Justin'in Ethereum platformu konsensüs katmanı için yeni bir öneri olan Beam Zinciri hakkında hızlı bir okuma

Yazar: Tia, Techub Haberler

Dün Tayland Devcon’da, ETH araştırmacısı Justin Drake, Beam Zinciri önerisinin ilk sunumunu yaparak ETHereum konsensüs katmanını yeniden tasarlama önerisini tamamladı. Beam Zinciri, Beacon Zinciri’nin daha da geliştirilmesi için bir öneridir ve ETHereum’un nihai vizyonuna doğru daha da ilerlemek için bir adımdır. Bu makale, Beam Zinciri önerisinin hedeflerini ve ilgili teknik uygulamalarını hızlı bir şekilde gözden geçirecektir.

Beam Zinciri, konsensüs katmanının yeniden tasarlanmasına rağmen, hala Ethereum Token’ını kullanacak ve yeni bir Token üretmeyecek veya yeni bir ağ üretmeyecek.

Beam Zinciri neden öneriliyor?

ETH platformunun üç katmanı vardır: yürütme katmanı, blob Veri Katmanı ve Ethereum katmanı. Yürütme katmanı, işlemleri işleyen ve Akıllı Sözleşmeyi yürüten ETH platformundaki bölümdür; uygulamanın durumunu ve mantığını doğrudan yönetir. Blob Veri Katmanı, uzun vadeli veri depolamayı gerektiren uygulama ile ilgili büyük miktarda veriyi depolar. Bu iki katman, uygulamayla doğrudan etkileşimde olan katmanlardır ve herhangi bir değişiklik bu katmanların uyumluluğunu doğrudan etkiler.

Konsensüs katmanı, tüm ağ Düğüm’leri arasındaki veri Konsensüs’ünü sağlamakla sorumludur ve doğrudan uygulama durumu veya verilerini işlemez. Bu dolaylılık, yenilikleri ve yükseltmeleri daha kolay uygulamaya olanak tanıdığından, uygulamaya doğrudan etkisi olmadan yenilikçilik ve yükseltmeler sağlar. Bu nedenle, Beam Zinciri önerisi gibi Konsensüs katmanı iyileştirmeleri, Uygulama Katmanı’nın uyumluluğunu bozmadan yenilik alanı sunabilir.

Ayrıca, Beacon Chain 5 yıl önce tasarlandı ve çok eski. 5 yılın ardından, piyasa Beacon Chain’in bazı hatalarıyla tam anlamıyla tanıştı ve MEV konusundaki anlayışı daha da derinleşti. Tam da bu sırada SNARK teknolojisinde bir ilerleme kaydedildi, bu nedenle ETH ağı konsensüs katmanını bu ilerlemenin rüzgarıyla bir dizi tamirat yapıyor.

Beam Zinciri’nin Hedefleri

Hedefi üç bölüme ayırabiliriz: Blok üretimi, Stake ve kriptografi.

Blok üretiminin üç amacı vardır ve bunlar aslında MEV ile ilgilidir: Birincisi, inclusion list gibi şeyler kullanarak sansür direncini artırmaktır; İkincisi, Attester Proposer Ayrımı gibi yöntemlerle doğrulayıcıları Blok üretiminden izole etmektir; Üçüncüsü, slotları daha hızlı hale getirmek ve slot süresini 4 saniyeye kısaltmaktır.

Stake部分的目标为对目前的üretim曲线进行改进、将Stake门槛从 32 ETH  düşüş到 1 ETH、实现快速最终性 single slot finality。

Kriptografi bölümünün amacı, zkVM gibi şeyler kullanarak zincirin snarkification’ını gerçekleştirmek; ETH bloğunun kriptografi güvenliğini sürdürerek onunun onlarca hatta yüzlerce yıl devam etmesini sağlamak; ayrıca MinRoot VDF gibi şeyler kullanarak güçlü rastgeleliği korumaktır.

Bu hedeflerin gerçekleştirilme şekli açısından, Justin bu tür hedefleri iki kategoriye ayırdı. Yeşil kısımlar, aşamalı olarak tamamlanmalıdır, kırmızı kısımlar ise aynı anda bütünsel bir şekilde tamamlanmalıdır.

snarkifacation (zk-SNARKs teknolojisini kullanarak veri veya hesaplama için kanıtlanma) örneği olarak, gerçek zamanlı kanıtlamayı (real time proving) gerçekleştirmek istenirse, sistemde bazı yapısal ayarlamalar yapmak gerekir, bunlar arasında hash fonksiyonları, imza yöntemleri, serileştirme ve Merkleleştirme gibi değişiklikler yer alır. İmza yöntemi hızlı bir şekilde oluşturulmalı ve doğrulanmalıdır, ayrıca serileştirme sayesinde karmaşık veri yapıları Düğüm arasında iletilip depolanabilir ve serileştirme sonrası veriler Merkle Ağacı işlemine tabi tutulabilir, bu sayede Sıfır Bilgi Kanıtı gereksinimlerini karşılayacak şekilde verilerin doğrulanabilir bir formata dönüşümü ve durumun verimli bir şekilde doğrulanması sağlanabilir.

