脚本:ZAN
ビームチェーン:「イーサリアム3.0」
2024 Devconが終了しました。ETHおよび関連するエコシステムプロジェクトがバンコクで集まり、最新の進展や動向が発表されました。一連の新しい視点、トレンド、計画がグローバルWeb3を活性化させました。
特に印象的なのは、イーサリアム財団の研究者であるジャスティン・ドレイク氏が発表した「イーサリアム3.0」の提案です。
彼はコミュニティによって「ETH坊 3.0」と呼ばれるコンセンサスレイヤーアップグレード提案、Beam Chainを提案しました。[1]。 核となる考え方は、ゼロ知識証明を持つバリデーターの計算と通信の負担を軽減し、バリデーターになるために必要なしきい値を下げ、より多くのバリデーターがネットワークに参加できるようにすることで、セキュリティを高め、計算の冗長性を減らし、ネットワークの全体的な効率を向上させることです。 さらに、Justinは、コンセンサスレイヤーをスナーカイズする機会を利用して、時代の制限によりビーコンチェーンが残した技術的負債を解決し、量子耐性セキュリティの将来のニーズに備えたいと考えています。
VitalikのThe Vergeのロードマップでは、ETHブロックチェーンをSNARK化することが重要な作業の一つであり、それはコンセンサス層と実行層の両方にゼロ知識証明の改造を含んでいます。Vitalikの最新の解説では、[2]、Vitalikは、コンセンサスレイヤーの改善作業は挑戦であり、将来の作業で継続的に考慮し最適化する必要があると述べています。Beam Chainの提案は、VitalikがコンセンサスレイヤーをどのようにSnark化するかに対する回答と見なすことができます。
Beam Chain はコンセンサス層のみをフォローしています。ただし、コンセンサス層を Snark 化することはすべてを改造することを意味するわけではありません。ブロックチェーンの核心は状態遷移関数（State Transition Function）であり、その改造は状態遷移関数を Snark 化するだけで済みます。これはちょうど ZK が得意とするところです。コンセンサス層には、状態遷移関数には主にスロットごとの遷移関数、ブロックごとの遷移関数、エポックごとの遷移関数の3つの部分が含まれています。これらの状態遷移関数には、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、実行層結果の正当性の検証、Merkle Tree Root の検証、コンセンサス署名の検証/集約、ハッシュ関数の計算、アカウントの保存状態アクセスに関連するステーキングおよび償還操作などが含まれています。コンセンサス層を Snark 化するには、上記の操作を実際に Snark 化することになります。注意すべきは、コンセンサス層を Snark 化する過程で、イーサリアムは依然として分散化と多様性を重視しており、ZKアルゴリズムとプロトコルを強制することはなく、提案者が自身で選択することができるということです。
画像クレジット:
コアの難題：リアルタイムプルーフ
Beam Chainのビジョンを実現するためには、証明の効率を向上させることが最も重要です。現在数十秒または数百秒かかる証明時間を秒単位で圧縮する方法について考える必要があります。AntChain OpenLabs、ZAN、Pharosが共同で開催したZK Workshop IIでは、2021年9月24日に開催されました。[3]上で、ゲストのJustinは「Realtime Proving」と題した報告を共有し、当時彼が提唱した核心的な視点は「イーサリアム3.0」との考え方と一脈を通し、パフォーマンスのボトルネックを解決する解決策を提案しました。彼はコミュニティにASICアクセラレーション手法の使用を奨励し、チップ上でゼロ知識証明仮想マシンの証拠生成から証明までの完全なプロセスを行い、数年以内に証明生成時間を10倍以上に引き上げることを提案し、真のリアルタイムプルービングを実現できると述べました。
ゼロ知識証明技術の性能と応用を支援する：私たちはずっと途中にいます
AntChain OpenLabsは、GPU、FPGA、ASICなどのハードウェアプラットフォームを利用してZKプルーフを高速化することに取り組んでおり、Polygon ZKEVM Prover、Stone Prover、Halo2、Plonky2などのさまざまなZKシステムを高速化し、複数のFPGA IPおよびGPUアクセラレーションソリューションを形成しています。一部のコア演算子は100倍以上の高速化比率を達成しています。
AntChain OpenLabsは、CUDAアクセラレーションを使用した一部の演算子に関して、CPU相対取得速度の加速比を表1（1）に示しています。
