Ethereum 3.0: Usulan Terobosan Beam Chain

Baru-baru ini, dalam konferensi Devcon 2024 yang diadakan di Bangkok, perwakilan dari berbagai pihak dalam ekosistem Ethereum berkumpul untuk membahas kemajuan terbaru dan tren masa depan di bidang blockchain. Di antara banyak pembagian yang menarik, sebuah proposal peningkatan lapisan konsensus yang disebut "Ethereum 3.0" - Beam Chain sangat menarik perhatian.

Proposal ini diajukan oleh seorang peneliti dari Ethereum Foundation, dan inti pemikirannya adalah memanfaatkan teknologi bukti nol untuk mengoptimalkan beban komputasi dan komunikasi dari node validator. Perbaikan ini tidak hanya dapat menurunkan ambang batas untuk menjadi validator, tetapi juga dapat menarik lebih banyak peserta untuk bergabung dengan jaringan, sehingga meningkatkan keamanan keseluruhan, mengurangi komputasi yang redundan, dan meningkatkan efisiensi jaringan. Selain itu, proposal ini juga bertujuan untuk menyelesaikan masalah teknis yang tertinggal di Beacon chain karena alasan sejarah, dan mempersiapkan diri untuk ancaman komputasi kuantum yang mungkin muncul di masa depan.

Usulan Beam Chain sejalan dengan roadmap The Verge yang sebelumnya diajukan oleh co-founder Ethereum. Roadmap The Verge mencakup rencana untuk secara menyeluruh "Snarkisasi" Ethereum (yaitu menerapkan teknologi bukti nol pengetahuan), yang mencakup lapisan konsensus dan lapisan eksekusi. Meskipun perombakan lapisan konsensus dianggap sebagai pekerjaan yang menantang, yang memerlukan optimasi dan pertimbangan yang berkelanjutan, usulan Beam Chain memberikan solusi yang mungkin untuk masalah ini.

Beam Chain terutama berfokus pada transformasi lapisan konsensus, dengan inti dari fungsi transisi status yang diubah menjadi Snark. Ini mencakup modifikasi fungsi transisi status untuk setiap slot waktu, setiap blok, dan setiap periode, yang melibatkan algoritma konsensus, pelaksanaan logika Staking, usulan blok, verifikasi hasil lapisan eksekusi, verifikasi akar pohon Merkle, verifikasi dan agregasi tanda tangan konsensus, perhitungan hash, serta operasi staking dan penebusan. Perlu dicatat bahwa Ethereum, dalam memajukan transformasi ini, tetap berpegang pada prinsip desentralisasi dan keragaman, dan tidak akan memaksa penggunaan algoritma dan protokol bukti nol tertentu.

Tantangan inti dari mewujudkan konsep Beam Chain adalah bagaimana secara signifikan meningkatkan efisiensi bukti, mengurangi proses pembuktian yang saat ini memerlukan puluhan detik atau bahkan lebih lama menjadi tingkat detik. Untuk mengatasi hambatan kinerja ini, beberapa ahli telah mengusulkan penggunaan chip ASIC untuk mempercepat seluruh proses bukti nol-pengetahuan, yang diperkirakan dapat meningkatkan waktu pembuatan bukti lebih dari sepuluh kali lipat dalam beberapa tahun ke depan, mewujudkan bukti waktu nyata yang sesungguhnya.

Beberapa tim penelitian sedang aktif menjelajahi penggunaan platform perangkat keras seperti GPU, FPGA, dan ASIC untuk mempercepat proses bukti nol pengetahuan. Mereka telah mencapai peningkatan kinerja yang signifikan di beberapa sistem bukti nol pengetahuan utama, dengan beberapa algoritma inti mengalami percepatan lebih dari seratus kali lipat. Kemajuan teknologi ini tidak terbatas pada aplikasi blockchain tradisional, tetapi juga telah mencapai kemajuan terobosan di bidang perpaduan AI dan bukti nol pengetahuan, seperti secara signifikan mengurangi waktu perhitungan yang dapat diverifikasi untuk model bahasa besar.

Menghadapi ancaman potensial dari komputasi kuantum, para peneliti juga aktif mengembangkan perpustakaan kriptografi pasca-kuantum, dan melalui pengoptimalan proses konsensus dan pembacaan memori, kinerja blockchain anti-kuantum dapat mencapai sekitar setengah dari blockchain tradisional.

Eksplorasi teknologi ini telah mulai diterapkan dalam produk nyata. Misalnya, beberapa solusi percepatan telah mengoptimalkan algoritma yang umum digunakan dalam pembuktian tanpa pengetahuan, termasuk perkalian titik skalar ganda, transformasi numerik, pemecahan polinomial, dan komponen kunci lainnya, memanfaatkan sumber daya komputasi dan bandwidth GPU secara maksimal, yang secara signifikan meningkatkan efisiensi perhitungan.

Selama ini, komunitas Ethereum terutama fokus pada optimasi lapisan eksekusi, seperti meningkatkan batas gas blok dan mengembangkan jaringan lapisan kedua. Sementara itu, Snarkisasi lapisan eksekusi telah mencapai kemajuan signifikan melalui solusi jaringan lapisan kedua. Usulan Beam Chain membuka babak baru dalam Snarkisasi lapisan konsensus, yang diharapkan dapat memicu lebih banyak ide inovatif.

Dapat diperkirakan, seiring dengan selesainya proses Snarkisasi pada lapisan konsensus dan lapisan eksekusi, skalabilitas dan tingkat desentralisasi Ethereum akan meningkat lebih lanjut. Teknologi mesin virtual berbasis bukti nol akan memainkan peran yang semakin penting dalam ekosistem Ethereum. Dengan memperkenalkan bukti SNARK dan kriptografi pasca kuantum, dikombinasikan dengan ambang staking yang lebih rendah dan kecepatan konfirmasi blok yang lebih cepat, Beam Chain diharapkan dapat memberikan karakteristik desentralisasi yang lebih kuat dan kinerja jaringan yang lebih tinggi untuk Ethereum.