Bagaimana ETH 3.0 Mengatasi Masalah Kinerja? Artikel ini Mengungkapkan Terobosan Teknologi ZK dan Rencana Peningkatan di Baliknya

Penulis: ZAN

Beam Chain: “Ether 3.0”

Konferensi 2024 Devcon yang baru saja berakhir sangat ramai, ekosistem Ethereum berkumpul di Bangkok, dan proyek-proyek terkait Ethereum mengumumkan perkembangan dan dinamika terbaru selama acara ini, serangkaian pandangan baru, tren baru, dan rencana baru yang menghidupkan Web3 global.

Yang paling mengesankan, tentu saja rencana proposal ‘Ethereum 3.0’ yang dirilis oleh peneliti Yayasan Ethereum, Justin Drake.

Dia mengajukan proposal upgrade lapisan konsensus yang disebut oleh komunitas sebagai “ETH 3.0” – Beam Chain[1]. Pandangan intinya adalah: mengurangi beban komputasi dan komunikasi Validator dengan menggunakan bukti pengetahuan nol, menurunkan ambang batas untuk menjadi Validator, sehingga lebih banyak Validator dapat bergabung dengan jaringan untuk meningkatkan keamanan, mengurangi redundansi komputasi, dan meningkatkan efisiensi keseluruhan jaringan. Selain itu, Justin juga ingin memanfaatkan kesempatan transformasi Snark di lapisan konsensus untuk mengatasi hutang teknis yang dihasilkan oleh pembatasan era di jaringan Beacon dan mempersiapkan diri untuk kebutuhan keamanan kuantum di masa depan.

Dalam peta jalan Vitalik di The Verge, mengubah ETH ke Snark (SNARKification) adalah salah satu tugas penting, termasuk transformasi Zero-Knowledge Proof pada lapisan konsensus dan eksekusi. Dalam interpretasi terbaru Vitalik[2]Vitalik mengakui bahwa transformasi lapisan konsensus adalah sebuah tantangan, yang memerlukan pertimbangan dan optimalisasi yang berkelanjutan dalam pekerjaan selanjutnya. Usulan Beam Chain sebenarnya dapat dilihat sebagai respons Vitalik terhadap bagaimana mengubah lapisan konsensus menjadi Snark.

Beam Chain hanya mengikuti lapisan Konsensus. Namun, menjadikan lapisan Konsensus Snark tidak berarti semua bagian akan diubah. Inti dari Blokchain adalah fungsi peralihan status (State Transition Function), sehingga perubahan hanya perlu dilakukan pada fungsi peralihan status dengan Snark, yang juga merupakan keahlian dari ZK. Untuk lapisan Konsensus, fungsi peralihan status terdiri dari tiga bagian utama, yaitu fungsi peralihan per slot, fungsi peralihan per blok, dan fungsi peralihan per epoch. Dalam tiga fungsi peralihan status ini, terdapat pelaksanaan Algoritme Konsensus dan Staking, proposal Blok, verifikasi kebenaran hasil di lapisan eksekusi, verifikasi Merkle Tree Root, verifikasi/tindakan agregasi tanda tangan Konsensus, perhitungan fungsi hash, tindakan stake dan penarikan akun yang terkait dengan akses status penyimpanan. Snarkifikasi lapisan Konsensus sebenarnya hanyalah Snarkifikasi dari operasi-operasi tersebut. Perlu diingat, dalam merancang jalur Snarkifikasi lapisan Konsensus, Ethereum tetap memprioritaskan tujuan Desentralisasi dan keberagaman, sehingga tidak akan memaksa penggunaan Algoritme dan protokol ZK, tetapi biarkan Proposer memilih sendiri.

Sumber gambar:

Titik-titik sulit inti: Realtime Proving

Untuk mewujudkan konsep Beam Chain, tantangan terbesar adalah meningkatkan efisiensi bukti, yaitu bagaimana memampatkan waktu bukti beberapa puluh hingga ratusan detik menjadi level detik. Pada 24 September tahun ini, AntChain OpenLabs, ZAN, dan Pharos secara bersama-sama mengadakan ZK Workshop II.[3]Di atas panggung, tamu spesial Justin mempresentasikan laporan berjudul “Realtime Proving”. Pada saat itu, ia mengemukakan pandangan inti yang sejalan dengan konsep “Ethereum 3.0”, yaitu solusi untuk mengatasi batasan kinerja. Ia mendorong komunitas untuk menggunakan metode akselerasi ASIC, menyelesaikan seluruh proses dari pembuatan bukti hingga pembuktian pada mesin virtual zero-knowledge di atas chip, dan dalam beberapa tahun ke depan, mempercepat waktu pembuatan bukti menjadi lebih dari sepuluh kali lipat, sehingga benar-benar mampu mencapai Realtime Proving.

Membantu kinerja dan aplikasi Teknologi Bukti-Zero Pengetahuan: Kami selalu berada di jalan.

AntChain OpenLabs telah berkomitmen untuk mempercepat bukti ZK menggunakan platform perangkat keras seperti GPU, FPGA, ASIC, dll., yang telah mempercepat beragam sistem ZK termasuk Polygon ZKEVM Prover, Stone Prover, Halo2, dan Plonky2, membentuk beberapa solusi percepatan FPGA IP dan GPU, dengan beberapa operator inti mencapai lebih dari seratus kali percepatan.

