Ethereum 3.0: Đột phá công nghệ và triển vọng tương lai của đề xuất Beam Chain

Hội nghị Devcon năm 2024 đã kết thúc thành công tại Bangkok, trong thời gian hội nghị, các dự án trong hệ sinh thái Ethereum đã lần lượt công bố những tiến triển mới, thu hút sự chú ý rộng rãi từ cộng đồng Web3 toàn cầu. Trong đó, đề xuất "Ethereum 3.0" Beam Chain của nhà nghiên cứu Justin Drake từ quỹ Ethereum đặc biệt gây ấn tượng.

Ý tưởng cốt lõi của đề xuất Beam Chain là sử dụng công nghệ chứng minh không biết để tối ưu hóa gánh nặng tính toán và truyền thông của các nút xác thực, từ đó giảm bớt rào cản để trở thành xác thực viên. Cải tiến này hy vọng sẽ thu hút nhiều xác thực viên hơn tham gia mạng, nâng cao tính an toàn và hiệu quả tổng thể. Đồng thời, đề xuất này cũng nhằm giải quyết các khoản nợ kỹ thuật còn lại trong chuỗi Beacon, chuẩn bị cho những mối đe dọa từ máy tính lượng tử có thể xuất hiện trong tương lai.

Đề xuất này phù hợp với lộ trình The Verge mà Vitalik đã đưa ra trước đó. Trong lộ trình The Verge có kế hoạch cải cách chứng minh không kiến thức cho lớp đồng thuận và lớp thực thi của Ethereum. Gần đây, Vitalik cũng thừa nhận rằng việc cải cách lớp đồng thuận là một công việc đầy thách thức và cần liên tục tối ưu hóa trong thời gian tới.

Đề xuất Beam Chain chủ yếu tập trung vào việc cải cách lớp đồng thuận. Cụ thể, chỉ cần SNARK hóa chức năng chuyển đổi trạng thái, đây chính là lợi thế của công nghệ chứng minh không kiến thức. Chức năng chuyển đổi trạng thái của lớp đồng thuận chủ yếu bao gồm ba phần: mỗi khe thời gian, mỗi khối và mỗi kỷ nguyên, liên quan đến việc thực thi thuật toán đồng thuận, đề xuất khối, xác minh kết quả của lớp thực thi và nhiều khía cạnh khác. Cần lưu ý rằng Ethereum vẫn kiên định với nguyên tắc phi tập trung và đa dạng trong quá trình này, không yêu cầu phải sử dụng thuật toán chứng minh không kiến thức cụ thể nào, mà cho phép người đề xuất tự do lựa chọn.

Điểm khó khăn cốt lõi trong việc hiện thực hóa ý tưởng Beam Chain là làm thế nào để rút ngắn thời gian chứng minh hiện tại cần đến hàng chục thậm chí hàng trăm giây xuống còn cấp giây. Justin đã đề xuất một phương án tăng tốc sử dụng chip ASIC tại một hội thảo vào tháng 9 năm nay, hy vọng trong vài năm tới sẽ nâng cao thời gian tạo chứng minh gấp hơn mười lần, đạt được chứng minh theo thời gian thực.

Một số đội ngũ kỹ thuật đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực này. Ví dụ, có những đội đã sử dụng các nền tảng phần cứng như GPU, FPGA và ASIC để tăng tốc nhiều hệ thống chứng minh không biết. Một số thuật toán lõi đã đạt được tỷ lệ tăng tốc hơn một trăm lần. Trong việc kết hợp trí tuệ nhân tạo và chứng minh không biết, cũng có một số đội đã giảm thời gian sinh token đầu tiên của mô hình ngôn ngữ lớn từ 4 giờ xuống khoảng 18 phút.

Đối mặt với mối đe dọa tiềm tàng từ điện toán lượng tử, ngành công nghiệp cũng đang tích cực khám phá các giải pháp. Có những nhóm đã phát triển một thư viện mã hóa hỗ trợ nhiều thuật toán sau lượng tử theo tiêu chuẩn NIST dựa trên OpenSSL, và thông qua việc tối ưu hóa quy trình đồng thuận và đọc bộ nhớ, hiệu suất của blockchain kháng lượng tử có thể đạt khoảng 50% so với chuỗi gốc.

Những đột phá công nghệ này đã được áp dụng trong một số sản phẩm thương mại. Ví dụ, một nhóm đã triển khai giải pháp tăng tốc tích hợp phần mềm và phần cứng nhằm tối ưu hóa các thuật toán thường dùng trong chứng minh không kiến thức, nâng cao đáng kể hiệu suất tính toán.

Trong một thời gian dài, cộng đồng Ethereum chủ yếu tập trung vào việc tối ưu hóa tầng thực thi, chẳng hạn như nâng cao giới hạn gas của khối, phát triển mạng lưới lớp hai, v.v. Việc SNARK hóa tầng thực thi đã đạt được những thành tựu đáng kể thông qua các giải pháp mạng lớp hai. Sự ra đời của Beam Chain đã mở ra một chương mới cho việc SNARK hóa tầng đồng thuận, tin rằng điều này sẽ kích thích cộng đồng suy nghĩ nhiều hơn về việc cải tạo tầng đồng thuận.

Có thể thấy, với việc SNARK hóa lớp đồng thuận và lớp thực thi, bản đồ tổng thể SNARK hóa của Ethereum sẽ dần hoàn thiện, mang lại sự nâng cao lớn cho khả năng mở rộng và tính phi tập trung của nó. Việc thúc đẩy đề xuất Beam Chain cũng có nghĩa là máy ảo dựa trên bằng chứng không biết sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong hệ sinh thái Ethereum. Bằng cách giới thiệu bằng chứng SNARK và mật mã hậu lượng tử, kết hợp với ngưỡng đặt cọc thấp hơn và thời gian xác nhận khối nhanh hơn, Beam Chain hy vọng sẽ mang lại tính phi tập trung mạnh mẽ hơn và hiệu suất cao hơn cho Ethereum.