"イーサリアム 3.0"：コンセンサス層のアップグレードとzk-SNARKsの新時代

先ほど終了した2024 Devcon大会では、イーサリアムエコシステムがバンコクに集まり、一連の新しい見解、新しいトレンド、新しい計画について共に論じ、世界のWeb3に新たな活力をもたらしました。その中でも、イーサリアム財団の研究員Justin Drakeが提案した"イーサリアム3.0"の計画が特に注目を集めました。

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このコミュニティによって「イーサリアム3.0」と呼ばれるコンセンサスレイヤーのアップグレード提案はBeam Chainと名付けられました。その核心思想は、zk-SNARKs技術を利用して検証者の計算および通信負担を軽減し、検証者になるための敷居を下げることです。この取り組みは、より多くの検証者がネットワークに参加することを促進し、安全性を向上させ、計算の冗長性を減少させ、ネットワーク全体の効率を向上させることを目指しています。さらに、Justinはこの機会を利用してBeaconチェーンの技術的負債を解決し、将来発生する可能性のある量子耐性の安全ニーズに備える計画もしています。

Beam Chainの提案は、Vitalikが以前に提案したThe VergeのロードマップにおけるイーサリアムのSnark化作業に対する具体的な応答と見ることができます。Vitalikはかつて、コンセンサス層の改造は挑戦であり、今後の作業で継続的に考慮し最適化する必要があると認めました。

Beam Chainは主にコンセンサス層の改造に焦点を当てています。コンセンサス層をSnark化することは、すべての部分を改造することを意味するのではなく、コアの状態遷移関数をSnark化することを意味します。これには、per-slot transition function、per-block transition function、per-epoch transition functionが含まれます。これらの関数は、コンセンサスアルゴリズムとStaking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、ならびにアカウントストレージ状態アクセスに関わる質権と償還操作などを含みます。

注目すべきは、イーサリアムがコンセンサス層のSnark化を行う過程で、依然として去中心化と多様性を最優先の目標としていることです。したがって、特定のZKアルゴリズムやプロトコルの使用を強制することはなく、提案者が自ら選択することになります。

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Beam Chain構想の核心的な難点は、証明効率を大幅に向上させ、現在数十秒または百秒以上かかる証明時間を秒単位に圧縮する方法です。Justinは今年9月のZK Workshop IIで、コミュニティにASICアクセラレーション手法を採用し、チップ上で零知识证明仮想マシンの証拠生成から証明までの全プロセスを完了することを提案しました。今後数年内に証明生成時間を10倍以上向上させ、真のリアルタイム証明（Realtime Proving）を実現する見込みです。

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Beam Chain提案の提出に伴い、コミュニティがコンセンサス層の改造により多くの注意を向けることが期待され、より多くの革新的なアイデアが生まれるでしょう。コンセンサス層と実行層のSnark化は、イーサリアムのSnark化の最終ピースを一緒に完成させ、イーサリアムの拡張性と分散化に大きな貢献をします。

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Beam Chainの提案が進む中、zk-SNARKs技術に基づくバーチャルマシンがイーサリアムエコシステムで重要な役割を果たすことになります。SNARK証明と後量子暗号学を導入し、より低いステーキングの敷居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性能をもたらし、イーサリアムの発展の新しい時代を切り開くことが期待されています。

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