Як пройти випробування швидкодії ETH 3.0? Розкриваються технічні прориви та плани оновлення ZK захисту за кулісами

Автор: ZAN

Beam Chain: 「Етер фонд 3.0」

Лише щойно завершився 2024 рік Devcon конференції, які були дуже популярні, Етеріум екосистеми зібралися разом у Бангкоку, і Етеріум і пов’язані з ним проекти оголосили свої найновіші досягнення та події під час цього періоду, запалюючи нові ідеї, нові тенденції та нові плани для глобального Web3.

Особливо запам’ятовується план «ETH 3.0», який був опублікований дослідником Фонду ETH, Джастіном Дрейком.

Він висунув пропозицію про оновлення рівня консенсусу, яке спільнота називає “Ethereum 3.0” - Beam Chain[1]. Основна ідея полягає в тому, щоб за допомогою доказів знань зменшити обчислювальне та комунікаційне навантаження валідатора, знизити поріг для становлення валідатором, щоб більше валідаторів могли приєднатися до мережі для збільшення безпеки, зменшення обчислювального зайвого обсягу та підвищення загальної ефективності мережі. Крім того, Джастін також хоче скористатися можливістю перетворення на рівні згоди для вирішення технічного боргу, що залишився в ланцюзі Бікон через обмеження епохи, та готуватися до майбутніх вимог у сфері квантової стійкості.

У дорожній карті Vitalik від The Verge SNARKification ETH є одним з важливих завдань, яке включає трансформацію консенсусного рівня та рівня виконання з використанням Доказу з нульовим розголошенням. У останній інтерпретації Vitalik[2]Віталік визнає, що робота над перетворенням рівня консенсусу є викликом, який потребує постійного розгляду та оптимізації в подальшій роботі. Пропозиція Beam Chain може бути реакцією Віталіка на те, як зробити консенсусний рівень Snark.

Beam Chain лише шарпідписатисяКонсенсус . Проте Snarkізація шару Консенсус не означає, що всі частини будуть перероблені. Ядром Блокчейну є функція переходу стану (State Transition Function), тому її модифікації потребують лише Snarkізації функції переходу стану, що випадково є сильною стороною ZK. Для шару Консенсус функція переходу стану включає три основні частини: функцію переходу на кожен слот, функцію переходу на кожен блок та функцію переходу на кожну епоху. У цих трьох функціях переходу стану міститься виконання Консенсус Алгоритму та логіки стейкінгу, пропозиції блоку, перевірка правильності результатів виконання рівня, перевірка кореня дерева Меркла, перевірка підпису Консенсусу / агрегації, обчислення хеш-функції, операції з доступом до зберігання стану рахунку, операції зібрання тощо. Snarkізація шару Консенсус фактично зводиться до Snarkізації вищенаведених операцій. Слід зазначити, що під час Snarkізації шару Консенсус , Ethereum продовжує ставити на перше місце цілі Децентралізація та різноманіття, тому не буде примусового вимоги до ZK Алгоритму та протоколу, а вибір залишиться за Proposerом.

Джерело зображення:

Основні важливі питання: Realtime Proving

Для реалізації концепції Beam Chain найважливішим викликом є покращення ефективності доведення, а саме, як стиснути час доведення, який зараз триває кілька десятків або навіть сотень секунд, до рівня в секундах. На ZK Workshop II, який відбувся 24 вересня цього року, спільно організований AntChain OpenLabs, ZAN та Pharos,[3]На конференції Justin, спікер, представив доповідь з назвою «Realtime Proving», у якій він висунув основні ідеї, що продовжують ідеологію «Ethereum 3.0», і запропонував рішення для подолання проблем з продуктивністю. Він закликав спільноту використовувати методи прискорення на базі ASIC, щоб завершити повний цикл генерації доказів з нульовими знаннями на чіпі, починаючи з генерації доказів до підтвердження. За кілька наступних років час генерації доказів збільшиться в декілька разів, що дозволить досягти реального підтвердження в режимі реального часу.

Допомога технології з нульовим розголошенням у підвищенні продуктивності та застосуванні: ми завжди в дорозі

AntChain OpenLabs завжди зосереджувалися на прискоренні ZK-доказів за допомогою апаратних платформ, таких як GPU, FPGA, ASIC, що дозволяє прискорити роботу різноманітних ZK-систем, включаючи Polygon ZKEVM Prover, Stone Prover, Halo2 та Plonky2, створивши кілька FPGA IP та рішень з прискоренням GPU, деякі основні операції мають прискорення більше ста разів.

