眾所周知，以太坊誕生于 PoW 工作量證明，2021 年成功轉(zhuǎn)為 PoS 權(quán)益證明。對此，以太坊基金會的核心研究員 Justin Drake 認(rèn)為：盡管剛剛引入 PoS 時，信標(biāo)鏈很有效，但過去五年來，它卻積累了一些「技術(shù)債」，其設(shè)計沒有利用去中心化系統(tǒng)的前沿技術(shù)（如零知識證明）。因此，以太坊的共識層亟需一次大更迭。
在最近的曼谷 Devcon 上的演講中，以太坊研究員 Justin Drake 宣布了一項徹底改革以太坊共識層的提案，稱為「Beam Chain」。
這是以太坊長期路線圖的一部分，讓以太坊利用當(dāng)前 ZK 密碼學(xué)前沿突破的成果，旨在無需啟動新網(wǎng)絡(luò)的前提下，大幅提高網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性和性能。毫無疑問，它是以太坊未來 3–5 年內(nèi)最重要的升級之一。
Beam Chain 不是字面意義上新的區(qū)塊鏈，而是建立在以太坊主網(wǎng)內(nèi)部的新的基礎(chǔ)設(shè)施，它將大幅提高 L1 主網(wǎng)的交易速度、安全性和效率。有人將 Beam Chain 解讀為以太坊 3.0，這是一種誤讀，因為 Beam Chain 只解決共識層問題，而不會改變數(shù)據(jù)層（如 blob 通道）或執(zhí)行層（如以太坊虛擬機(jī) (EVM)。
Beam Chain 的五大核心變革分別是：
1.更快的區(qū)塊確認(rèn)：啟用 4 秒插槽時間和單插槽最終性
2.不以犧牲去中心化為代價：保留或改善當(dāng)前的去中心化保障
3.降低 Staking 門檻：讓 ETH Staking 從 32 ETH 直降 1 ETH
4.保護(hù)普通用戶：消除基于區(qū)塊重組的 MEV
5.面向未來：使以太坊網(wǎng)絡(luò)具備抗量子能力
Beam Chain 的升級思路和原理
1.增加區(qū)塊產(chǎn)量
更高的吞吐量：Beam Chain 將提高區(qū)塊生產(chǎn)量到現(xiàn)在的 3 倍，來提高以太坊的交易能力。
抗審查：FOCIL（分叉選擇強(qiáng)制包含列表）的引入增強(qiáng)了抗審查能力，確保交易不會輕易被作惡者排除在外。
執(zhí)行拍賣&隔離驗證者：驗證者將使用執(zhí)行拍賣進(jìn)行隔離，從而確保更強(qiáng)大的性能和去中心化，也能夠讓更多用戶免遭 MEV 侵?jǐn)_。
更快的最終確定性：以太坊將具備單時隙最終確定性和 4 秒?yún)^(qū)塊時間的特性，從而更快確認(rèn)交易并提高網(wǎng)絡(luò)效率。
有意思的是，交易所再也不需要 1/32、2/32、3/32…的慢慢等區(qū)塊確認(rèn)了，因為未來單區(qū)塊即可確認(rèn)
2.改進(jìn)質(zhì)押
改進(jìn)發(fā)行模型：對驗證者的獎勵發(fā)行模型的更改，使質(zhì)押獲得更多回報。
降低質(zhì)押要求：獨立驗證者僅需質(zhì)押 1 ETH，遠(yuǎn)低于當(dāng)前的 32 ETH 門檻，從而使獨立質(zhì)押更簡單、更普及。
我們認(rèn)為，以太坊要在提速的情況下，容納更多的節(jié)點參與共識，還要不太改變設(shè)備硬件門檻，突破質(zhì)押不可能三角，這真的要歸功于 ZK 技術(shù)，這確實是大幅走在業(yè)界前頭。
3.增強(qiáng)安全性
后量子密碼學(xué)：以太坊將實施抗量子密碼學(xué)，以確保網(wǎng)絡(luò)免受量子計算的威脅，邁出了主流區(qū)塊鏈抗量子的第一步。
zkSNARK 和 zkVM 集成：零知識證明（ZKP）將通過 zkSNARK 和 zkVM 與以太坊集成，以進(jìn)一步提高隱私、可擴(kuò)展性和安全性。
SNARK 化區(qū)塊鏈（SNARKification）：以太坊將利用 RISC-V 將區(qū)塊鏈 SNARK 化，這一過程可提高證明生成的效率和可擴(kuò)展性。SNARK 是一種緊湊的零知識證明形式，允許一方證明其擁有信息，而無需透露信息或要求證明者和驗證者之間進(jìn)行任何交互。
簡而言之，我們可以將之概括為：讓整條以太坊直接 ZK 化。
