Beam Chain: Cuộc cách mạng tiếp theo của Ethereum

Hội nghị Devcon 2024 vừa kết thúc ở Bangkok đã thu hút được sự chú ý rộng rãi, đại diện từ các bên trong hệ sinh thái Ethereum đã tập hợp lại để cùng thảo luận về những tiến triển mới nhất và hướng đi trong tương lai. Trong thời gian hội nghị, nhiều dự án quan trọng đã công bố những cập nhật mới nhất, mang đến những ý tưởng và cơ hội phát triển mới cho lĩnh vực Web3 toàn cầu.

Trong đó, khái niệm "Ethereum 3.0" do nhà nghiên cứu Justin Drake của Quỹ Ethereum đề xuất đặc biệt thu hút sự chú ý. Đề xuất nâng cấp lớp đồng thuận được gọi là Beam Chain này nhằm giảm bớt gánh nặng tính toán và giao tiếp của các xác thực viên thông qua công nghệ bằng chứng không kiến thức, từ đó hạ thấp rào cản để trở thành xác thực viên. Điều này không chỉ giúp thu hút nhiều xác thực viên hơn tham gia vào mạng lưới, nâng cao tính bảo mật mà còn giảm thiểu sự dư thừa tính toán, nâng cao hiệu suất tổng thể của mạng. Thêm vào đó, Drake còn hy vọng nhân cơ hội này để giải quyết các khoản nợ công nghệ lịch sử trong Beacon Chain và chuẩn bị cho các mối đe dọa tính toán lượng tử có thể xảy ra trong tương lai.

Đề xuất này phù hợp với ý tưởng về việc Snark hóa Ethereum trong lộ trình The Verge mà Vitalik đã đề xuất trước đó. Vitalik trong diễn giải mới nhất đã thừa nhận rằng việc cải tạo lớp đồng thuận là một công việc đầy thách thức, cần được tối ưu hóa liên tục trong tương lai. Đề xuất của Beam Chain có thể được coi là một phản hồi cụ thể về cách thực hiện Snark hóa lớp đồng thuận.

Beam Chain chủ yếu tập trung vào việc cải cách lớp đồng thuận. Cụ thể, điều này liên quan đến việc Snark hóa các hàm chuyển đổi trạng thái, bao gồm hàm chuyển đổi trạng thái cho mỗi khoảng thời gian, mỗi khối và mỗi epoch. Các hàm này bao gồm việc thực thi thuật toán đồng thuận và logic đặt cược, đề xuất khối, xác minh kết quả lớp thực thi, xác minh gốc Merkle, xác minh và tổng hợp chữ ký đồng thuận, tính toán băm cũng như các hoạt động đặt cược và rút tiền liên quan đến việc truy cập trạng thái lưu trữ tài khoản. Cần lưu ý rằng, trong quá trình thúc đẩy việc Snark hóa lớp đồng thuận, Ethereum vẫn lấy phi tập trung và đa dạng làm mục tiêu hàng đầu, do đó sẽ không yêu cầu bắt buộc phải sử dụng các thuật toán và giao thức chứng minh không biết cụ thể mà do các người đề xuất tự chọn.

Thách thức cốt lõi trong việc hiện thực hóa ý tưởng Beam Chain là làm thế nào để nâng cao đáng kể hiệu suất chứng minh, rút ngắn thời gian chứng minh hiện tại từ hàng chục thậm chí hàng trăm giây xuống còn cấp độ giây. Justin đã đưa ra quan điểm sử dụng phương pháp tăng tốc ASIC trong một hội thảo gần đây, đề xuất hoàn thành toàn bộ quy trình từ việc tạo chứng cứ đến chứng minh trên chip chuyên dụng, nhằm tăng gấp mười lần thời gian tạo chứng minh trong vài năm tới, đạt được chứng minh thời gian thực thực sự.

Nhiều nhóm nghiên cứu đang tích cực thúc đẩy việc tối ưu hóa hiệu suất và mở rộng ứng dụng của công nghệ chứng minh không biết. Ví dụ, có những nhóm đang nỗ lực sử dụng các nền tảng phần cứng như GPU, FPGA và ASIC để tăng tốc quá trình chứng minh ZK, đã đạt được những cải tiến hiệu suất đáng kể trong nhiều hệ thống ZK. Đồng thời, trong hướng AI+ZK, một số nhóm cũng đã đạt được những tiến bộ đột phá trong tính toán có thể xác minh mô hình lớn, rút ngắn đáng kể thời gian tạo chứng minh.

Ngoài ra, trước những mối đe dọa tiềm tàng từ máy tính lượng tử, một số đội ngũ đã bắt đầu khám phá ứng dụng của mật mã hậu lượng tử trong blockchain, và thông qua việc tối ưu hóa quy trình đồng thuận và đọc bộ nhớ với độ trễ thấp, đã duy trì khả năng xử lý giao dịch trên chuỗi càng nhiều càng tốt mà vẫn đảm bảo an toàn.

Với việc đề xuất Beam Chain, dự kiến sẽ dẫn dắt nhiều nhà nghiên cứu hơn chú ý đến việc cải cách lớp đồng thuận, khơi gợi ra nhiều ý tưởng sáng tạo hơn. Việc đẩy mạnh Snark hóa giữa lớp đồng thuận và lớp thực thi sẽ mang lại những bước đột phá lớn cho khả năng mở rộng và tính phi tập trung của Ethereum. Đồng thời, máy ảo dựa trên công nghệ chứng minh không biết (zero-knowledge proof) được kỳ vọng sẽ đóng vai trò cốt lõi trong hệ sinh thái Ethereum. Bằng cách giới thiệu chứng minh SNARK và mật mã hậu lượng tử, kết hợp với ngưỡng đặt cọc thấp hơn và thời gian xác nhận khối nhanh hơn, Beam Chain có khả năng mang lại tính phi tập trung mạnh mẽ hơn và hiệu suất cao hơn cho Ethereum.