Ditulis oleh: ZAN
Beam Chain: "Ethereum 3.0"
Konferensi Devcon 2024 yang baru saja berakhir sangat meriah, ekosistem Ethereum berkumpul di Bangkok, proyek-proyek terkait Ethereum mengumumkan kemajuan dan dinamika terbaru mereka selama periode ini, serangkaian pandangan baru, tren baru, dan rencana baru membangkitkan semangat global Web3.
Yang paling mengesankan adalah proposal "Ethereum 3.0" yang dipublikasikan oleh peneliti dari Ethereum Foundation, Justin Drake.
Ia mengusulkan sebuah proposal peningkatan lapisan konsensus yang disebut "Ethereum 3.0" - Beam Chain [1]. Pandangan intinya adalah: menggunakan bukti nol pengetahuan untuk mengurangi beban komputasi dan komunikasi Validator, menurunkan ambang batas yang diperlukan untuk menjadi Validator, sehingga lebih banyak Validator dapat bergabung dalam jaringan untuk meningkatkan keamanan, mengurangi redundansi komputasi, dan meningkatkan efisiensi keseluruhan jaringan. Selain itu, Justin juga ingin memanfaatkan kesempatan modifikasi Snarkifikasi lapisan konsensus untuk menyelesaikan utang teknis yang ditinggalkan oleh batasan zaman dalam rantai Beacon dan mempersiapkan permintaan keamanan anti-kuantum di masa depan.
Dalam peta jalan The Verge Vitalik, Snarkifikasi Ethereum (SNARKification) merupakan salah satu pekerjaan penting, yang mencakup modifikasi bukti nol untuk lapisan konsensus dan lapisan eksekusi. Dalam penjelasan terbaru Vitalik [2], ia mengakui bahwa pekerjaan modifikasi lapisan konsensus adalah sebuah tantangan, yang perlu dipertimbangkan dan dioptimalkan berkelanjutan dalam pekerjaan mendatang. Usulan Beam Chain dapat dipandang sebagai tanggapan Vitalik terhadap bagaimana Snarkifikasi lapisan konsensus.
Beam Chain hanya fokus pada lapisan konsensus. Namun, Snarkifikasi lapisan konsensus tidak berarti semua bagian harus dimodifikasi. Inti dari blockchain adalah fungsi transisi status (State Transition Function), sehingga modifikasinya hanya perlu Snarkifikasi fungsi transisi status. Untuk lapisan konsensus, fungsi transisi status terutama mencakup tiga bagian, yaitu fungsi transisi per-slot, fungsi transisi per-blok, dan fungsi transisi per-epoch. Dalam ketiga fungsi transisi status ini, terdapat eksekusi algoritma konsensus dan logika Staking, pengajuan blok, verifikasi kebenaran hasil lapisan eksekusi, verifikasi Akar Pohon Merkle, verifikasi / agregasi tanda tangan konsensus, perhitungan fungsi hash, serta operasi staking dan penarikan yang melibatkan akses status penyimpanan akun. Snarkifikasi lapisan konsensus sebenarnya adalah Snarkifikasi operasi yang disebutkan di atas. Perlu dicatat bahwa dalam rute Snarkifikasi lapisan konsensus, Ethereum tetap menempatkan tujuan desentralisasi dan keragaman di posisi teratas, sehingga tidak akan memaksa penggunaan algoritma dan protokol ZK, melainkan dipilih oleh Proposer sendiri.
Sumber gambar: https://www.youtube.com/watch?v=rGE_RDumZGg&t=8257s
Tantangan inti: Realtime Proving
Untuk mewujudkan visi Beam Chain, tantangan terpenting adalah peningkatan efisiensi bukti, yaitu bagaimana mengompresi waktu bukti saat ini yang mencapai puluhan bahkan ratusan detik menjadi tingkat detik. Pada 24 September tahun ini, dalam Workshop ZK II yang diselenggarakan oleh AntChain OpenLabs, ZAN, dan Pharos [3], pembicara Justin berbagi laporan berjudul "Realtime Proving", di mana ia mengemukakan pandangan inti yang sejalan dengan visi "Ethereum 3.0" dan menawarkan solusi untuk mengatasi kendala kinerja. Ia mendorong komunitas untuk menggunakan metode akselerasi ASIC, menyelesaikan seluruh proses bukti nol pengetahuan dari pembuatan bukti hingga pembuktian pada chip, dan dalam beberapa tahun ke depan meningkatkan waktu pembuatan bukti lebih dari sepuluh kali lipat, sehingga benar-benar dapat mewujudkan Realtime Proving.
Mendukung kinerja dan aplikasi teknologi bukti nol pengetahuan: kami terus bergerak maju
AntChain OpenLabs telah berkomitmen untuk mempercepat bukti ZK menggunakan platform perangkat keras seperti GPU, FPGA, dan ASIC, mempercepat berbagai sistem ZK termasuk Polygon ZKEVM Prover, Stone Prover, Halo2, dan Plonky2, serta membentuk beberapa solusi percepatan FPGA IP dan GPU, dengan beberapa operator inti mencapai rasio percepatan lebih dari seratus kali.
Perbandingan rasio percepatan beberapa operator yang dipercepat berbasis CUDA oleh AntChain OpenLabs dengan CPU, seperti tabel (satu).