增強(qiáng)隨機(jī)性：以太坊還將引入強(qiáng)大的隨機(jī)性，以確保在選取驗證者等關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)流程的公平性。
降低 MEV 風(fēng)險：更好的審查抵抗力可最大限度地降低三明治攻擊等機(jī)器人的泛濫。
4.工作原理
自以太坊當(dāng)前共識層（信標(biāo)鏈）的設(shè)計確定以來，密碼學(xué)家在 SNARK 方面取得了重大進(jìn)展。通過將以太坊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)（即驗證者為保持對區(qū)塊鏈的正確看法，而整合的狀態(tài)變化消息）SNARK 化，可獲得 4 秒時隙時間和單時隙最終性。
一方面，區(qū)塊生產(chǎn)和最終性時間的減少可降低等待時間對以太坊 L1 交易體驗產(chǎn)生積極影響；
另一方面，它還可以通過遠(yuǎn)程區(qū)塊重組策略消除從交易中提取的潛在價值，并減少共識層的技術(shù)債務(wù)。
此外，SNARK 化將使以太坊網(wǎng)絡(luò)具有抗量子性，這是未來區(qū)塊鏈的必備功能。
Beam Chain 將從以下幾個方面推進(jìn)以太坊的升級：
以分片以加快處理速度：以太坊 Beam Chain 將使用分片技術(shù)，將數(shù)據(jù)分成更小的部分（shards）以同時處理多筆交易。這將減少交易瓶頸并加快交易時間。
抗量子計算的安全性：以太坊將利用領(lǐng)先于時代的加密技術(shù)，來確保即使是未來的超級量子計算機(jī)也無法破壞網(wǎng)絡(luò)的安全性。
與以太坊路線圖的整合：Beam Chain 并非獨立的網(wǎng)絡(luò)，而是以太坊未來 5 到擴(kuò)展和提高安全性的路線圖的集成階段。
5.重要意義
對于以太坊處理日益增長的去中心化應(yīng)用的能力而言，Beam Chain 至關(guān)重要?—?— 它可以增強(qiáng)以太坊的可擴(kuò)展性，降低交易成本，并提高整體安全性，使網(wǎng)絡(luò)能夠隨著時間的推移支持更多用戶和復(fù)雜的應(yīng)用程序。
基于 SNARK 的證明另一大好處是：允許配備標(biāo)準(zhǔn)硬件的普通質(zhì)押者實現(xiàn)上述性能優(yōu)勢，當(dāng)質(zhì)押門檻從 32 ETH 減少到 1 ETH 之后，隨著網(wǎng)絡(luò)性能的提高，以太坊質(zhì)押者群體的去中心化也會得到改善。
尤其的門檻的降低，如果配合一些相關(guān)的硬件設(shè)備，例如 Ebunker 的 eNode，讓家用級驗證者設(shè)備走向千家萬戶，以太坊依然是全世界范圍內(nèi)節(jié)點最多，最去中心化的公鏈。
盡管 Beam Chain 的愿景不會使以太坊立即發(fā)生變化，也不會明顯改變其長期路線圖，但其采用將改變路線圖開發(fā)的優(yōu)先順序，加速了特定組件的發(fā)展（例如，當(dāng)前的路線圖把一些重要的升級設(shè)定到 2029 年，而 Beam Chain 可能會加快重要升級的到來）。
如果 Beam Chain 獲得足夠的社區(qū)支持，開發(fā)人員可以在明年開始制定規(guī)范，然后在 2026 年由開發(fā)客戶團(tuán)隊編寫生產(chǎn)級代碼，在 2027 年進(jìn)行測試，最后才能安全地部署在以太坊主網(wǎng)上。盡管 Beam Chain 的實施看起來還比較遙遠(yuǎn)，但對于一個去中心化開發(fā)的開源軟件來說，這些安全冗余是極為必要的。
一言以蔽之，Beam Chain 通過 ZK 化路線，一舉解決了過去的「技術(shù)債」，這些改進(jìn)有望在保留以太坊「世界級去中心化」的同時，大幅改善其 L1 功能。
同時，新思路引入的量子抗性等長期解決方案，將以太坊的共識層置于「維護(hù)模式」，這確保了以太坊在未來幾十年內(nèi)保持安全、高效和適應(yīng)性，從而實現(xiàn)未來的創(chuàng)新而無需顛覆性的重新設(shè)計。
以太坊依然在孜孜不倦做長遠(yuǎn)布局，這對于區(qū)塊鏈和整個業(yè)界來說，都是值得振奮的更新，這也讓我們能在如今的澎湃的市場行情中，依然對以太坊保持的樂觀的根基。