Beam Chain: “ETH 3.0”

Cuộc họp 2024 Devcon vừa kết thúc với sự náo nhiệt, cộng đồng sinh thái Ethereum đầy đủ tại Bangkok, Ethereum và các dự án liên quan đã công bố những tiến triển và thông tin mới quan trọng trong thời gian này, một loạt các quan điểm mới, xu hướng mới, kế hoạch mới đã thắp sáng toàn cầu Web3.

Đặc biệt ấn tượng, đó chính là kế hoạch đề xuất "ETH 3.0" của nhà nghiên cứu của Quỹ Điều tra Ethereum, Justin Drake.

Anh ấy đã đưa ra một đề xuất nâng cấp Nhận thức chung được cộng đồng gọi là 'ETH 3.0' -- Beam Chain [1]. Quan điểm cốt lõi là: Giảm bớt gánh nặng tính toán và truyền thông của Validator bằng Bằng chứng không kiến thức, thả xuống ngưỡng cần thiết cho Validator, làm cho nhiều Validator hơn có thể tham gia mạng để tăng cường an ninh, giảm thiểu sự trùng lặp tính toán và nâng cao hiệu suất toàn diện của mạng. Ngoài ra, Justin cũng muốn sử dụng cơ hội tái cơ cấu hóa Nhận thức chung bằng Snark, giải quyết nợ kỹ thuật mà Beacon Chain để lại do hạn chế thời gian và chuẩn bị cho nhu cầu an toàn chống lại lượng tử trong tương lai.

Trong bản đồ đường của Vitalik trên The Verge, việc biến ETH thành Snark (SNARKification) là một trong những công việc quan trọng, bao gồm việc thay đổi chứng minh không kiến thức ở cả lớp đồng thuận và lớp thực thi. Trong bản dịch mới nhất của Vitalik [2], Vitalik thừa nhận rằng việc thay đổi lớp đồng thuận là một thách thức, cần được xem xét và tối ưu hóa liên tục trong công việc tiếp theo. Đề xuất của Beam Chain có thể được xem như một phản ứng của Vitalik về việc làm thế nào để biến lớp đồng thuận thành Snark.

Beam Chain chỉ theo dõi ở tầng Nhận thức chung. Nhưng việc Snark hóa tầng Nhận thức chung không có nghĩa là phải thay đổi tất cả các phần. Lõi của chuỗi Khối là hàm chuyển đổi trạng thái (State Transition Function), vì vậy chỉ cần Snark hóa hàm chuyển đổi trạng thái là đủ, điều này cũng chính là điểm mạnh của ZK. Đối với tầng Nhận thức chung, hàm chuyển đổi trạng thái chủ yếu bao gồm ba phần, bao gồm hàm chuyển đổi per-slot, hàm chuyển đổi per-block và hàm chuyển đổi per-epoch. Trong ba hàm chuyển đổi trạng thái này, có các thao tác liên quan đến thuật toán và logic Staking, đề xuất Khối, xác minh đúng sai kết quả của tầng thực thi, xác minh Merkle Tree Root, xác minh/chồng chữ ký Nhận thức chung, tính toán hàm băm và các hoạt động thế chấp và rút tiền liên quan đến truy cập trạng thái lưu trữ tài khoản. Việc Snark hóa tầng Nhận thức chung thực ra là Snark hóa các hoạt động như đã nêu ở trên. Đáng lưu ý là trong lộ trình Snark hóa tầng Nhận thức chung, Ethereum vẫn đặt mục tiêu tập trung vào tính đa dạng, vì vậy không buộc phải sử dụng thuật toán và giao thức ZK, mà để Cho phép tự lựa chọn.

Nguồn ảnh:

Những điểm khó khăn cốt lõi: Chứng minh thời gian thực

Để thực hiện ý tưởng của Beam Chain, vấn đề quan trọng nhất là cải thiện hiệu suất chứng minh, tức là làm thế nào để nén thời gian chứng minh hiện tại từ vài chục đến cả trăm giây về mức giây. Tại Hội thảo ZK II được tổ chức bởi AntChain OpenLabs, ZAN và Pharos vào ngày 24 tháng 9 năm nay [3], vị khách mời Justin đã chia sẻ báo cáo có tiêu đề "Chứng minh Thời gian thực", lúc đó anh ấy đề xuất quan điểm cốt lõi tương tự với ý tưởng "ETH 3.0", đưa ra giải pháp giải quyết hạn chế về hiệu suất. Anh ấy khuyến khích cộng đồng sử dụng phương pháp tăng tốc ASIC, hoàn thành toàn bộ quy trình từ tạo chứng cứ đến chứng minh trên chip, trong vài năm tới sẽ cải thiện thời gian tạo chứng cứ hơn mười lần, thực sự có thể thực hiện Chứng minh Thời gian thực.

Hiệu suất và ứng dụng Công nghệ không chứng thực: Chúng tôi luôn trên đường đi

AntChain OpenLabs luôn cam kết sử dụng nền tảng phần cứng như GPU, FPGA, ASIC để tăng tốc chứng minh không cần chứng thực (ZK), tăng tốc nhiều hệ thống ZK bao gồm Polygon ZKEVM Prover, Stone Prover, Halo 2 và Plonky 2, tạo ra nhiều giải pháp FPGA IP và GPU tăng tốc, một số phép toán cốt lõi đạt được tốc độ tăng tới trên 100 lần.