Відношення прискорення часткових операторів, що використовують CUDA, до швидкості CPU, зображене в таблиці (один).

( Таблиця 1 )

Порівняння продуктивності GPU-прискореного MSM, розробленого AntChain OpenLabs, та ICICLE з відкритим вихідним кодом (обидва на 4090GPU), як показано у таблиці (друга).

( Таблиця 2 )

Порівняння продуктивності Circle FFT, прискореного GPU, розробленого AntChain OpenLabs, та Stwo Prover на 16-ядерному ЦП, згідно з таблицею (три).

( Таблиця третя )

Крім того, AntChain OpenLabs також зосереджується на дослідженні застосувань з Доказ із нульовим розголошенням, в напрямку штучного інтелекту (AI) + ZK, використовуючи великі перевірочні обчислення на моделях з використанням власно розробленого множення матриць Folding, оптимізації спільної роботи GPU+CPU за протоколом Sumcheck, ефективної реалізації еліптичної кривої та інших технологій, що працюють на 4 GPU за допомогою zkLLM 01928374656574839201[4][5](Початкова реалізація не включає зобов’язання та відкривання, продуктивність тестується після додавання зобов’язання та відкриття для моделі LLama-7B) час генерації першого токена знизився з 4 годин до приблизно 18 хвилин.

AntChain OpenLabs продовжує вдосконалювати продуктивність та доступність перевірки великих моделей з використанням GPU, постійно зосереджуючись на заміні та оптимізації пропозицій, багатоінстанційному складанні, генерації доказів з багатьох токенів. Мета полягає в побудові екологічно дружнього сервісу перевірки, який буде ефективним та легким у використанні, з метою відкриття можливостей для широкомасштабного застосування технології zk-SNARKs та створення моста між веб-3 та АІ додатками.

Також стикаючись з загрозою Квантовий комп’ютер, AntChain OpenLabs також активно досліджувала, базуючись на OpenSSL [6]Було перероблено бібліотеку паролів після квантового шифрування, яка підтримує кілька післястандартних алгоритмів NIST. У той же час, щоб вирішити проблему збільшення обсягу сховища на 40 разів порівняно з ECDSA для після квантового підпису, за допомогою процесу консенсусу та оптимізації зчитування пам’яті з низькою затримкою, було досягнуто те, що TPS проти квантового блокчейну може досягти близько 50% від оригінального ланцюжка.

Варто зауважити, що вищезгадані технічні дослідження вже застосовані у випущеній компанією ZAN програмно-апаратній інтегрованій схемі - Power Zebra. Ця схема прискорює та оптимізує популярні оператори, такі як декілька скалярних добутків MSM, теорія чисел NTT, розв’язання H-поліномів, докази відкриття поліномів та інші ключові компоненти, що повністю використовують обчислювальні ресурси, смугу пропускання пам’яті та смугу пропускання PCIe графічного процесора, що значно підвищує ефективність обчислень. Після впровадження програмно-апаратної інтегрованої схеми Power Zebra в спільноті Delphinus Lab, що працює з zkWASM відкритим вихідним кодом, продуктивність обчислень графічного процесора зросла на понад 20%, встановивши рекорд серед схожих сервісів у спільноті.

передбачити

Протягом тривалого часу спільнота ETH Блокчейну головним чином фокусувалася на оптимізації виконавчого рівня, включаючи такі стратегії, як підвищення BlockGasLimit, L2 тощо. В цьому контексті, заснування Snark на рівні виконавчого рівня вже було успішно втілено в маршрутній карті «Rollup Centric» завдяки L2 та принесло значні досягнення. Ідея Beam Chain відкрила двері до Snark на рівні Консенсусу. Я вірю, що з появою Beam Chain спільнота буде направлена та стимульована зосередити увагу на перетворенні рівня Консенсусу, що приведе до більш захоплюючих ідей.

Можна передбачити, що Snark-фікація шара консенсусу та виконавчого шара разом завершать остаточну головоломку з Ethereum Snark-фікації, роблячи великий внесок у масштабованість Ethereum та децентралізацію. Водночас, з просуванням пропозиції Beam Chain, Віртуальна машина на основі технології Доказ із нульовим розголошенням візьме на себе ключову роль в екосистемі Ethereum. За допомогою впровадження SNARK-доказів та криптографії післяквантового періоду, разом з нижчим порогом застейкання та швидшим часом підтвердження Блоків, Beam Chain принесе Ethereum більшу децентралізацію та вищу продуктивність.

Джерело

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]