Bagaimana ETH 3.0 Mengatasi Tantangan Kinerja? Sebuah artikel mengupas terobosan teknologi ZK di baliknya dan rencana upgrade

Rantai Beam: “Ethereum 3.0”

Baru saja berakhirnya konferensi 2024 Devcon yang ramai, ekosistem Ethereum berkumpul di Bangkok, dan proyek terkait Ethereum meluncurkan perkembangan dan dinamika terbaru selama acara ini, menyalakan serangkaian pandangan baru, tren baru, dan rencana baru untuk Web3 global.

Yang paling mengesankan adalah rencana proposal “Ethereum 3.0” yang dirilis oleh peneliti Yayasan Ethereum, Justin Drake.

Dia mengajukan proposal upgrade Konsensus yang disebut komunitas sebagai ‘Ethereum 3.0’ – Beam Chain [1]. Inti dari proposal ini adalah: mengurangi beban komputasi dan komunikasi Validator dengan Zero-Knowledge Proof, menurunkan ambang yang diperlukan 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 rekonstruksi Snark pada lapisan Konsensus untuk menyelesaikan utang teknis di Beacon chain yang diakibatkan oleh batasan zaman, serta mempersiapkan kebutuhan keamanan anti kuantum di masa depan.

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

Beam Chain hanya mengikuti layer Konsensus. Namun, mengubah layer Konsensus menjadi Snark tidak berarti semua bagian akan diubah. Inti dari Blok adalah fungsi peralihan status (State Transition Function), sehingga hanya perlu mengubah fungsi peralihan status menjadi Snark, yang juga merupakan keahlian ZK. Untuk layer Konsensus, fungsi peralihan status terutama terdiri dari tiga bagian, yaitu fungsi peralihan per-slot, fungsi peralihan per-blok, dan fungsi peralihan per-epoch. Dalam ketiga fungsi peralihan status ini, terdapat pelaksanaan Algoritme Konsensus dan logika stake, proposal Blok, verifikasi kebenaran hasil layer, verifikasi Merkle Tree Root, verifikasi tanda tangan Konsensus / agregasi, perhitungan fungsi hash, operasi stake dan penarikan akun, dan lain-lain. Untuk mengubah layer Konsensus menjadi Snark, sebenarnya hanya perlu mengubah operasi di atas menjadi Snark. Perlu diperhatikan bahwa dalam proses mengubah layer Konsensus menjadi Snark, Ethereum masih menempatkan Desentralisasi dan keragaman sebagai prioritas utama, sehingga tidak akan memaksa penggunaan Algoritme dan protokol ZK, tetapi akan dipilih oleh Proposer sendiri.

Sumber Gambar:

Tantangan Inti: Realtime Proving

Untuk mewujudkan konsep Beam Chain, tantangan inti adalah peningkatan efisiensi bukti, yaitu bagaimana mengompres waktu bukti saat ini yang mencapai puluhan hingga ratusan detik menjadi per detik. Pada ZK Workshop II yang diselenggarakan oleh AntChain OpenLabs, ZAN, dan Pharos pada 24 September tahun ini, tamu Justin mempresentasikan laporan berjudul “Realtime Proving”, di mana ia mengusulkan solusi untuk mengatasi hambatan kinerja. Ia mendorong komunitas untuk menggunakan metode percepatan ASIC, dengan menyelesaikan alur lengkap dari pembuatan bukti Zero-Knowledge ProofVirtual Machine di chip, untuk meningkatkan waktu pembuatan bukti lebih dari sepuluh kali lipat dalam beberapa tahun ke depan, sehingga benar-benar dapat mewujudkan Realtime Proving.

Membantu Kinerja dan Aplikasi Teknologi Bukti Zero Pengetahuan: Kita Selalu dalam Perjalanan

AntChain OpenLabs telah berkomitmen untuk mempercepat bukti ZK menggunakan platform perangkat keras seperti GPU, FPGA, ASIC, dan lainnya, mempercepat berbagai sistem ZK termasuk Polygon ZKEVM Prover, Stone Prover, Halo 2, dan Plonky 2, serta mengembangkan berbagai solusi akselerasi FPGA IP dan GPU, dengan beberapa operator inti mencapai lebih dari seratus kali percepatan.

AntChain OpenLabs memperoleh percepatan relatif dari beberapa operator yang dipercepat menggunakan CUDA dibandingkan dengan CPU, seperti yang tercantum pada tabel (1).