( tabel satu )
Perbandingan kinerja MSM yang dipercepat GPU yang diimplementasikan oleh AntChain OpenLabs dengan ICICLE sumber terbuka (keduanya menggunakan 4090GPU), seperti tabel (dua).
( tabel dua )
Perbandingan kinerja Circle FFT yang dipercepat GPU oleh AntChain OpenLabs dengan Stwo Prover sumber terbuka di CPU 16 inti, seperti tabel (tiga).
( tabel tiga )
Selain itu, AntChain OpenLabs juga berkomitmen untuk eksplorasi aplikasi bukti nol pengetahuan, dalam arah AI+ZK untuk perhitungan model besar yang dapat diverifikasi, menggunakan teknologi optimasi kolaboratif GPU+CPU dengan matriks perkalian Folding, protokol Sumcheck, dan implementasi efisien kurva eliptik, di bawah 4 GPU, waktu pembuatan token pertama zkLLM [4][5] (implementasi asli tidak termasuk komitmen dan pembukaan, kinerja setelah pengujian dengan penambahan komitmen dan pembukaan, untuk model LLama-7B) berhasil dikurangi dari 4 jam menjadi sekitar 18 menit.
AntChain OpenLabs terus mengoptimalkan performa dan kegunaan perhitungan yang dapat diverifikasi untuk model besar berdasarkan akumulasi di bidang GPU, dan terus berupaya dalam penggantian dan optimasi skema komitmen, Folding multi-instansi, serta pembuatan bukti multi-token, dengan tujuan membangun layanan perhitungan yang dapat diverifikasi yang efisien, mudah digunakan, dan ramah terhadap ekosistem AI, menjelajahi arah kemungkinan untuk aplikasi besar dari teknologi bukti nol pengetahuan, dan membangun jembatan penghubung antara aplikasi Web3 dan AI.
Sambil menghadapi ancaman dari komputer kuantum, AntChain OpenLabs juga melakukan eksplorasi aktif, memodifikasi pustaka kriptografi versi pasca kuantum berbasis OpenSSL [6], yang mendukung beberapa algoritma pasca kuantum standar NIST. Sementara itu, menghadapi masalah pembengkakan penyimpanan lebih dari 40 kali lipat dibandingkan ECDSA untuk tanda tangan pasca kuantum, melalui proses konsensus dan optimasi pembacaan memori dengan latensi rendah, TPS blockchain anti-kuantum dapat mencapai sekitar 50% dari rantai asli.
Perlu dicatat bahwa eksplorasi teknologi di atas telah diterapkan dalam solusi percepatan perangkat keras dan perangkat lunak yang diluncurkan oleh ZAN - Power Zebra, yang berfokus pada percepatan dan optimasi operator yang umum digunakan dalam bukti nol pengetahuan, termasuk perkalian titik skalar MSM, transformasi teori bilangan NTT, pemecahan polinomial H, dan pembuktian pembukaan polinomial, memanfaatkan sumber daya komputasi GPU, bandwidth penyimpanan, dan bandwidth PCIe secara maksimal, sehingga efisiensi komputasi meningkat secara signifikan. Sebelumnya, komunitas sumber terbuka zkWASM Delphinus Lab setelah mengadopsi solusi percepatan perangkat keras dan perangkat lunak ZAN Power Zebra, kinerja komputasi GPU meningkat lebih dari 20%, menciptakan rekor tertinggi untuk layanan serupa di komunitas.
Prabisa
Selama bertahun-tahun, komunitas Ethereum terutama fokus pada berbagai optimasi lapisan eksekusi, termasuk peningkatan BlockGasLimit, L2s, dan strategi lainnya. Dalam hal ini, Snarkifikasi lapisan eksekusi telah sebagian besar selesai berkat L2 dalam peta jalan "Rollup Centric", dengan hasil yang memuaskan. Pemikiran Beam Chain membuka pintu untuk Snarkifikasi lapisan konsensus. Dipercaya bahwa dengan diusulkannya Beam Chain, akan mengarahkan dan memicu komunitas untuk mengalihkan perhatian mereka pada modifikasi lapisan konsensus, membawa lebih banyak ide menarik.
Dapat diperkirakan bahwa Snarkifikasi lapisan konsensus dan lapisan eksekusi akan bersama-sama menyelesaikan teka-teki akhir Snarkifikasi Ethereum, memberikan kontribusi besar terhadap skalabilitas dan desentralisasi Ethereum. Pada saat yang sama, dengan kemajuan proposal Beam Chain, mesin virtual berbasis teknologi bukti nol pengetahuan akan memainkan peran kunci dalam ekosistem Ethereum. Dengan memperkenalkan bukti SNARK dan kriptografi pasca kuantum, dikombinasikan dengan ambang taruhan yang lebih rendah dan waktu konfirmasi blok yang lebih cepat, Beam Chain akan memberikan desentralisasi yang lebih kuat dan kinerja yang lebih tinggi untuk Ethereum.
Referensi
[1] https://www.youtube.com/watch?v=rGE_RDumZGg
[2] https://vitalik.eth.limo/general/2024/10/23/futures4.html
[3] https://x.com/zan_team/status/1844947080642539752
[4] https://github.com/jvhs0706/zkllm-ccs2024
[5] https://arxiv.org/abs/2404.16109
[6] https://www.openssl.org/
