Написав Tia, Techub News

На головній сцені Devcon в Таїланді, ETH-дослідник Джастін Дрейк представив пропозицію Beam Chain у вигляді промови. Beam Chain - це пропозиція Джастіна щодо перегляду шару згоди ETH з метою подальшого розвитку Beacon Chain і наближення до кінцевої мети ETH. У цій статті ми розглянемо цілі покращення пропозиції Beam Chain та технічну реалізацію, пов'язану з нею.

Незважаючи на переробку на рівні консенсусу, Beam Chain все ще використовуватиме токен ETH坊, не випускатиме нових токенів і не випускатиме нову мережу.

Чому пропонується ланцюг Beam?

ETH має три рівні: рівень виконання, рівень даних та рівень згоди. Рівень виконання - це частина ETH, яка обробляє транзакції та виконує розумні контракти, безпосередньо керує станом та логікою додатків. Рівень даних відповідає за зберігання великої кількості даних, пов'язаних з тривалим зберіганням даних, необхідних для додатків. Ці два рівні належать до рівнів, які взаємодіють безпосередньо з додатком, і будь-які зміни безпосередньо впливатимуть на сумісність цих рівнів.

Але Консенсус шар відповідає за забезпечення консенсусу між Нодаами всієї мережі, не працюючи безпосередньо зі станом або даними додатків. Ця опосередкованість робить його відносно простішим для впровадження і оновлень, не впливаючи безпосередньо на додатки. Таким чином, вдосконалення Консенсус шару, наприклад, пропозиція Beam Chain, може забезпечити інноваційний простір, не псуючи сумісність на рівні застосування.

І Beacon Chain є дизайном 5 років тому, він вже дуже застарілий. Протягом 5 років ринок повністю розуміє деякі помилки Beacon Chain і далі глибоко розуміє МЕВ. Із саме часу технологія SNARK також зробила крок вперед, тому, використовуючи цей прорив, проводяться серія виправлень на рівні консенсусу ETH-ланцюга.

Мета проекту Beam Chain

Можна розподілити ціль на три частини: Блок виробництва, застейкати, криптографія.

Мета виробництва блоків має три аспекти, головним чином пов'язані з MEV: по-перше, планується збільшити стійкість до цензури за допомогою списку включень та інших заходів; по-друге, використовується розділення атестаторів та пропонентів, а також проведення аукціону, щоб відокремити валідаторів від виробництва блоків; по-третє, досягнення більш швидкого слоту, зменшення часу слоту до 4 секунд.

Ціллю часткового застейкання є поліпшення поточної кривої випуску, зниження порогу застейкання з 32 ETH до 1 ETH та досягнення швидкої остаточності одного слота.

Метою криптографічної частини є реалізація snarkification ланцюга за допомогою zkVM; забезпечення безпеки криптографії ETH блокчейну, щоб забезпечити його тривалість протягом десятиліть або навіть століть; а також забезпечення міцної випадковості за допомогою MinRoot VDF.

Щодо досягнення цих цілей, Джастін розділив ці цілі на дві категорії. Зелена частина повинна бути досягнута шляхом поступового форку, а червона частина повинна бути досягнута одночасно в цілому.

На прикладі snarkifacation (використання технології zk-SNARKs для підтвердження даних або обчислень) якщо бажаєте отримати доказ в реальному часі (real time proving), необхідно зробити структурні зміни в системі, включаючи зміни хеш-функцій, способів підпису, серіалізації та Merkleization. Спосіб підпису повинен бути здатним швидко генерувати та проводити перевірку, а також серіалізація повинна дозволяти складній структурі даних передаватися та зберігатися між Нода, а серіалізовані дані повинні бути оброблені в дереві Меркля (Merkle Tree), щоб задовольнити вимоги Доказу з нульовим розголошенням щодо форматування та перетворення даних для їх перевірки, а також ефективної перевірки стану.

ZK-перетворений ланцюг Beam

У минулому, ETH було змінено з POW на POS, а в механізмі Beam Chain, Консенсус знову оновиться - повна ZK-схематизація, тобто застосування snark на всьому рівні Консенсусу.

Ланцюжкова снаркування

Потрібно підкреслити, що змінені з допомогою snark частини існують лише в переході стану, але деякі базові обчислення (логічні обчислення, які виконуються перед обробкою транзакцій або зміни стану Механізм консенсусу), мережевий рівень (комунікація та передача даних між Нода), кеш-керування та оптимізація продуктивності залишаються незмінними та не піддаються впливу ZK.

Реалізація коду Beam Chain (наприклад, основної логіки Beam Chain та коду алгоритму консенсусу, написаного на Go або Rust) полягає в перетворенні коду в формат, який може розуміти zkVM. Після компіляції коду реалізації Beam Chain у формат коду zkVM, zkVM може виконати цей код, зчитати зовнішні вхідні дані блокчейну, перевірити легітимність процесу зміни стану і згенерувати доказ з нульовим розголошенням.

zkVM - це середовище виконання нульового доказу, яке може розуміти код у певному форматі для проведення перевірки Доказу із нульовим розголошенням. Процес компіляції коду до виконуваного формату zkVM може включати перетворення високорівневої мови програмування (наприклад, Go або Rust) на проміжний формат (наприклад, набір інструкцій RISC-V), а потім виконання його в zkVM.

На даний момент RISC-V став стандартом промисловості для zkVM. Наразі існує сім компаній, які пропонують Risc-v zkVM.

Посвідчення****зміни відносно snarkification

Ще одна частина, яка використовує snark, - це агреговані підписи, тобто стислий процес підписування багатьох валідаторів та атестаторів, який агрегує велику кількість підписів у єдине, перевіряєме доказ.

Ми сподіваємося на безпеку післяквантового агрегованого підпису (здатного відбитися від квантового нападу), тому очікується, що тут буде використана хеш-функція. Хеш-функція має рівень безпеки після квантового комп'ютера і може бути використана як основний компонент або базовий модуль криптографічної системи. Використання хеш-заснованих snarks дозволяє стиснути тисячі підписів до одного доказу. Це є післяквантовим агрегованим підписом. Більше того, цей післяквантовий агрегований підпис є нескінченно рекурсивним, ви можете безперервно додавати багато агрегованих підписів, щоб досягти більшої стислості, що значно покращується порівняно з традиційним агрегованим підписом BLS.

Протягом останніх кількох місяців технологія хеш-функцій snark отримала значне покращення, за допомогою ноутбука можна швидко створювати докази і здійснювати приблизно 2 мільйони хеш-операцій на секунду. Цей прорив в продуктивності робить агреговану схему підпису, стійку до квантових обчислень, більш практичною в реальному світі, створюючи можливість для ефективного криптографічного шифрування, яке стійке до квантових атак.

Крім того, перетворення beam на snark дозволяє стиснути складні процеси перевірки, зберігання та обчислення, що забезпечує можливість використання ряду інфраструктурних компонентів, таких як libp2p, ssz, pyspec, protocolguild, які раніше не можна було безпосередньо використовувати в Beacon Chain.

Планування часової лінії

Щодо планування хронології, Джастін планує визначити специфікації у 2025 році, побудувати у 2026 році і протестувати у 2027 році. Наразі дві команди готові розробити клієнт Beam Chain Консенсус: Zeam lambda з Індії та Lambda з Південної Америки.