Ethereum 3.0: Proposta revolucionária da Beam Chain

Recentemente, na conferência Devcon 2024 realizada em Banguecoque, representantes de várias partes do ecossistema Ethereum reuniram-se para discutir os últimos avanços e tendências futuras no campo da blockchain. Entre as muitas apresentações interessantes, uma proposta de atualização da camada de consenso chamada "Ethereum 3.0" — Beam Chain se destacou especialmente.

Esta proposta foi apresentada por um pesquisador da Fundação Ethereum, e sua ideia central é utilizar a tecnologia de provas de conhecimento zero para otimizar a carga computacional e de comunicação dos nós validadores. Esta melhoria não só pode reduzir a barreira de entrada para se tornar um validador, mas também pode atrair mais participantes para a rede, aumentando assim a segurança geral, reduzindo o cálculo redundante e melhorando a eficiência da rede. Além disso, a proposta também visa resolver problemas técnicos herdados na cadeia Beacon devido a razões históricas e se preparar para ameaças de computação quântica que possam surgir no futuro.

A proposta do Beam Chain coincide com o roteiro The Verge anteriormente apresentado pelo co-fundador do Ethereum. O roteiro The Verge inclui um plano para uma "Snarkização" abrangente do Ethereum (ou seja, a aplicação da tecnologia de provas de zero conhecimento), abrangendo a camada de consenso e a camada de execução. Embora a reformulação da camada de consenso seja considerada um trabalho desafiador, que requer otimização e consideração contínuas, a proposta do Beam Chain oferece uma possível solução para este dilema.

A Beam Chain foca principalmente na transformação da camada de consenso, cujo núcleo está na "Snarkização" da função de transição de estado. Isso inclui a modificação da função de transição de estado para cada intervalo de tempo, cada bloco e cada período, envolvendo algoritmos de consenso, execução da lógica de Staking, proposta de blocos, verificação dos resultados da camada de execução, verificação da raiz da árvore Merkle, verificação e agregação de assinaturas de consenso, cálculo de hash, bem como operações de staking e resgate. É importante notar que o Ethereum, ao promover essa transformação, ainda adere aos princípios de descentralização e diversidade, não exigindo o uso de algoritmos e protocolos específicos de prova de conhecimento zero.

O principal desafio para realizar a concepção da Beam Chain é como aumentar significativamente a eficiência da prova, reduzindo o processo de prova, que atualmente leva dezenas de segundos ou até mais, para o nível de segundos. Para resolver esse gargalo de desempenho, especialistas propuseram o uso de chips ASIC para acelerar todo o processo de prova de conhecimento zero, prevendo-se que, nos próximos anos, o tempo de geração da prova possa ser aumentado em mais de dez vezes, alcançando provas realmente em tempo real.

Vários grupos de pesquisa estão explorando ativamente o uso de plataformas de hardware como GPU, FPGA e ASIC para acelerar o processo de prova de conhecimento zero. Eles já alcançaram melhorias significativas de desempenho em vários sistemas de prova de conhecimento zero populares, com alguns algoritmos centrais apresentando acelerações que ultrapassam cem vezes. Esses avanços tecnológicos não se limitam apenas a aplicações tradicionais de blockchain, mas também fizeram progressos inovadores na interseção entre IA e provas de conhecimento zero, como a redução drástica do tempo de computação verificável para grandes modelos de linguagem.

Diante da ameaça potencial trazida pela computação quântica, os pesquisadores também estão ativamente desenvolvendo bibliotecas de criptografia pós-quântica e, através da otimização dos processos de consenso e da leitura de memória, estão conseguindo que o desempenho das blockchains resistentes a quântica atinja cerca de metade do desempenho das blockchains tradicionais.

Essas explorações tecnológicas começaram a ser aplicadas em produtos reais. Por exemplo, algumas soluções de aceleração otimizaram algoritmos comumente utilizados em provas de conhecimento zero, incluindo multiplicação de pontos escalares múltiplos, transformações numéricas, resolução de polinômios e componentes-chave de prova, aproveitando ao máximo os recursos computacionais e a largura de banda da GPU, melhorando significativamente a eficiência de cálculo.

Durante muito tempo, a comunidade Ethereum concentrou-se principalmente na otimização da camada de execução, como aumentar o limite de gás dos blocos e desenvolver redes de segunda camada. A Snarkização da camada de execução já obteve avanços significativos através de soluções de rede de segunda camada. A proposta da Beam Chain abre um novo capítulo para a Snarkização da camada de consenso, prometendo estimular mais ideias inovadoras.

É previsível que, à medida que a Snarkificação da camada de consenso e da camada de execução seja concluída gradualmente, a escalabilidade e o grau de descentralização do Ethereum serão ainda mais aprimorados. A tecnologia de máquina virtual baseada em provas de conhecimento zero desempenhará um papel cada vez mais importante no ecossistema Ethereum. Com a introdução de provas SNARK e criptografia pós-quântica, combinadas com um limite de staking mais baixo e uma velocidade de confirmação de bloco mais rápida, o Beam Chain tem potencial para trazer características de descentralização mais fortes e um desempenho de rede mais elevado para o Ethereum.