( Tabel Satu )

Perbandingan kinerja MSM yang dipercepat GPU yang diimplementasikan oleh AntChain OpenLabs dengan ICICLE Sumber Terbuka (keduanya menggunakan 409 0G PU), seperti yang tercantum dalam Tabel (dua).

( Tabel Dua )

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

( Tabel 3 )

Selain itu, AntChain OpenLabs juga berkomitmen untuk mengeksplorasi aplikasi Zero-Knowledge Proof, dalam arah AI+ZK, komputasi verifikasi model besar, menggunakan desain matriks perkalian sendiri, optimisasi kolaborasi GPU+CPU menggunakan protokol Folding, Sumcheck, implementasi kurva eliptik yang efisien, dan teknologi lainnya, di bawah 4 GPU, waktu pembuatan token pertama zkLLM [4][5] (implementasi asli tanpa komitmen dan pembukaan, kinerjanya diuji setelah ditambahkan komitmen dan pembukaan, ditujukan untuk model LLama-7 B) telah berhasil dikurangi dari 4 jam menjadi sekitar 18 menit.

AntChain OpenLabs terus mengoptimalkan kinerja dan ketersediaan komputasi yang dapat diverifikasi dengan model besar berbasis GPU, dan terus berupaya dalam penggantian dan optimalisasi skema komitmen, lipatan multi-instansi, dan pembangkitan token multi, dengan tujuan membangun layanan komputasi yang dapat diverifikasi yang efisien, mudah digunakan, dan ramah lingkungan AI, serta mengeksplorasi kemungkinan aplikasi berkelanjutan dari teknologi Zero-Knowledge Proof dan membangun jembatan antara Web3 dan aplikasi AI.

Bersamaan dengan ancaman dari Komputer Kuantum, AntChain OpenLabs juga melakukan eksplorasi aktif, dengan memodifikasi perpustakaan kriptografi versi pasca kuantum berdasarkan OpenSSL [6], mendukung beberapa standar NIST Algoritme Kuantum. Menghadapi masalah peningkatan penyimpanan lebih dari 40 kali lipat dibandingkan ECDSA, untuk tanda tangan pasca kuantum, dengan proses Konsensus dan optimalisasi bacaan memori rendah latensi, TPS blockchain tahan kuantum dapat mencapai sekitar 50% dari rantai aslinya.

Yang patut diikuti adalah, eksplorasi teknologi di atas telah diterapkan dalam solusi akselerasi perangkat lunak dan keras yang diperkenalkan oleh ZAN - Power Zebra () , yang mengakselerasi dan mengoptimalkan operator yang umum digunakan dalam Bukti Zero Pengetahuan, termasuk perkalian titik multi skalar MSM, transformasi teori bilangan NTT, solusi polinomial H, bukti pembukaan polinomial, dan beberapa komponen kunci lainnya, memanfaatkan sumber daya komputasi GPU, bandwidth penyimpanan, dan bandwidth PCIe, meningkatkan efisiensi komputasi secara signifikan. Sebelumnya, setelah komunitas Sumber Terbuka zkWASM Delphinus Lab memperkenalkan solusi akselerasi perangkat lunak dan keras Power Zebra dari ZAN, kinerja komputasi GPU meningkat lebih dari 20%, mencetak rekor tertinggi dalam layanan sejenis di komunitas.

Prakiraan

Selama ini, komunitas Ethereum telah fokus utama pada berbagai optimalisasi di lapisan eksekusi, termasuk strategi peningkatan BlockGasLimit, L2, dan sebagainya. Di antara itu, penggunaan Snark di lapisan eksekusi telah sebagian besar diselesaikan melalui L2 dalam peta jalan ‘Rollup Centric’ dengan hasil yang sangat baik. Konsep Beam Chain membuka pintu besar untuk penggunaan Snark di lapisan Konsensus. Dengan adanya Beam Chain, diyakini akan mendorong dan mengilhami komunitas untuk memfokuskan perhatian pada transformasi lapisan Konsensus, membawa ide-ide yang lebih menarik.

Dapat diantisipasi bahwa Snarkifikasi dari lapisan konsensus dan lapisan eksekusi akan bersama-sama menyelesaikan puzzle terakhir dari Snarkifikasi Ethereum, memberikan kontribusi besar terhadap skalabilitas dan desentralisasi Ether. Sementara itu, dengan kemajuan proposal Beam Chain, Mesin Virtual berbasis Teknologi Zero-Knowledge Proof akan memainkan peran inti dalam ekosistem Ether. 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 memberikan desentralisasi yang lebih kuat dan kinerja yang lebih tinggi untuk Ether.

Referensi

[ 1 ]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]