Ethereum 3.0: Propuesta innovadora de Beam Chain

Recientemente, en la conferencia Devcon 2024 celebrada en Bangkok, representantes de diversas partes del ecosistema de Ethereum se reunieron para discutir los últimos avances y tendencias futuras en el campo de la blockchain. Entre las numerosas presentaciones destacadas, una propuesta de actualización de la capa de consenso denominada "Ethereum 3.0" - Beam Chain, fue especialmente notable.

Esta propuesta fue presentada por un investigador de la Fundación Ethereum, y su idea central es utilizar la tecnología de pruebas de cero conocimiento para optimizar la carga computacional y de comunicación de los nodos validadores. Esta mejora no solo puede reducir la barrera de entrada para convertirse en validador, sino que también puede atraer a más participantes a unirse a la red, lo que a su vez aumenta la seguridad general, reduce el cálculo redundante y mejora la eficiencia de la red. Además, la propuesta también se centra en resolver problemas técnicos heredados en la cadena Beacon debido a razones históricas y prepararse para posibles amenazas de computación cuántica en el futuro.

La propuesta de Beam Chain coincide con la hoja de ruta The Verge presentada anteriormente por el cofundador de Ethereum. La hoja de ruta The Verge incluye un plan para "Snarkizar" completamente Ethereum (es decir, aplicar tecnología de prueba de conocimiento cero), abarcando la capa de consenso y la capa de ejecución. Aunque la transformación de la capa de consenso se considera un trabajo desafiante que requiere optimización y consideración continua, la propuesta de Beam Chain ofrece una posible solución a este dilema.

Beam Chain se centra principalmente en la transformación de la capa de consenso, cuyo núcleo radica en la Snarkización de la función de transición de estado. Esto incluye la modificación de la función de transición de estado para cada intervalo de tiempo, cada bloque y cada período, involucrando el algoritmo de consenso, la ejecución de la lógica de Staking, la propuesta de bloques, la verificación de resultados de la capa de ejecución, la verificación de la raíz del árbol de Merkle, la verificación y agregación de firmas de consenso, el cálculo de hash, así como las operaciones de staking y redención. Es importante destacar que Ethereum, al avanzar en esta transformación, sigue adherido a los principios de descentralización y diversidad, sin imponer el uso de algoritmos y protocolos de prueba de conocimiento cero específicos.

El desafío central para realizar la visión de Beam Chain radica en cómo mejorar drásticamente la eficiencia de la prueba, comprimiendo el proceso de prueba que actualmente requiere decenas de segundos o incluso más a niveles de segundos. Para solucionar este cuello de botella en el rendimiento, algunos expertos han propuesto utilizar chips ASIC para acelerar todo el proceso de prueba de conocimiento cero, y se espera que en los próximos años se pueda aumentar el tiempo de generación de pruebas en más de diez veces, logrando una prueba en tiempo real auténtica.

Varios equipos de investigación están explorando activamente el uso de plataformas de hardware como GPU, FPGA y ASIC para acelerar el proceso de pruebas de conocimiento cero. Han logrado mejoras de rendimiento significativas en varios sistemas de pruebas de conocimiento cero de uso común, y la aceleración de algunos algoritmos clave ha alcanzado más de cien veces. Estos avances tecnológicos no se limitan a las aplicaciones tradicionales de blockchain, sino que también han logrado avances revolucionarios en el campo de la combinación de IA y pruebas de conocimiento cero, como la reducción drástica del tiempo de cálculo verificable de modelos de lenguaje grandes.

Ante la amenaza potencial que presenta la computación cuántica, los investigadores también están desarrollando activamente bibliotecas de criptografía post-cuántica y, a través de la optimización de los procesos de consenso y la lectura de memoria, logran que el rendimiento de las blockchains resistentes a la cuántica pueda alcanzar aproximadamente la mitad del de las blockchains tradicionales.

Estas exploraciones tecnológicas ya han comenzado a aplicarse en productos reales. Por ejemplo, algunos esquemas de aceleración han optimizado algoritmos comúnmente utilizados en pruebas de conocimiento cero, incluyendo multiplicación de puntos escalares múltiple, transformaciones numéricas, resolución de polinomios y componentes clave de prueba, aprovechando al máximo los recursos de cálculo y el ancho de banda de la GPU, lo que ha mejorado significativamente la eficiencia de cálculo.

Durante mucho tiempo, la comunidad de Ethereum se ha centrado principalmente en la optimización de la capa de ejecución, como aumentar el límite de gas de los bloques y desarrollar redes de segunda capa. La Snarkización de la capa de ejecución ya ha logrado avances significativos a través de soluciones de redes de segunda capa. La propuesta de Beam Chain abre un nuevo capítulo en la Snarkización de la capa de consenso, lo que promete estimular más ideas innovadoras.

Se puede prever que, a medida que se complete gradualmente la Snarkización de la capa de consenso y la capa de ejecución, la escalabilidad y el grado de descentralización de Ethereum se mejorarán aún más. La tecnología de máquinas virtuales basada en pruebas de conocimiento cero desempeñará un papel cada vez más importante en el ecosistema de Ethereum. Al introducir pruebas SNARK y criptografía post-cuántica, combinadas con un umbral de participación más bajo y una velocidad de confirmación de bloques más rápida, Beam Chain promete traer características de descentralización más fuertes y un rendimiento de red más alto a Ethereum.