Beam Chain: "Ethereum 3.0"
Konferensi Devcon 2024 yang baru saja berakhir sangat meriah, ekosistem Ethereum berkumpul di Bangkok, proyek-proyek terkait Ethereum dan ekosistem di sini meluncurkan kemajuan dan dinamik terbaru mereka, serangkaian pandangan, tren, dan rencana baru membangkitkan global Web3.
Terutama yang mengesankan adalah proposal "Ethereum 3.0" yang dipublikasikan oleh peneliti Ethereum Foundation, Justin Drake.
Dia 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, mengurangi ambang batas yang diperlukan untuk menjadi Validator, sehingga lebih banyak Validator dapat bergabung ke jaringan untuk meningkatkan keamanan, mengurangi redundansi komputasi, dan meningkatkan efisiensi keseluruhan jaringan. Selain itu, Justin juga ingin memanfaatkan kesempatan transformasi Snarkifikasi lapisan konsensus untuk menyelesaikan utang teknis yang ditinggalkan oleh batasan era di Beacon Chain, dan mempersiapkan kebutuhan keamanan pasca-kuantum di masa depan.
Dalam peta jalan The Verge Vitalik, Snarkifikasi Ethereum (SNARKification) sudah menjadi salah satu pekerjaan penting, yang mencakup transformasi bukti nol pengetahuan untuk lapisan konsensus dan lapisan eksekusi. Dalam interpretasi terbaru Vitalik [ 2 ], Vitalik mengakui bahwa pekerjaan transformasi lapisan konsensus adalah tantangan, dan perlu dipertimbangkan dan dioptimalkan terus menerus dalam pekerjaan mendatang. Usulan Beam Chain bisa dianggap sebagai tanggapan Vitalik terhadap bagaimana Snarkifikasi lapisan konsensus.
Beam Chain hanya fokus pada lapisan konsensus. Namun, melakukan Snarkifikasi lapisan konsensus tidak berarti mengubah semua bagian. Inti dari blockchain adalah fungsi transisi status (State Transition Function), jadi untuk mengubahnya hanya perlu Snarkifikasi fungsi transisi status tersebut, yang merupakan bidang yang dikuasai oleh ZK. Untuk lapisan konsensus, fungsi transisi status terdiri dari tiga bagian utama, yaitu fungsi transisi per-slot, fungsi transisi per-block, dan fungsi transisi per-epoch. Dalam ketiga fungsi transisi status ini, terdapat eksekusi algoritma konsensus dan logika Staking, proposal blok, verifikasi kebenaran hasil lapisan eksekusi, verifikasi Merkle Tree Root, verifikasi/agregasi tanda tangan konsensus, perhitungan fungsi hash, serta operasi staking dan penarikan yang melibatkan akses status penyimpanan akun. Untuk Snarkifikasi lapisan konsensus, sebenarnya hanya perlu Snarkifikasi operasi di atas. Perlu dicatat bahwa dalam rute Snarkifikasi lapisan konsensus, Ethereum tetap menempatkan tujuan desentralisasi dan keberagaman sebagai prioritas utama, sehingga tidak akan memaksa penggunaan algoritma dan protokol ZK, melainkan pilihan ada pada Proposer itu sendiri.
Sumber gambar: https://www.youtube.com/watch?v=rGE_RDumZGgt=8257s
Tantangan inti: Pembuktian Waktu Nyata
Untuk mewujudkan konsep Beam Chain, tantangan inti terpenting adalah peningkatan efisiensi pembuktian, yaitu bagaimana mengurangi waktu pembuktian saat ini yang mencapai puluhan bahkan ratusan detik menjadi dalam hitungan detik. Pada tanggal 24 September tahun ini, dalam ZK Workshop II [ 3 ] yang diselenggarakan bersama oleh AntChain OpenLabs, ZAN, dan Pharos, tamu Justin membagikan laporan berjudul "Pembuktian Waktu Nyata", di mana dia mengemukakan pandangan inti yang sejalan dengan visi "Ethereum 3.0", serta menyampaikan solusi untuk mengatasi hambatan kinerja. Dia mendorong komunitas untuk menggunakan metode akselerasi ASIC, menyelesaikan seluruh proses pembuktian virtual machine bukti nol pengetahuan dari pembuatan bukti hingga pembuktian di chip, dan dalam beberapa tahun ke depan meningkatkannya sepuluh kali lipat, sehingga benar-benar dapat mewujudkan Pembuktian Waktu Nyata.
Memberikan dukungan untuk kinerja dan aplikasi teknologi bukti nol pengetahuan: Kami terus berupaya.
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, Halo 2 dan Plonky 2, membentuk beberapa solusi akselerasi FPGA IP dan GPU, dengan beberapa operator inti mencapai lebih dari seratus kali percepatan.
