Proposal baru Beam Chain di lapisan konsensus Ethereum oleh Justin.

Tulisan: Tia, Berita Techub

Di panggung utama Devcon Thailand kemarin, peneliti Ethereum Justin Drake mempresentasikan proposal Beam Chain dalam bentuk pidato. Beam Chain adalah proposal redesign layer konsensus ETH oleh Justin, yang merupakan upgrade lebih lanjut dari Beacon Chain, menuju visi akhir ETH. Artikel ini akan memperlihatkan tujuan perbaikan proposal Beam Chain dan teknologi yang terkait.

Meskipun merupakan desain ulang dari lapisan konsensus, Beam Chain akan tetap menggunakan Token Ethereum (ETH), tanpa penerbitan Token baru maupun jaringan baru.

Mengapa Mengusulkan Rantai Beam?

Ether memiliki tiga tingkat: lapisan eksekusi, Data Layer blob, dan lapisan konsensus. Lapisan eksekusi adalah bagian dari Ether yang menangani transaksi dan mengeksekusi Smart Contract, langsung mengelola status dan logika aplikasi. Data Layer blob bertanggung jawab untuk menyimpan sejumlah besar data yang melibatkan penyimpanan data jangka panjang yang diperlukan oleh aplikasi. Dua lapisan ini termasuk dalam tingkat interaksi langsung dengan aplikasi, dan setiap perubahan akan langsung memengaruhi kompatibilitas lapisan ini.

Layer Konsensus bertanggung jawab untuk memastikan konsensus data antara Node di seluruh jaringan, tanpa langsung memproses status atau data aplikasi. Keindirectan ini membuatnya relatif lebih mudah untuk memperkenalkan inovasi dan upgrade tanpa dampak langsung pada aplikasi. Oleh karena itu, perbaikan layer Konsensus seperti proposal Beam Chain dapat memberikan ruang inovasi tanpa mengganggu kompatibilitas Layer Aplikasi.

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

Beam Chain rencanakan mencapai tujuan

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

Terdapat tiga tujuan dalam produksi Blok, yang utama terkait dengan MEV: pertama, merencanakan peningkatan ketahanan terhadap sensor dengan menggunakan daftar inklusi; kedua, mengisolasi validator dari produksi Blok melalui pemisahan Attester Proposer dan pelaksanaan lelang; ketiga, mencapai slot yang lebih cepat dengan memperpendek waktu slot menjadi 4 detik.

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

Tujuan bagian kriptografi adalah untuk menggunakan zkVM dan lainnya untuk mengimplementasikan snarkification rantai; menjaga keamanan kriptografi ETH percontohan untuk dapat berlanjut selama beberapa dekade atau bahkan berabad-abad; dan menggunakan MinRoot VDF dan lainnya untuk menjaga kekuatan keacakannya.

Untuk mencapai tujuan-tujuan ini, Justin membagi tujuan-tujuan tersebut menjadi dua kategori. Bagian hijau akan diselesaikan secara bertahap melalui fork, sedangkan bagian merah harus diselesaikan secara keseluruhan.

Sebagai contoh snarkifacation (menggunakan teknologi zk-SNARKs untuk membuktikan data atau komputasi), jika ingin mencapai real time proving (pembuktian waktu nyata), beberapa penyesuaian struktural perlu dilakukan dalam sistem, termasuk perubahan pada fungsi hash, metode penandatanganan, serialisasi, dan Merkleization. Metode penandatanganan harus dapat menghasilkan dan memverifikasi dengan cepat, dan perlu dilakukan serialisasi agar struktur data yang kompleks dapat ditransmisikan dan disimpan di Node, serta memproses data yang telah diserialisasi ke dalam pohon Merkle (Merkle Tree), agar memenuhi kebutuhan Zero-Knowledge Proof dalam memformat dan mengubah data yang dapat diverifikasi, serta verifikasi status secara efisien.

Rantai Beam yang Diproteksi oleh ZK

Dalam masa lalu, Konsensus di Ethereum telah mengalami perubahan dari POW ke POS, dan dalam mekanisme Beam Chain, Konsensus akan mengalami pembaruan lebih lanjut - sepenuhnya ZK (Zero Knowledge) - yaitu menerapkan snark ke seluruh lapisan Konsensus.

Chain snarkification

Perlu ditekankan bahwa bagian yang di-snarkified hanya ada dalam perubahan status, namun beberapa komputasi pada tingkat dasar (perhitungan logika yang dilakukan oleh Mekanisme Konsensus sebelum memproses transaksi atau perubahan status), lapisan jaringan (komunikasi dan transfer data antara Node), manajemen cache, dan optimasi kinerja tetap tidak berubah dan tidak terpengaruh oleh ZK.

Kode implementasi Beam Chain (misalnya, logika inti Beam Chain yang ditulis menggunakan Go atau Rust dan kode KonsensusAlgoritme) perlu mengubah kode ke format yang dapat dipahami oleh zkVM. Setelah kode implementasi Beam Chain dikompilasi ke format kode zkVM, zkVM dapat menjalankan kode tersebut, membaca input eksternal dari Blokchain, memverifikasi keabsahan proses transisi status, dan menghasilkan Bukti Pengetahuan Nol.

zkVM adalah lingkungan Virtual Machine yang melakukan eksekusi untuk Zero-Knowledge Proof, ia dapat memahami kode dalam format tertentu untuk melakukan verifikasi Zero-Knowledge Proof. Proses mengompilasi kode ke dalam format yang dapat dieksekusi oleh zkVM mungkin termasuk mengubah bahasa pemrograman tingkat tinggi (seperti Go atau Rust) menjadi format antara yang lebih rendah (seperti set instruksi RISC-V), dan kemudian menjalankannya di zkVM.

Saati ini, RISC-V telah menjadi standar industri untuk zkVM. Saat ini, tujuh perusahaan menyediakan Risc-v zkVM.

Attestation snarkification

Bagian lain yang menggunakan snark adalah tanda tangan yang dapat digabungkan (aggregatable signatures), yaitu proses kompresi dari tanda tangan validator dan saksi (attesters), menggabungkan banyak tanda tangan menjadi satu bukti tunggal yang dapat diverifikasi.

Kami berharap memiliki tingkat keamanan tanda tangan kuantum-resistant (tahan serangan kuantum), oleh karena itu diharapkan akan menggunakan fungsi hash di sini. Fungsi hash memiliki tingkat keamanan setelah kuantum, dan dapat digunakan sebagai komponen dasar atau modul dasar dalam sistem kriptografi. Dengan menggunakan snarks berbasis hash, ribuan tanda tangan dapat dikompres menjadi satu bukti. Inilah yang disebut tanda tangan kuantum-resistant. Selain itu, tanda tangan kuantum-resistant ini bersifat rekursif tanpa batas, Anda dapat terus menggabungkan beberapa tanda tangan agregat untuk mencapai efisiensi kompresi yang lebih tinggi, yang jauh lebih baik daripada implementasi tanda tangan BLS tradisional.

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

Tidak hanya itu, Beam Chain yang di-snark-kan memampatkan proses verifikasi, penyimpanan, dan perhitungan yang awalnya rumit, sehingga sejumlah infrastruktur dasar yang tidak dapat langsung digunakan untuk Beacon Chain seperti libp2p, ssz, pyspec, protocolguild, dan lainnya 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 tim berasal dari India yaitu Zeam lambda, dan yang lainnya dari Amerika Selatan yaitu Lambda.