( テーブル1 )
AntChain OpenLabsが実現したGPUアクセラレーションのMSMとオープンソースICICLEの性能比較（どちらも4090GPU）は、表（二）に示す通りです。
(表2)
AntChain OpenLabs によって実現された GPU アクセラレーションの Circle FFT と 16 コア CPU 上のオープンソース Stwo Prover の性能比較は、表（三）に示す通りです。
(表3)
また、AntChain OpenLabsは、ゼロ知識証明のアプリケーション探索にも取り組んでおり、AI+ZK分野における大規模モデルの検証可能な計算に対して、自己設計の行列乗算Folding、Sumcheckプロトコル、GPU+CPUの協調最適化、高効率な楕円曲線実装などの技術を使用して、4つのGPUでzkLLMを実行します。[4][5]（元の実装にはコミットメントやオープニングが含まれていません。コミットメントとオープニングを追加した後のテストで、LLama-7Bモデルに対応）の最初のトークン生成時間は4時間から約18分に短縮されました。
AntChain OpenLabsは、GPUに基づいた積み重ねにより、大規模モデルの検証可能な計算のパフォーマンスと利用可能性を継続的に最適化し、提案の置き換えと最適化、マルチインスタンスフォールディング、マルチトークン証明生成に取り組んでいます。効率的で使いやすく、AIエコシステムに優しい検証可能な計算サービスを構築し、ゼロ知識証明技術の大規模な応用の可能性を探り、Web3とAIアプリケーションのリンクを構築することを目指しています。
同時、量子コンピューターの脅威に直面しながら、AntChain OpenLabsも積極的に探索を行い、OpenSSLに基づいています[6]改造された後量子バージョンの暗号ライブラリで、複数のNIST標準の後量子アルゴリズムをサポートしています。同時に、ECDSAに比べて40倍以上のストレージ拡張の問題を持つ後量子署名に対して、コンセンサスプロセスと低遅延のメモリ読み取りの最適化により、耐量子ブロックチェーンTPSは元のチェーンの約50％に達することができます。
フォローする価値があるのは、上記の技術の探索が、ZANが提供するソフトウェアとハードウェアの一体型アクセラレーションソリューション「Power Zebra」に適用されていることです。このソリューションは、ゼロ知識証明で使用される演算子の加速と最適化に焦点を当てており、MSM（Multiple Scalar Multiplication）やNTT（Number Theoretic Transform）、H多項式の解決、多項式オープンプルーフなど、複数の重要なコンポーネントを対象にしています。GPUの計算リソース、ストレージ帯域、PCIe帯域を最大限に活用し、演算効率を大幅に向上させています。以前にzkWASMオープンソースコミュニティのDelphinus LabがZANのソフトウェアとハードウェアの一体型アクセラレーションソリューション「Power Zebra」を導入した結果、GPUの演算性能が20％以上向上し、同コミュニティ内で最高の記録を樹立しました。
見越す
長い間、ETHコミュニティは主に実行レイヤーのさまざまな最適化に焦点を当てており、BlockGasLimitやL2sなどの戦略の改善を行ってきました。その中で、実行レイヤーのスナーク化は、L2を活用した「Rollup Centric」のロードマップで既に多くの成果を上げています。一方、Beam Chainのアイデアは、コンセンサスレイヤーのスナーク化の道を開いています。Beam Chainの提案により、コミュニティがコンセンサスレイヤーの改革に注力し、より多くのワクワクするアイデアを生み出すことが期待されています。
共识層と実行層のSNARK化は、イーサリアムのSNARK化の最後のピースを完成し、ETHブロックの拡張性と分散化に大きな貢献をもたらすことが予想されます。同時に、Beam Chainの提案が進むにつれて、ゼロ知識証明技術に基づく仮想マシンがETHブロックチェーンエコシステムで中心的な役割を果たすでしょう。SNARKプルーフとポスト量子暗号の導入により、より低いステーク閾値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ETHブロックにより強力な分散化と高いパフォーマンスをもたらします。
参照
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[4]
