Новое предложение по консенсусному уровню сети ETH от Justin под названием Beam Chain

Написано Тиа, Techub News

На главной сцене Devcon в Таиланде вчера исследователь ETH Justin Drake представил предложение по Beam Chain в форме выступления. Beam Chain - это предложение Джастина по переработке консенсусного уровня ETH, которое представляет собой дальнейшее развитие Beacon Chain в направлении конечного видения ETH. В этой статье мы рассмотрим цели улучшения предложения Beam Chain и связанные с ним технические реализации.

Хотя и переработанная на уровне консенсуса, Beam Chain все еще будет использовать токены Ethereum, не выпуская новых токенов и не создавая новых сетей.

Почему предлагается цепочка Beam?

ETH坊有三个层级：выполнение уровень данных、以及共识层。выполнение层是ETH坊中处理交易和выполнениесмарт-контракт的部分，直接管理应用的状态和逻辑。blob уровень данных负责存储大量数据，涉及到应用所需的长期数据存储。这两层属于直接和应用交互的层级，任何更改都会直接影响这些层的兼容性。

Уровень консенсуса в основном отвечает за обеспечение консенсуса данных между узлами всей сети и не обрабатывает напрямую состояние или данные приложения. Эта косвенность позволяет относительно легко внедрять инновации и обновления без прямого влияния на приложение. В результате, улучшения уровня консенсуса, такие как предложение Beam Chain, могут предоставить пространство для инноваций, не нарушая совместимость уровня интерфейсных приложений.

Кроме того, Beacon Chain - это дизайн пять лет назад, который уже очень устарел. За пять лет рынок полностью осознал некоторые ошибки Beacon Chain и более глубоко понял MEV. К тому же, технология SNARK также достигла прорыва, поэтому, воспользовавшись этим ветром перемен, были проведены ряд исправлений на уровне консенсуса ETH.

Цель проекта Beam Chain

Можно разделить цель на три части: Блок生产、застейкать、криптография.

Цель производства блоков состоит из трех аспектов, которые в основном связаны с MEV: первый - планируется увеличить устойчивость к цензуре с помощью списков включения; второй - отделение валидаторов от производства блоков с использованием Attester Proposer Seperation и проведением аукциона; третий - реализация более быстрого слота, сокращение времени слота до 4 секунд.

Цель части застейкать состоит в улучшении текущей кривой выпуска, снижении порога застейкания с 32 ETH до 1 ETH и обеспечении быстрой окончательности в одном слоте.

Целью криптографической части является реализация цепочки с использованием zkVM и др. для snarkification; обеспечение безопасности криптографии Ethereum на протяжении десятилетий или даже столетий; а также обеспечение сильной случайности с использованием MinRoot VDF и т. д.

Для достижения этих целей Джастин разделяет их на две категории. Зеленая часть должна быть достигнута постепенным форком, а красная часть должна быть достигнута одновременно в целом.

На примере snarkifacation (применение технологии zk-SNARKs для доказательства данных или вычислений) для реализации real time proving (проверки в реальном времени) необходимо внести некоторые структурные изменения в систему, включая хэш-функции, способы подписи, сериализацию и меркель-обработку (Merkleization). Метод подписи должен быть способен быстро генерировать и проходить проверку, а сериализация должна позволять передавать и хранить сложные структуры данных между Узлами, а также выполнять меркель-обработку сериализованных данных в меркель-дереве (Merkle Tree), чтобы обеспечить форматирование и преобразование данных, которые можно проверить, и эффективную проверку состояния для Доказательства с нулевым разглашением.

Beam Chain, основанный на технологии ZK

В прошлом, Ethereum Соглашение прошло изменение с POW на POS, а в механизме Beam Chain, Соглашение будет иметь еще более дальнейшее обновление — полностью ZK-синтезированное, то есть применение snark ко всему уровню Соглашения.

Снижение цепи

Важно отметить, что часть, которая была преобразована в snark, существует только в процессе перехода состояния, но некоторые основные вычисления (логические вычисления, выполняемые Механизм консенсуса до обработки транзакций или перехода состояния), сетевой уровень (коммуникация и передача данных между Узел-ами), управление кэшем и оптимизация производительности остаются неизменными и не подвержены влиянию ZK.

Код реализации Beam Chain (например, основная логика Beam Chain, написанная на Go или Rust, и кодАлгоритмаСоглашения) должен быть преобразован в формат, понимаемый zkVM. После того как код реализации Beam Chain скомпилирован в формат кода zkVM, zkVM может выполнить этот код, прочитать внешний вход блокчейна, проверить законность процесса перехода состояния и сгенерироватьДоказательство с нулевым разглашением.

zkVM - это среда выполнения, которая понимает определенный формат кода для проверки доказательства с нулевым разглашением. Процесс компиляции кода в исполняемый формат zkVM может включать преобразование высокоуровневого языка (например, Go или Rust) в промежуточный формат (например, набор инструкций RISC-V), а затем выполнение в zkVM.

В настоящее время RISC-V стал отраслевым стандартом для zkVM. В настоящее время семь компаний предлагают Risc-v zkVM.

Засвидетельствование snarkification

Еще одна часть, использующая snark, - это агрегация подписей (aggregatable signatures), то есть процесс сжатия подписей множества валидаторов и свидетелей (attesters), объединяющий множество подписей в одно отдельное и проверяемое доказательство.

Мы надеемся на безопасность после квантовых атак, поэтому ожидаем использовать функцию хеширования здесь. Функция хеширования обеспечивает уровень безопасности после квантовых вычислений и может использоваться в качестве основного компонента или базового модуля криптографических систем. С использованием хеш-функций snarks можно сжать тысячи подписей в один proof. Это и есть после квантовая агрегированная подпись. Более того, эта после квантовая агрегированная подпись является бесконечно рекурсивной, вы можете бесконечно наслаивать, снова и снова агрегировать несколько агрегированных подписей, чтобы достичь более высокой степени сжатия, что приводит к значительному улучшению по сравнению с традиционной агрегацией BLS подписей.

За последние несколько месяцев технология хеширования снарк значительно улучшилась, и с помощью ноутбука можно быстро создать доказательство, выполнив около 2 миллионов операций хеширования в секунду. Этот прорыв в производительности делает агрегированную квантово-стойкую схему подписи более практичной в реальном мире и предоставляет возможность для эффективного квантово-стойкого шифрования.

Кроме того, сжатая цепочка Beam после snark-преобразования позволяет упростить сложные процессы проверки, хранения и вычислений, что позволяет реализовать ряд базовых инфраструктур, таких как libp2p, ssz, pyspec, protocolguild, которые изначально не могли быть использованы напрямую в цепочке Beacon.

Планирование временной линии

По планированию графика времени, Джастин планирует утвердить спецификацию в 2025 году, построить в 2026 году и протестировать в 2027 году. На данный момент две команды готовы разработать клиент Beam Chain Соглашение: одна из Индии - Zeam lambda, вторая из Южной Америки - Lambda.