Beam Chain: A próxima inovação do Ethereum

Recentemente, a conferência Devcon 2024, que terminou em Bangkok, atraiu ampla atenção, com representantes de várias partes do ecossistema Ethereum reunidos para discutir os mais recentes avanços e direções futuras. Durante a conferência, vários projetos importantes divulgaram atualizações, trazendo novas ideias e oportunidades de desenvolvimento para o campo global do Web3.

Entre eles, o conceito de "Ethereum 3.0" proposto pelo pesquisador da Fundação Ethereum, Justin Drake, é particularmente notável. Esta proposta de atualização da camada de consenso, chamada Beam Chain, visa aliviar a carga computacional e de comunicação dos validadores por meio da tecnologia de provas de conhecimento zero, reduzindo assim a barreira para se tornar um validador. Isso não apenas ajuda a atrair mais validadores para a rede, aumentando a segurança, mas também pode reduzir a redundância computacional e melhorar a eficiência geral da rede. Além disso, Drake também espera aproveitar esta oportunidade para resolver a dívida técnica histórica na cadeia Beacon e se preparar para possíveis ameaças de computação quântica no futuro.

Esta proposta está em linha com a ideia de Snarkização do Ethereum apresentada anteriormente por Vitalik no roteiro The Verge. Vitalik reconheceu na sua mais recente interpretação que a transformação da camada de consenso é um trabalho desafiador, que requer otimizações contínuas no futuro. A proposta do Beam Chain pode ser vista como uma resposta concreta sobre como realizar a Snarkização da camada de consenso.

A Beam Chain foca principalmente na transformação da camada de consenso. Especificamente, isso envolve a Snarkização da função de transição de estado, incluindo a função de transição de estado para cada slot de tempo, cada bloco e cada epoch. Essas funções abrangem a execução do algoritmo de consenso e da lógica de staking, proposta de blocos, validação de resultados da camada de execução, validação da raiz da árvore Merkle, verificação e agregação de assinaturas de consenso, cálculo de hash, bem como operações de staking e resgate que envolvem o acesso ao estado de armazenamento da conta, entre outros. Vale ressaltar que, ao avançar na Snarkização da camada de consenso, o Ethereum ainda considera a descentralização e a diversidade como objetivos primários, portanto, não exigirá a adoção de algoritmos e protocolos específicos de prova de conhecimento zero, mas permitirá que o proponente escolha.

O principal desafio na realização da concepção do Beam Chain é como melhorar significativamente a eficiência da prova, reduzindo o tempo de prova atual, que leva dezenas ou até centenas de segundos, para o nível de segundos. Justin apresentou, em um seminário recente, a ideia de usar métodos de aceleração ASIC, sugerindo que todo o processo, desde a geração de evidências até a prova, seja realizado em chips dedicados, com o objetivo de aumentar o tempo de geração de provas em mais de dez vezes nos próximos anos, alcançando assim provas em tempo real.

Várias equipas de pesquisa estão a avançar ativamente na otimização de desempenho e na expansão de aplicações da tecnologia de provas de conhecimento zero. Por exemplo, há equipas dedicadas a acelerar o processo de provas ZK utilizando plataformas de hardware como GPU, FPGA e ASIC, que já obtiveram melhorias significativas de desempenho em vários sistemas ZK. Ao mesmo tempo, na área de AI+ZK, algumas equipas também alcançaram progressos revolucionários em cálculos verificáveis de grandes modelos, reduzindo significativamente o tempo de geração de provas.

Além disso, diante da ameaça potencial da computação quântica, algumas equipes já começaram a explorar a aplicação da criptografia pós-quântica na blockchain, e através da otimização do processo de consenso e da leitura de memória de baixa latência, mantiveram a capacidade de processamento de transações na cadeia o máximo possível, garantindo a segurança.

Com a proposta do Beam Chain, espera-se que mais pesquisadores se concentrem na transformação da camada de consenso, estimulando mais ideias inovadoras. A Snarkização conjunta da camada de consenso e da camada de execução trará grandes avanços para a escalabilidade e descentralização do Ethereum. Ao mesmo tempo, máquinas virtuais baseadas em provas de conhecimento zero têm o potencial de desempenhar um papel central no ecossistema do Ethereum. Com a introdução de provas SNARK e criptografia pós-quântica, combinadas com um limite de estaca mais baixo e um tempo de confirmação de bloco mais rápido, o Beam Chain promete trazer características de descentralização mais fortes e um desempenho superior para o Ethereum.