イーサリアムコンセンサス層のアップグレード：Beam Chain 提案

最近行われた2024 Devcon大会は、イーサリアムエコシステムの広範な注目を集めました。会議では、イーサリアム財団の研究者が「イーサリアム3.0」と呼ばれるコンセンサス層のアップグレード提案—Beam Chainを提案しました。

この提案の核心理念は、ゼロ知識証明技術を通じて検証ノードの計算および通信負担を軽減し、検証ノードになるためのハードルを下げることです。これにより、より多くの検証ノードがネットワークに参加できるようになり、安全性が向上し、計算の冗長性が減少し、ネットワーク全体の効率が向上します。同時に、この提案はビーコンサインの技術的負債を解決し、将来の量子耐性のニーズに備えることを目指しています。

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Beam Chain 提案は、イーサリアムの共同創設者が以前提案した The Verge のロードマップにおける Snark 化作業の具体的な実施として見ることができます。これは主にコンセンサス層の改造に焦点を当てており、これは挑戦的な作業と見なされ、今後のプロセスで継続的な最適化が必要です。

コンセンサス層のSnark化は、すべての部分を改造することを意味するのではなく、主に状態遷移関数に焦点を当てています。これには、各タイムスロット、各ブロック、および各周期の状態遷移関数が含まれます。これらの関数は、コンセンサスアルゴリズムとステーキングロジックの実行、ブロック提案、実行層の結果検証、Merkleツリーのルート検証、コンセンサス署名の検証と集約、ハッシュ計算、そしてアカウントストレージ状態へのアクセスに関わるステーキングおよび償還操作などに関わっています。

注目すべきは、イーサリアムがコンセンサス層のSnark化を進める中で、去中心化と多様性を最優先の目標としていることです。したがって、特定のゼロ知識証明アルゴリズムやプロトコルの使用を強制することはなく、提案者が自分で選択します。

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Beam Chainの構想を実現する核心的な難点は、現在数十秒から数百秒かかる証明時間を秒単位に圧縮する方法を大幅に向上させることです。この性能ボトルネックを解決するために、研究者たちはASIC加速手法の提案を行いました。この方法は、チップを使用してゼロ知識証明仮想マシンの証拠生成から証明に至る全プロセスを完了することを目的としており、今後数年内に証明生成時間を十倍以上向上させ、リアルタイム証明を実現することが期待されています。

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Beam Chain提案の提出に伴い、コミュニティがコンセンサス層の改造により多くの関心を寄せることが期待され、より多くの革新的なアイデアが生まれるでしょう。コンセンサス層と実行層のSnark化は、イーサリアムのSnark化の最終的なピースを共同で完成させ、イーサリアムの拡張性と非中央集権に重要な貢献をします。将来的には、ゼロ知識証明技術に基づくバーチャルマシンがイーサリアムエコシステムで中心的な役割を果たすことが期待されています。SNARK証明と後量子暗号を導入し、より低いステーキングのハードルとより速いブロック確認時間を組み合わせることで、Beam Chainはイーサリアムにより強い非中央集権性とより高いパフォーマンスをもたらすことが期待されています。

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