AntChain OpenLabs dựa trên CUDA tăng tốc một số toán tử so với CPU, tỷ lệ tăng tốc tương đối như bảng (một).

( Bảng một )

So sánh hiệu suất của GPU tăng tốc MSM được thực hiện bởi AntChain OpenLabs với ICICLE Mã nguồn mở (cả hai đều là 409 0G PU), như trong bảng (hai).

( Bảng hai )

So sánh hiệu năng giữa Circle FFT được tăng tốc bằng GPU triển khai bởi AntChain OpenLabs và Stwo Prover trên CPU 16 nhân, như bảng (ba).

( Bảng ba )

Ngoài ra, AntChain OpenLabs còn cam kết khám phá ứng dụng của zk-SNARK trong việc tính toán xác thực mô hình lớn hướng AI+ZK, sử dụng các công nghệ như việc gấp ma trận tự thiết kế, tối ưu hóa đồng thời GPU+CPU bằng giao thức Sumcheck, hiệu quả triển khai đường cong elliptic và các kỹ thuật khác. Với 4 GPU, thời gian tạo token đầu tiên của zkLLM [4] [5] (thời gian thực hiện gốc không bao gồm cam kết và mở ra, hiệu năng được kiểm tra sau khi bao gồm cam kết và mở ra, dành cho mô hình LLama-7 B) đã giảm từ 4 giờ xuống còn khoảng 18 phút.

AntChain OpenLabs dựa trên tích luỹ về GPU để liên tục tối ưu hiệu suất và tính khả dụng của tính toán có thể xác minh trên mô hình lớn, và tiếp tục nỗ lực trong việc thay thế và tối ưu hóa các kế hoạch cam kết, gấp đôi cài đặt, và sinh ra chứng chỉ đa mã thông báo, với mục tiêu xây dựng một dịch vụ tính toán có thể xác minh hiệu quả, dễ sử dụng và thân thiện với hệ sinh thái AI, khám phá các hướng đi có thể trong các ứng dụng quy mô lớn của công nghệ Zero-Knowledge Proof, xây dựng cầu nối giữa Web3 và ứng dụng AI.

Đồng thời, đối mặt với đe dọa từ Máy tính lượng tử, AntChain OpenLabs cũng đã tiến hành khám phá tích cực, dựa trên OpenSSL [ 6 ] đã được cải tiến một thư viện mật mã phi hậu量子算法, hỗ trợ nhiều tiêu chuẩn của NIST sau đó. Đồng thời, đối mặt với vấn đề phình to hơn 40 lần so với ECDSA của chữ ký sau量子签名, thông qua quáNhận thức chung trình và tối ưu hóa đọc bộ nhớTrễ thấp, làm cho TPS của blockchain chống lại lượng tử có thể đạt khoảng 50% của chuỗi gốc.

Đáng chú ý là, các nghiên cứu công nghệ trên đã được triển khai trong giải pháp tăng tốc phần cứng mềm tích hợp Power Zebra () của ZAN, tối ưu hóa và tăng tốc các toán tử thông dụng trong không gian chứng minh zero-knowledge, bao gồm nhiều tính năng quan trọng như tích chập đa điểm MSM, biến đổi số lý thuyết NTT, giải đa thức H, chứng minh đa thức mở và nhiều thành phần khác. Giải pháp này tận dụng tối đa tài nguyên tính toán, băng thông lưu trữ và băng thông PCIe của GPU, đem lại hiệu suất tính toán tăng đáng kể. Trước đó, sau khi cộng đồng zkWASM mã nguồn mở Delphinus Lab tích hợp giải pháp tăng tốc phần cứng mềm tích hợp Power Zebra của ZAN, hiệu suất tính toán GPU tăng hơn 20%, lập kỷ lục hiệu suất chưa từng có trong cùng loại dịch vụ của cộng đồng.

Dự đoán

Trong suốt thời gian dài, cộng đồng Ethereum chủ yếu tập trung vào việc tối ưu hóa tầng thực thi, bao gồm việc tăng BlockGasLimit, L2s và các chiến lược khác. Trong đó, việc Snark hóa tầng thực thi đã hoàn thành phần lớn công việc trong bản đồ đường dẫn 'Rollup Centric' thông qua L2 và thu được nhiều thành công. Ý tưởng của Beam Chain đã mở ra cánh cửa Snark hóa tầng Nhận thức chung. Tin rằng việc đưa ra Beam Chain sẽ hướng dẫn và khơi gợi cộng đồng chuyển hướng tập trung vào việc cải thiện tầng Nhận thức chung, đem lại nhiều ý tưởng thú vị hơn.

Có thể dự đoán rằng việc thực hiện zk-SNARK trên lớp đồng thuận và thực hiện sẽ hoàn thành mảnh ghép cuối cùng của việc Snark hóa Ethereum, đóng góp lớn cho tính mở rộng và tính Phi tập trung của ETH. Đồng thời, với sự tiến triển của đề xuất Beam Chain, Máy ảo dựa trên công nghệ zk-SNARK sẽ đóng vai trò trung tâm trong sinh thái của ETH. Bằng cách giới thiệu chứng minh SNARK và mật mã học sau lượng tử, kết hợp với ngưỡng thế chấp thấp hơn và thời gian xác nhận Khối nhanh hơn, Beam Chain sẽ mang lại tính Phi tập trung mạnh mẽ và hiệu suất cao hơn cho ETH.

Tài liệu tham khảo

[ 1 ]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]