AntChain OpenLabs berdasarkan CUDA mempercepat sebagian operator dibandingkan dengan CPU, seperti yang tercantum dalam Tabel (1).

(Tabel 1)

Perbandingan kinerja MSM yang dipercepat GPU yang dicapai oleh AntChain OpenLabs dengan ICICLE Sumber Terbuka (keduanya menggunakan 4090GPU), seperti yang tercantum dalam Tabel (Dua).

( Tabel Dua )

Perbandingan kinerja Circle FFT yang dipercepat GPU yang diimplementasikan oleh AntChain OpenLabs dengan Stwo Prover pada CPU 16 core, seperti yang ditunjukkan dalam tabel (tiga).

( Tabel Tiga )

Selain itu, AntChain OpenLabs juga berkomitmen untuk menjelajahi aplikasi Zero-Knowledge Proof, dalam komputasi verifikasi model besar AI+ZK, menggunakan desain sendiri matriks perkalian Lipat, protokol Sumcheck, optimisasi kolaboratif GPU+CPU, dan implementasi efisien kurva elips pada 4 GPU dengan zkLLM[4][5]Waktu pembuatan token pertama (yang awalnya tidak termasuk komitmen dan pembukaan, kinerjanya diuji setelah komitmen dan pembukaan ditambahkan, untuk model LLama-7B) menurun dari 4 jam menjadi sekitar 18 menit.

AntChain OpenLabs terus mengoptimalkan kinerja dan ketersediaan komputasi verifikasi model besar berdasarkan GPU, serta terus berupaya dalam penggantian dan optimalisasi skema komitmen, lipatan multi-instan, dan generasi bukti multi-token, dengan tujuan membangun layanan komputasi verifikasi yang efisien, mudah digunakan, ramah AI, dan menjelajahi kemungkinan penerapan skala besar teknologi Zero-Knowledge Proof, serta membangun jembatan antara aplikasi Web3 dan AI.

Sementara itu, menghadapi ancaman Komputer Kuantum, AntChain OpenLabs juga melakukan eksplorasi aktif, berdasarkan OpenSSL[6]Telah dimodifikasi versi kriptografi pasca-kuantum yang mendukung beberapa algoritma pasca-kuantum standar NIST. Selain itu, menghadapi masalah pengembangan penyimpanan lebih dari 40 kali lipat pada tanda tangan pasca-kuantum dibandingkan dengan ECDSA, dengan proses konsensus dan optimasi pembacaan memori rendah-latensi, TPS blockchain tahan terhadap kuantum dapat mencapai sekitar 50% dari rantai asli.

Yang patut diikuti adalah, eksplorasi teknologi di atas telah diterapkan dalam solusi akselerasi perangkat lunak dan keras yang diperkenalkan oleh ZAN - Power Zebra. Solusi ini mempercepat dan mengoptimalkan operator yang umum digunakan dalam Zero-Knowledge Proof, termasuk perkalian titik MSM, transformasi teori bilangan NTT, penyelesaian polinomial H, bukti pembukaan polinomial, dan beberapa komponen kunci lainnya, dengan memanfaatkan sumber daya komputasi GPU, bandwidth penyimpanan, dan bandwidth PCIe, sehingga efisiensi perhitungan meningkat secara signifikan. Sebelumnya, setelah komunitas Sumber Terbuka zkWASM Delphinus Lab mengadopsi solusi akselerasi perangkat lunak dan keras Power Zebra dari ZAN, kinerja komputasi GPU meningkat lebih dari 20%, menciptakan rekor tertinggi dalam layanan sejenis di komunitas.

mengantisipasi

Selama ini, komunitas Ethereum telah berfokus utama pada berbagai optimasi di lapisan eksekusi, termasuk strategi peningkatan BlockGasLimit, L2s, dan sebagainya. Di antara ini, penggunaan Snark di lapisan eksekusi telah sebagian besar diselesaikan melalui L2 dalam rencana ‘Rollup Centric’, yang telah memberikan hasil yang memuaskan. Namun, gagasan Beam Chain telah membuka pintu besar untuk penggunaan Snark di lapisan Konsensus. Dengan munculnya Beam Chain, diyakini akan mendorong dan menginspirasi komunitas untuk fokus pada transformasi di lapisan Konsensus, membawa beragam gagasan yang menarik.

Dapat diantisipasi bahwa Snarkifikasi dari lapisan konsensus dan eksekusi akan menyelesaikan puzzle terakhir dari Snarkifikasi Ethereum, yang akan memberikan kontribusi besar terhadap skalabilitas dan desentralisasi Ethereum. Sementara itu, dengan kemajuan proposal Beam Chain, Mesin Virtual berbasis Zero-Knowledge Proof akan memainkan peran inti dalam ekosistem Ethereum. Dengan memperkenalkan bukti SNARK dan kriptografi pasca-kuantum, serta kombinasi ambang staking yang lebih rendah dan waktu konfirmasi blok yang lebih cepat, Beam Chain akan membawa desentralisasi yang lebih kuat dan kinerja yang lebih tinggi untuk Ethereum.

Referensi

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]