4 detik.

Tujuan dari bagian stake adalah untuk memperbaiki kurva penerbitan saat ini, menurunkan ambang batas stake dari 32 ETH menjadi 1 ETH, dan mencapai kepastian finalitas slot tunggal yang cepat.

Tujuan bagian kriptografi adalah untuk menerapkan snarkification rantai menggunakan zkVM; menjaga keamanan kriptografi ETH agar dapat bertahan selama puluhan bahkan ratusan tahun; dan menggunakan MinRoot VDF untuk mempertahankan keacakan yang kuat.

Untuk mencapai tujuan-tujuan ini, Justin telah mengelompokkan mereka menjadi dua kategori. Bagian hijau akan diselesaikan secara bertahap melalui fork, sedangkan bagian merah seharusnya diselesaikan secara keseluruhan secara bersamaan.

Sebagai contoh snarkifikasi (menggunakan teknologi zk-SNARKs untuk membuktikan data atau komputasi), jika ingin mencapai pembuktian waktu nyata, perlu dilakukan beberapa penyesuaian struktural dalam sistem, termasuk fungsi hash, metode tanda tangan, serta serialisasi dan merkleisasi. Metode tanda tangan harus dapat menghasilkan dan memverifikasi dengan cepat, dan perlu ada serialisasi agar struktur data kompleks dapat ditransfer dan disimpan di Node, serta memproses data yang telah diserialisasi dengan pohon Merkle untuk memenuhi kebutuhan Zero-Knowledge Proof dalam memformat dan mengubah data menjadi format yang dapat diverifikasi, serta melakukan verifikasi status dengan efisien.

Rantai Beam yang Diubah Menjadi ZK

Sebelumnya, Konsensus di Ether berubah dari POW menjadi POS, sementara di mekanisme Beam Chain, Konsensus akan diperbarui lebih lanjut - sepenuhnya ZK, yaitu menerapkan snark ke seluruh lapisan Konsensus.

Snarkifikasi rantai

Perlu ditekankan bahwa bagian yang disnarkifikasi hanya ada dalam perubahan status, tetapi beberapa perhitungan pada level dasar (perhitungan logis yang dilakukan sebelum Mekanisme Konsensus memproses transaksi atau perubahan status), lapisan jaringan (komunikasi dan pengiriman data antar Node), manajemen cache, dan optimalisasi kinerja tetap tidak berubah, tidak terpengaruh oleh ZK.

Kode implementasi Beam Chain (misalnya, logika inti Beam Chain dan kode Algoritme Konsensus yang ditulis dengan Go atau Rust) perlu dikonversi ke format yang dapat dipahami oleh zkVM. Setelah kode implementasi Beam Chain dikompilasi menjadi format kode zkVM, zkVM dapat menjalankan kode tersebut, membaca masukan eksternal dari Blok chain, memvalidasi keabsahan proses konversi status, dan menghasilkan Bukti Tanpa Pengetahuan.

zkVM adalah lingkungan Virtual Machine yang menjalankan Zero-Knowledge Proof, yang memahami kode dalam format tertentu untuk verifikasi Zero-Knowledge Proof. Proses mengkompilasi kode ke dalam format yang dapat dieksekusi oleh zkVM mungkin melibatkan konversi dari bahasa pemrograman tingkat tinggi (seperti Go atau Rust) menjadi format yang lebih rendah dan menengah (seperti set instruksi RISC-V), lalu dijalankan di zkVM.

Saat ini, RISC-V telah menjadi standar industri untuk zkVM. Saat ini, ada tujuh perusahaan yang menawarkan Risc-v zkVM.

Attestation****snarkification

Bagian lain yang menggunakan snark adalah tanda tangan yang dapat diagregasi, yaitu proses kompresi dari tanda tangan validator dan pemeriksa yang memadukan banyak tanda tangan menjadi satu bukti tunggal yang dapat diverifikasi.

Kami berharap untuk memiliki keamanan tanda tangan agregat pasca-kuantum (yang tahan terhadap serangan kuantum), oleh karena itu diharapkan akan menggunakan fungsi hash di sini. Fungsi hash memiliki tingkat keamanan pasca-kuantum dan dapat digunakan sebagai komponen dasar atau modul dasar dalam sistem kriptografi. Dengan menggunakan hash-based snarks, ribuan tanda tangan dapat dikompres menjadi satu bukti. Ini adalah tanda tangan agregat pasca-kuantum. Selain itu, tanda tangan agregat pasca-kuantum ini dapat digunakan secara rekursif tanpa batas, Anda dapat terus menambahkan lebih banyak tanda tangan agregat untuk mencapai efisiensi kompresi yang lebih tinggi, yang menghasilkan peningkatan yang signifikan dibandingkan dengan tanda tangan agregat BLS tradisional.

Dalam beberapa bulan terakhir, teknologi fungsi hash yang di-snark telah secara signifikan ditingkatkan, dan bukti dapat dihasilkan dengan cepat melalui laptop, dan bukti hash dapat diselesaikan sekitar 2 juta kali per detik. Kemajuan kinerja ini membuat skema tanda tangan agregat yang aman terhadap kuantum menjadi lebih praktis dalam kehidupan nyata, dan memberikan kemungkinan bagi enkripsi yang efisien dan tahan terhadap kuantum.

Tidak hanya itu, Beam Chain yang telah di-snark-kan membuat proses verifikasi, penyimpanan, dan komputasi yang awalnya rumit menjadi terkompresi, sehingga serangkaian infrastruktur dasar seperti libp2p, ssz, pyspec, protocolguild, yang sebelumnya tidak dapat langsung digunakan untuk Beacon Chain, dapat diimplementasikan.

Rencana Timeline

Dalam perencanaan timeline, Justin berencana untuk menetapkan spesifikasi pada tahun 2025, membangun pada tahun 2026, dan melakukan pengujian pada tahun 2027. Saat ini, ada dua tim yang bersedia untuk mengembangkan klien Beam Chain Konsensus, satu dari Zeam lambda di India dan yang lainnya dari Lambda di Amerika Selatan.