ZK olarak kriptografik olarak güvenli Beam Zinciri

Geçmişte, ETH Eter Konsensüsü, POW’dan POS’a bir değişiklik yaşadı, ancak Beam Chain mekanizmasında, Konsensüs daha da ileri bir güncelleme geçirecek - tamamen ZK’ya dönüşecek, yani snark’ı tüm Konsensüs katmanına uygulayacak.

Zincir snarklaştırma

Vurgulanması gereken önemli bir nokta, snarkified bölümlerin sadece durum geçişinde var olduğudur. Ancak bazı temel hesaplama işlemleri (Konsensüs, işlem veya durum geçişlerinden önce yapılır), ağ katmanı (düğümler arasındaki iletişim ve veri iletimi), önbellek yönetimi ve performans optimizasyonu aynı kalır ve ZK’nin etkisi altında değildir.

Beam Chain’ın uygulama kodları (örneğin, Go veya Rust ile yazılmış olan Beam Chain’ın temel mantıksal ve KonsensüsAlgoritma kodları) çalışması gereken şey, kodu zkVM’nin anlayabileceği bir formata dönüştürmektir. Beam Chain’ın uygulama kodları zkVM’nin kod formatına derlendikten sonra, zkVM bu kodları yürütebilir, Blok zinciri dışındaki girdileri okuyabilir, durum geçiş sürecinin geçerliliğini doğrulayabilir ve Sıfır Bilgi Kanıtı oluşturabilir.

zkVM, belirli bir formatta kodu anlayabilen ve Sıfır Bilgi Kanıtı doğrulaması yapabilen bir Sanal Makine ortamıdır. Bu kodu zkVM tarafından yürütülebilir bir formata derlemek, yüksek seviye dilleri (örneğin Go veya Rust) bir alt seviye, ara bir formata (örneğin RISC-V komut kümesi) dönüştürmek ve ardından zkVM’de çalıştırmak sürecini içerebilir.

Şu anda, RISC-V zkVM’nin endüstri standardı haline geldi. Şu anda Risc-v zkVM sunan yedi şirket bulunmaktadır.

Attestation snarkification

snark kullanılan başka bir bölüm, yani birçok doğrulayıcılar ve tanıkların imzalarını sıkıştırma işlemi olan toplu imzalardır, yani birçok imzayı tek bir, doğrulanabilir bir kanıta dönüştürme işlemidir.

Biz kuantum saldırılarına karşı güvenlik sağlayan post-kuantum toplu imza güvenliği istiyoruz, bu nedenle burada hash fonksiyonu kullanmayı planlıyoruz. Hash fonksiyonu post-kuantum güvenlik seviyesine sahiptir ve bunu kriptografik sistemlerin temel bileşeni veya temel modülü olarak kullanabiliriz. Hash tabanlı snark’ları kullanarak binlerce imzayı bir kanıt olarak sıkıştırabiliriz. Bu, post-kuantum toplu imza demektir. Ayrıca, bu tür post-kuantum toplu imza sonsuz bir döngüdedir, sürekli olarak bir araya getirebilir ve çoklu toplu imzayı tekrar toplayarak daha yüksek bir sıkıştırma verimliliği elde edebilirsiniz, geleneksel BLS imza toplama yöntemine kıyasla büyük bir gelişme sağlanmıştır.

Son birkaç ayda, snark tabanlı hash fonksiyonu teknolojisi önemli ölçüde geliştirildi ve dizüstü bilgisayarlarla hızlı bir şekilde kanıt üretmek mümkün hale geldi ve saniyede yaklaşık 2 milyon hash işlemi tamamlanabiliyor. Bu performans artışı, daha etkili ve kuantum dirençli şifreleme için pratik bir çözüm olan kuantum güvenli bir toplu imza şemasını mümkün kılmaktadır.

Ayrıca, snarklaşmış Beam Zinciri, önceden karmaşık olan doğrulama, depolama, hesaplama süreçlerini sıkıştırır, bu da Beacon Zinciri için doğrudan kullanılamayan libp2p, ssz, pyspec, protocolguild gibi temel altyapıların uygulanmasını sağlar.

Zaman Çizelgesi Planlama

Zaman çizelgesi planlamasına göre, Justin 2025 yılında özellikleri belirlemeyi, 2026 yılında inşa etmeyi ve 2027 yılında test etmeyi planlıyor. Şu anda, Beam Chain Konsensüs istemcisini geliştirmek isteyen iki ekip var, biri Hindistan’dan Zeam lambda, diğeri Güney Amerika’dan Lambda.