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ETH 3.0のパフォーマンスの難題をどのように解決するのか？ZKテクノロジーの突破とアップグレード計画を明らかにする
脚本:ZAN
ビームチェーン:「イーサリアム3.0」
2024 Devconが終了しました。ETHおよび関連するエコシステムプロジェクトがバンコクで集まり、最新の進展や動向が発表されました。一連の新しい視点、トレンド、計画がグローバルWeb3を活性化させました。
特に印象的なのは、イーサリアム財団の研究者であるジャスティン・ドレイク氏が発表した「イーサリアム3.0」の提案です。
彼はコミュニティによって「ETH坊 3.0」と呼ばれるコンセンサスレイヤーアップグレード提案、Beam Chainを提案しました。[1]。 核となる考え方は、ゼロ知識証明を持つバリデーターの計算と通信の負担を軽減し、バリデーターになるために必要なしきい値を下げ、より多くのバリデーターがネットワークに参加できるようにすることで、セキュリティを高め、計算の冗長性を減らし、ネットワークの全体的な効率を向上させることです。 さらに、Justinは、コンセンサスレイヤーをスナーカイズする機会を利用して、時代の制限によりビーコンチェーンが残した技術的負債を解決し、量子耐性セキュリティの将来のニーズに備えたいと考えています。
VitalikのThe Vergeのロードマップでは、ETHブロックチェーンをSNARK化することが重要な作業の一つであり、それはコンセンサス層と実行層の両方にゼロ知識証明の改造を含んでいます。Vitalikの最新の解説では、[2]、Vitalikは、コンセンサスレイヤーの改善作業は挑戦であり、将来の作業で継続的に考慮し最適化する必要があると述べています。Beam Chainの提案は、VitalikがコンセンサスレイヤーをどのようにSnark化するかに対する回答と見なすことができます。
Beam Chain はコンセンサス層のみをフォローしています。ただし、コンセンサス層を Snark 化することはすべてを改造することを意味するわけではありません。ブロックチェーンの核心は状態遷移関数（State Transition Function）であり、その改造は状態遷移関数を Snark 化するだけで済みます。これはちょうど ZK が得意とするところです。コンセンサス層には、状態遷移関数には主にスロットごとの遷移関数、ブロックごとの遷移関数、エポックごとの遷移関数の3つの部分が含まれています。これらの状態遷移関数には、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、実行層結果の正当性の検証、Merkle Tree Root の検証、コンセンサス署名の検証/集約、ハッシュ関数の計算、アカウントの保存状態アクセスに関連するステーキングおよび償還操作などが含まれています。コンセンサス層を Snark 化するには、上記の操作を実際に Snark 化することになります。注意すべきは、コンセンサス層を Snark 化する過程で、イーサリアムは依然として分散化と多様性を重視しており、ZKアルゴリズムとプロトコルを強制することはなく、提案者が自身で選択することができるということです。
画像クレジット:
コアの難題：リアルタイムプルーフ
Beam Chainのビジョンを実現するためには、証明の効率を向上させることが最も重要です。現在数十秒または数百秒かかる証明時間を秒単位で圧縮する方法について考える必要があります。AntChain OpenLabs、ZAN、Pharosが共同で開催したZK Workshop IIでは、2021年9月24日に開催されました。[3]上で、ゲストのJustinは「Realtime Proving」と題した報告を共有し、当時彼が提唱した核心的な視点は「イーサリアム3.0」との考え方と一脈を通し、パフォーマンスのボトルネックを解決する解決策を提案しました。彼はコミュニティにASICアクセラレーション手法の使用を奨励し、チップ上でゼロ知識証明仮想マシンの証拠生成から証明までの完全なプロセスを行い、数年以内に証明生成時間を10倍以上に引き上げることを提案し、真のリアルタイムプルービングを実現できると述べました。
ゼロ知識証明技術の性能と応用を支援する：私たちはずっと途中にいます
AntChain OpenLabsは、GPU、FPGA、ASICなどのハードウェアプラットフォームを利用してZKプルーフを高速化することに取り組んでおり、Polygon ZKEVM Prover、Stone Prover、Halo2、Plonky2などのさまざまなZKシステムを高速化し、複数のFPGA IPおよびGPUアクセラレーションソリューションを形成しています。一部のコア演算子は100倍以上の高速化比率を達成しています。
