Beam Chain: 以太坊共識層的革新

2024年Devcon大會在曼谷圓滿落幕，吸引了以太坊生態系統的衆多參與者。會議期間，各項目紛紛發布最新進展，爲全球Web3領域帶來了新的觀點、趨勢和計劃。

其中，以太坊基金會研究員Justin Drake提出的"以太坊3.0"提案計劃尤爲引人注目。這項被稱爲Beam Chain的共識層升級提案旨在通過零知識證明技術降低驗證者的計算和通信負擔，從而降低成爲驗證者的門檻。這一舉措有望增加網路安全性，減少計算冗餘，提高整體效率。此外，Drake還希望借此機會解決Beacon鏈中的技術債務，並爲未來可能出現的抗量子安全需求做準備。

Beam Chain的提議可以視爲對Vitalik此前提出的The Verge路線圖中SNARKification（以太坊Snark化）工作的具體落實。Vitalik曾承認，對共識層的改造是一項挑戰，需要持續優化。Beam Chain正好回應了這一挑戰，爲共識層的Snark化提供了可行方案。

Beam Chain主要聚焦於共識層的改造，其核心是將狀態轉換函數Snark化。這包括對per-slot、per-block和per-epoch三個狀態轉換函數的改造，涉及共識算法執行、區塊提議、執行層結果驗證、Merkle Tree Root驗證、共識籤名驗證/聚合、哈希函數計算以及質押和贖回操作等多個方面。值得注意的是，以太坊在推進共識層Snark化的同時，仍然將去中心化和多樣性作爲首要目標，允許提議者自主選擇ZK算法和協議。

實現Beam Chain構想的核心難點在於如何將目前需要幾十甚至上百秒的證明時間壓縮到秒級。Justin在近期的一次研討會上提出了使用ASIC加速方法的想法，旨在通過芯片完成零知識證明虛擬機的全流程，以期在未來幾年內將證明生成時間提升十倍以上，實現實時證明。

隨着Beam Chain提案的推進，基於零知識證明技術的虛擬機將在以太坊生態中扮演更加重要的角色。通過引入SNARK證明和後量子密碼學，結合更低的質押門檻以及更快的區塊確認時間，Beam Chain有望爲以太坊帶來更強的去中心化和更高的性能。

這一提案的提出，預計將引導社區更多地關注共識層的改造，激發更多創新想法。可以預見，隨着共識層和執行層的Snark化工作的推進，以太坊的Snark化藍圖將逐步完成，爲其擴展性和去中心化特性做出重大貢獻。