Perbandingan percepatan relatif beberapa operator yang dipercepat CUDA oleh AntChain OpenLabs dibandingkan CPU, seperti tabel (satu).
( Tabel satu )
Perbandingan kinerja MSM yang dipercepat GPU yang diimplementasikan oleh AntChain OpenLabs dengan ICICLE yang diopen-source (keduanya menggunakan 4090 GPU), seperti tabel (dua).
( Tabel dua )
Perbandingan kinerja Circle FFT yang dipercepat GPU oleh AntChain OpenLabs dengan Stwo Prover yang diopen-source di CPU 16-core, seperti tabel (tiga).
( Tabel tiga )
Selain itu, AntChain OpenLabs juga berkomitmen untuk eksplorasi aplikasi bukti nol pengetahuan, dalam arah AI+ZK, dengan model besar yang dapat diverifikasi, menggunakan teknologi seperti Folding perkalian matriks, optimisasi kolaboratif GPU+CPU dari protokol Sumcheck, dan implementasi efisien kurva elips, yang berhasil mengurangi waktu pembuatan token pertama zkLLM [ 4 ][ 5 ] (implementasi asli tidak termasuk komitmen dan pembukaan, kinerja setelah pengujian dengan komitmen dan pembukaan, untuk model LLama-7 B) dari 4 jam menjadi sekitar 18 menit.
AntChain OpenLabs terus mengoptimalkan kinerja dan kegunaan perhitungan yang dapat diverifikasi untuk model besar berbasis GPU, dan terus berupaya dalam penggantian dan optimisasi skema komitmen, Folding multi-instance, serta pembuatan bukti multi-token, dengan tujuan membangun layanan perhitungan yang dapat diverifikasi yang efisien, mudah digunakan, dan ramah ekosistem AI, untuk menjelajahi arah kemungkinan aplikasi besar-besaran teknologi bukti nol pengetahuan, serta membangun jembatan penghubung antara aplikasi Web3 dan AI.
Sambil menghadapi ancaman komputer kuantum, AntChain OpenLabs juga melakukan eksplorasi aktif, berdasarkan OpenSSL [ 6 ] telah memodifikasi sebuah pustaka kriptografi versi pasca-kuantum, mendukung beberapa algoritma pasca-kuantum standar NIST. Sambil menghadapi masalah pembengkakan penyimpanan lebih dari 40 kali untuk tanda tangan pasca-kuantum dibandingkan ECDSA, melalui proses konsensus dan optimisasi pembacaan memori latensi rendah, TPS blockchain anti-kuantum dapat mencapai sekitar 50% dari rantai asli.
Perlu dicatat bahwa eksplorasi teknologi di atas telah diterapkan dalam solusi akselerasi perangkat keras dan perangkat lunak yang diluncurkan oleh ZAN -- Power Zebra (https://zan.top/home/power-zebra?chInfo=ch_WZ), yang ditujukan untuk mempercepat dan mengoptimalkan operator yang umum digunakan dalam bukti nol pengetahuan, termasuk perkalian skalar multipel MSM, transformasi teori bilangan NTT, pemecahan polinomial H, pembuktian pembukaan polinomial, dan beberapa komponen kunci lainnya, memanfaatkan sumber daya komputasi GPU, bandwidth penyimpanan, dan bandwidth PCIe secara maksimal, sehingga efisiensi perhitungan meningkat secara signifikan. Sebelumnya, komunitas open-source zkWASM Delphinus Lab setelah mengadopsi solusi akselerasi perangkat keras dan perangkat lunak ZAN Power Zebra, kinerja komputasi GPU meningkat lebih dari 20%, menciptakan rekor tertinggi untuk layanan sejenis di komunitas.
Prabaca
Selama ini, komunitas Ethereum sebagian besar fokus pada berbagai optimisasi di lapisan eksekusi, termasuk peningkatan BlockGasLimit, L2s, dan strategi lainnya. Di antara ini, Snarkifikasi lapisan eksekusi telah menyelesaikan sebagian besar pekerjaan di peta jalan "Rollup Centric" dengan bantuan L2, dan mendapatkan banyak hasil. Pemikiran Beam Chain membuka pintu untuk Snarkifikasi lapisan konsensus. Dipercaya bahwa dengan diajukannya Beam Chain, komunitas akan diarahkan dan terinspirasi untuk menaruh perhatian pada transformasi 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. Sementara itu, dengan kemajuan proposal Beam Chain, mesin virtual berbasis teknologi bukti nol pengetahuan akan memainkan peran inti dalam ekosistem Ethereum. Dengan memperkenalkan bukti SNARK dan kriptografi pasca-kuantum, dikombinasikan dengan ambang batas staking yang lebih rendah dan waktu konfirmasi blok yang lebih cepat, Beam Chain akan membawa 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/
