ビームチェーン: イーサリアムコンセンサス層の革新

2024年Devcon大会はバンコクで無事に終了し、イーサリアムエコシステムの多くの参加者を惹きつけました。会議中、各プロジェクトは最新の進捗を発表し、世界のWeb3分野に新たな視点、トレンド、計画をもたらしました。

その中で、イーサリアム財団の研究者Justin Drakeが提案した「イーサリアム3.0」計画が特に注目されています。このBeam Chainと呼ばれるコンセンサス層のアップグレード提案は、ゼロ知識証明技術を通じて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のハードルを下げることを目的としています。この取り組みにより、ネットワークの安全性が向上し、計算の冗長性が減少し、全体的な効率が向上することが期待されています。さらに、Drakeはこの機会を利用してBeaconチェーンの技術的負債を解消し、将来的に発生する可能性のある量子耐性のニーズに備えたいと考えています。

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Beam Chainの提案は、Vitalikが以前に提唱したThe VergeのロードマップにおけるSNARKification（イーサリアムSnark化）作業の具体的な実施と見なすことができます。Vitalikは、コンセンサス層の改造が挑戦であり、継続的な最適化が必要であることを認めていました。Beam Chainはまさにこの挑戦に応え、コンセンサス層のSnark化に対する実行可能なソリューションを提供しています。

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Beam Chainは主にコンセンサス層の改造に焦点を当てており、その核心は状態遷移関数をSnark化することです。これには、per-slot、per-block、per-epochの3つの状態遷移関数の改造が含まれており、コンセンサスアルゴリズムの実行、ブロック提案、実行層の結果検証、マークルツリールートの検証、コンセンサス署名の検証/集約、ハッシュ関数の計算、およびステーキングとリデンプション操作などの複数の側面が関わっています。特に注目すべきは、イーサリアムがコンセンサス層のSnark化を進めると同時に、分散化と多様性を最優先の目標としており、提案者が自らZKアルゴリズムやプロトコルを選択することを許可している点です。

Beam Chainの構想を実現する上での核心的な難点は、現在数十秒、さらには数百秒かかる証明時間を秒単位に圧縮する方法です。Justinは最近のセミナーでASIC加速手法を使用するアイデアを提案し、チップを通じてゼロ知識証明仮想マシンの全プロセスを完了させることを目指しています。これにより、今後数年内に証明生成時間を十倍以上に向上させ、リアルタイムの証明を実現することを期待しています。

Beam Chainの提案が進むにつれて、ゼロ知識証明技術に基づくバーチャルマシンはイーサリアムエコシステムにおいてより重要な役割を果たすことになるでしょう。SNARK証明と後量子暗号を導入し、より低いステーキングのハードル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はイーサリアムにより強力な分散化とより高いパフォーマンスをもたらすことが期待されています。

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この提案の提出は、コミュニティがコンセンサス層の改造にもっと注目することを期待しており、より多くの革新的なアイデアを刺激するでしょう。コンセンサス層と実行層のSnark化作業が進むにつれて、イーサリアムのSnark化ブループリントは徐々に完成し、その拡張性と非中央集権的特性に重要な貢献をすることが予見されます。