Nuevo propuesta de capa de consenso Beam Chain para Ethereum por Justin

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 rediseño de la capa de consenso de Ethereum realizada por Justin, que busca una mejora adicional de Beacon Chain para avanzar hacia la visión final de Ethereum. Este artículo proporcionará un vistazo rápido a los objetivos de mejora de la propuesta de Beam Chain y a su implementación técnica relacionada.

A pesar de ser un rediseño a nivel de consenso, Beam Chain seguirá utilizando tokens de Ethereum, sin emitir nuevos tokens ni una nueva red.

¿Por qué proponer Beam Chain?

La plataforma Ethereum consta de tres capas: la capa de ejecución, la Capa de datos y la capa de consenso. La capa de ejecución es la parte de Ethereum que procesa transacciones y ejecuta contratos inteligentes, y gestiona directamente el estado y la lógica de las aplicaciones. La Capa de datos es responsable del almacenamiento de grandes cantidades de datos, que implican el almacenamiento de datos a largo plazo requerido por las aplicaciones. Estas dos capas son las que interactúan directamente con las aplicaciones, y cualquier cambio afectará directamente la compatibilidad de estas capas.

Mientras que la capa de consenso se encarga principalmente de garantizar el consenso de datos entre los nodos de toda la red, no maneja directamente el estado o los datos de la aplicación. Esta indirecta hace que sea relativamente más fácil introducir 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 afectar la compatibilidad de la capa de aplicación frontal.

Además, Beacon Chain es un diseño de hace 5 años y ya está muy anticuado. Después de 5 años, el mercado ha comprendido completamente algunos errores de Beacon Chain y ha profundizado aún más en la comprensión de MEV. Coincidiendo con los avances en la tecnología SNARK, se han realizado una serie de reparaciones en la capa de consenso de Ethereum, aprovechando el impulso de estos avances.

El objetivo del proyecto Beam Chain

Puede dividir el objetivo en tres partes: Bloquear生产, stake, criptografía.

El objetivo de la producción de Bloquear son tres, principalmente relacionados con MEV: primero, planea aumentar la resistencia a la censura con inclusion list, etc.; segundo, aislar a los validadores del proceso de producción de Bloquear mediante la adopción de Attester Proposer Seperation y subastas de ejecución; tercero, lograr slots más rápidos, reduciendo el tiempo de slot a 4 segundos.

La meta 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 de un solo slot.

El objetivo de la criptografía es implementar la snarkificación de la cadena utilizando zkVM; mantener la seguridad criptográfica de Ethereum para que pueda durar décadas o incluso siglos; y mantener una fuerte aleatoriedad utilizando MinRoot VDF, entre otras cosas.

Para lograr estos objetivos, Justin dividió estos objetivos en dos categorías. La parte verde se completará gradualmente en forma de fork, mientras que la parte roja debería completarse simultáneamente en su totalidad.

Tomando snarkifacation (usando la tecnología zk-SNARKs para demostrar datos o cálculos) como ejemplo, si se desea lograr una demostración en tiempo real, es necesario realizar ajustes estructurales en el sistema, incluyendo funciones hash, métodos de firma, así como cambios en la serialización y Merkleización. Los métodos de firma deben poder generar y verificar rápidamente, y se necesita serialización para permitir que estructuras de datos complejas se transmitan y almacenen entre Nodos, y luego procesar los datos serializados en un árbol de Merkle, cumpliendo así con la necesidad de formatear y transformar los datos para que sean verificables en Prueba de conocimiento cero, así como para verificar eficientemente el estado.

Cadena Beam ZK

En el pasado, Ethereum experimentó un cambio de POW a POS, y en el mecanismo de Beam Chain, el Consenso tendrá una actualización aún más avanzada: la completa ZK, es decir, la aplicación de snark a toda la capa de Consenso.

Chain snarkificación

Es importante destacar que la parte que ha sido snarkificada solo existe en la transición de estados, pero algunos cálculos básicos (cálculos lógicos realizados por el Mecanismo de consenso antes del procesamiento de transacciones o transiciones de estados), la capa de red (comunicación y transmisión de datos entre los Nodos), la gestión de caché y la optimización de 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 consenso) debe convertirse al formato que zkVM pueda entender. Una vez que el código de implementación de Beam Chain se compila al formato de código zkVM, zkVM puede ejecutar este código, leer las entradas externas de la cadena de bloques, verificar la legalidad del proceso de transición de estado y generar pruebas de conocimiento cero.

zkVM es un entorno que ejecuta máquina virtual de conocimiento cero, que puede entender código en un formato específico para realizar verificaciones de conocimiento cero. El proceso de compilar el código en un formato ejecutable en zkVM puede incluir la conversión de lenguajes de alto nivel (como Go o Rust) a un formato intermedio de nivel inferior (como el conjunto de instrucciones RISC-V), y luego ejecutarlo en zkVM.

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

Attestation snarkification

Otra parte que utiliza snark es la firma agregada (aggregatable signatures), que es el proceso de compresión de las firmas de múltiples validadores y atestadores, que agrupa una gran cantidad de firmas en una única prueba verificable.

Esperamos tener seguridad en la firma de post-cuántica (resistente a los ataques cuánticos), por lo que se espera que se utilice una función hash aquí. Las funciones hash tienen un nivel de seguridad post-cuántico y se pueden utilizar como componente básico o módulo base en la construcción de sistemas criptográficos. Con snarks basados en hash, se pueden comprimir miles de firmas en una prueba. Eso es la firma de post-cuántica. Además, esta firma de post-cuántica es infinitamente recursiva, puedes seguir agregando capas, agrupando múltiples firmas de agregación para lograr una mayor eficiencia de compresión, lo que representa una gran mejora en comparación con la implementación tradicional de firma de agregación BLS.

En los últimos meses, la tecnología de funciones hash snark ha mejorado significativamente, lo que permite generar pruebas rápidamente a través de una computadora portátil y completar alrededor de 2 millones de operaciones hash por segundo. Este avance en el rendimiento hace que los esquemas de firmas agregadas poscuánticas sean más prácticos en la realidad, lo que brinda la posibilidad de una encriptación eficiente y resistente a los cuánticos.

Además, la cadena Beam después de la snarkificación 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 podían ser utilizadas directamente en Beacon Chain.

Planificación de la línea de tiempo

En cuanto a la planificación temporal, Justin tiene la intención de establecer las especificaciones en 2025, construir en 2026 y realizar pruebas en 2027. Actualmente, dos equipos están dispuestos a desarrollar el cliente Beam Chain Consenso, uno es Zeam lambda de la India y el otro es Lambda de América del Sur.