AntChain OpenLabsは、CUDAアクセラレーションを使用した一部の演算子に関して、CPU相対取得速度の加速比を表1（1）に示しています。
( テーブル1 )
AntChain OpenLabsが実現したGPUアクセラレーションのMSMとオープンソースICICLEの性能比較（どちらも4090GPU）は、表（二）に示す通りです。
(表2)
AntChain OpenLabs によって実現された GPU アクセラレーションの Circle FFT と 16 コア CPU 上のオープンソース Stwo Prover の性能比較は、表（三）に示す通りです。
(表3)
また、AntChain OpenLabsは、ゼロ知識証明のアプリケーション探索にも取り組んでおり、AI+ZK分野における大規模モデルの検証可能な計算に対して、自己設計の行列乗算Folding、Sumcheckプロトコル、GPU+CPUの協調最適化、高効率な楕円曲線実装などの技術を使用して、4つのGPUでzkLLMを実行します。[4][5]（元の実装にはコミットメントやオープニングが含まれていません。コミットメントとオープニングを追加した後のテストで、LLama-7Bモデルに対応）の最初のトークン生成時間は4時間から約18分に短縮されました。
AntChain OpenLabsは、GPUに基づいた積み重ねにより、大規模モデルの検証可能な計算のパフォーマンスと利用可能性を継続的に最適化し、提案の置き換えと最適化、マルチインスタンスフォールディング、マルチトークン証明生成に取り組んでいます。効率的で使いやすく、AIエコシステムに優しい検証可能な計算サービスを構築し、ゼロ知識証明技術の大規模な応用の可能性を探り、Web3とAIアプリケーションのリンクを構築することを目指しています。
同時、量子コンピューターの脅威に直面しながら、AntChain OpenLabsも積極的に探索を行い、OpenSSLに基づいています[6]改造された後量子バージョンの暗号ライブラリで、複数のNIST標準の後量子アルゴリズムをサポートしています。同時に、ECDSAに比べて40倍以上のストレージ拡張の問題を持つ後量子署名に対して、コンセンサスプロセスと低遅延のメモリ読み取りの最適化により、耐量子ブロックチェーンTPSは元のチェーンの約50％に達することができます。
フォローする価値があるのは、上記の技術の探索が、ZANが提供するソフトウェアとハードウェアの一体型アクセラレーションソリューション「Power Zebra」に適用されていることです。このソリューションは、ゼロ知識証明で使用される演算子の加速と最適化に焦点を当てており、MSM（Multiple Scalar Multiplication）やNTT（Number Theoretic Transform）、H多項式の解決、多項式オープンプルーフなど、複数の重要なコンポーネントを対象にしています。GPUの計算リソース、ストレージ帯域、PCIe帯域を最大限に活用し、演算効率を大幅に向上させています。以前にzkWASMオープンソースコミュニティのDelphinus LabがZANのソフトウェアとハードウェアの一体型アクセラレーションソリューション「Power Zebra」を導入した結果、GPUの演算性能が20％以上向上し、同コミュニティ内で最高の記録を樹立しました。
見越す
長い間、ETHコミュニティは主に実行レイヤーのさまざまな最適化に焦点を当てており、BlockGasLimitやL2sなどの戦略の改善を行ってきました。その中で、実行レイヤーのスナーク化は、L2を活用した「Rollup Centric」のロードマップで既に多くの成果を上げています。一方、Beam Chainのアイデアは、コンセンサスレイヤーのスナーク化の道を開いています。Beam Chainの提案により、コミュニティがコンセンサスレイヤーの改革に注力し、より多くのワクワクするアイデアを生み出すことが期待されています。
共识層と実行層のSNARK化は、イーサリアムのSNARK化の最後のピースを完成し、ETHブロックの拡張性と分散化に大きな貢献をもたらすことが予想されます。同時に、Beam Chainの提案が進むにつれて、ゼロ知識証明技術に基づく仮想マシンがETHブロックチェーンエコシステムで中心的な役割を果たすでしょう。SNARKプルーフとポスト量子暗号の導入により、より低いステーク閾値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ETHブロックにより強力な分散化と高いパフォーマンスをもたらします。
参照
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