以太坊共識層的革新：Beam Chain帶來的五大變革

以太坊自誕生以來經歷了從PoW到PoS的重大轉變。然而，以太坊基金會核心研究員認爲，盡管PoS初期效果顯著，但近年來積累了一些技術債務，其設計未能充分利用零知識證明等前沿技術。因此，以太坊的共識層亟需一次重大更新。

在最近的開發者大會上，以太坊研究人員提出了一項名爲"Beam Chain"的重大提案，旨在徹底改革以太坊的共識層。這是以太坊長期發展規劃的一部分，目標是利用當前零知識密碼學的突破成果，在不啓動新網路的前提下，大幅提升網路的可擴展性和性能。毫無疑問，這將成爲以太坊未來3-5年內最關鍵的升級之一。

需要明確的是，Beam Chain並非一個全新的區塊鏈，而是在以太坊主網內部構建的新基礎設施。它將顯著提高主網的交易速度、安全性和效率。有觀點將Beam Chain視爲以太坊3.0，但這種理解並不準確。Beam Chain專注於解決共識層問題，不會改變數據層或執行層的結構。

Beam Chain將帶來五大核心變革：

1. 更快的區塊確認：實現4秒插槽時間和單插槽最終性
2. 保持去中心化：維持或改善當前的去中心化水平
3. 降低質押門檻：將ETH質押要求從32 ETH降至1 ETH
4. 保護普通用戶：消除基於區塊重組的MEV
5. 面向未來：賦予以太坊網路抗量子能力

Beam Chain的升級思路和原理

1. 提高區塊生產效率

Beam Chain計劃將區塊生產量提高到當前的3倍，以增強以太坊的交易處理能力。同時，引入FOCIL（分叉選擇強制包含列表）機制來增強抗審查能力，確保交易不易被惡意排除。

驗證者將採用執行拍賣方式進行隔離，這不僅能確保更強的性能和去中心化，還能使更多用戶免受MEV的影響。此外，以太坊將實現單時隙最終確定性和4秒區塊時間，加快交易確認速度，提高網路效率。

值得注意的是，這一變革將使交易所不再需要等待多個區塊確認，因爲未來單個區塊即可完成確認。

2. 優化質押機制

Beam Chain將調整驗證者的獎勵發行模型，使質押獲得更高回報。同時，獨立驗證者的質押要求將從當前的32 ETH降低到1 ETH，大大降低了參與門檻，使獨立質押更加普及。

這一突破性進展得益於零知識技術的應用，使以太坊能在提速的同時容納更多節點參與共識，而不顯著提高硬件要求，突破了質押的不可能三角。

3. 強化安全性

Beam Chain將引入抗量子密碼學，確保網路能夠抵御未來量子計算的潛在威脅，成爲主流區塊鏈中抗量子的先行者。

零知識證明技術（如zkSNARK和zkVM）將與以太坊深度集成，進一步增強隱私保護、可擴展性和安全性。通過利用RISC-V技術，以太坊將實現區塊鏈的SNARK化，提高證明生成的效率和可擴展性。

簡而言之，這一過程可以概括爲對整個以太坊網路進行ZK化處理。

此外，Beam Chain還將引入更強大的隨機性機制，確保驗證者選擇等關鍵網路流程的公平性，同時通過改進審查抵抗能力，最大限度地降低三明治攻擊等自動化攻擊的風險。

4. 運作原理

自以太坊當前共識層設計確定以來，密碼學家在SNARK技術方面取得了重大進展。通過將以太坊的狀態轉換函數SNARK化，可以實現4秒時隙時間和單時隙最終性。

這一改進不僅能顯著提升以太坊L1的交易體驗，降低等待時間，還能通過消除遠程區塊重組策略，減少從交易中提取的潛在價值，並降低共識層的技術債務。

此外，SNARK化將使以太坊網路具備抗量子能力，這是未來區塊鏈的必備特性。

Beam Chain將從以下幾個方面推進以太坊的升級：

• 採用分片技術加快處理速度：將數據分割成更小的部分，實現並行處理，減少交易瓶頸，加快交易速度。
• 實現抗量子計算的安全性：採用先進的加密技術，確保網路安全不受未來量子計算機的威脅。
• 與以太坊路線圖整合：Beam Chain不是獨立網路，而是以太坊未來5年擴展和安全性提升路線圖的一個重要階段。

5. 重要意義

Beam Chain對於增強以太坊處理日益增長的去中心化應用的能力至關重要。它將提高以太坊的可擴展性，降低交易成本，並增強整體安全性，使網路能夠隨時間推移支持更多用戶和復雜應用。

基於SNARK的證明技術允許配備標準硬件的普通質押者實現上述性能優勢。當質押門檻從32 ETH降至1 ETH後，網路性能提升的同時，以太坊質押者羣體的去中心化程度也將得到顯著改善。

特別是，門檻的降低可能會推動家用級驗證者設備的普及，進一步鞏固以太坊作爲全球節點最多、最去中心化公鏈的地位。

雖然Beam Chain的願景不會立即改變以太坊，也不會明顯改變其長期路線圖，但它將改變路線圖開發的優先順序，加速某些組件的發展。例如，當前路線圖中一些重要升級原定於2029年實施，而Beam Chain可能會加快這些升級的到來。

如果Beam Chain獲得足夠的社區支持，開發人員可能會在明年開始制定規範，然後在2026年由開發團隊編寫生產級代碼，2027年進行測試，最後才能安全地部署在以太坊主網上。雖然Beam Chain的實施看似還有一段時間，但對於一個去中心化開發的開源軟件來說，這些安全冗餘是必要的。

總之，Beam Chain通過ZK化路線，一舉解決了過去的"技術債"，這些改進有望在保持以太坊"世界級去中心化"的同時，大幅提升其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於"維護模式"，確保以太坊在未來幾十年內保持安全、高效和適應性，爲未來創新奠定基礎，而無需進行顛覆性的重新設計。

以太坊持續不斷地進行長遠布局，這對整個區塊鏈行業來說都是令人振奮的進展。這也爲我們在當前蓬勃發展的市場環境中，保持對以太坊樂觀態度提供了堅實基礎。