Beam Chain: 以太坊共识层的革新

2024年Devcon大会在曼谷圆满落幕，吸引了以太坊生态系统的众多参与者。会议期间，各项目纷纷发布最新进展，为全球Web3领域带来了新的观点、趋势和计划。

其中，以太坊基金会研究员Justin Drake提出的"以太坊3.0"提案计划尤为引人注目。这项被称为Beam Chain的共识层升级提案旨在通过零知识证明技术降低验证者的计算和通信负担，从而降低成为验证者的门槛。这一举措有望增加网络安全性，减少计算冗余，提高整体效率。此外，Drake还希望借此机会解决Beacon链中的技术债务，并为未来可能出现的抗量子安全需求做准备。

Beam Chain的提议可以视为对Vitalik此前提出的The Verge路线图中SNARKification（以太坊Snark化）工作的具体落实。Vitalik曾承认，对共识层的改造是一项挑战，需要持续优化。Beam Chain正好回应了这一挑战，为共识层的Snark化提供了可行方案。

Beam Chain主要聚焦于共识层的改造，其核心是将状态转换函数Snark化。这包括对per-slot、per-block和per-epoch三个状态转换函数的改造，涉及共识算法执行、区块提议、执行层结果验证、Merkle Tree Root验证、共识签名验证/聚合、哈希函数计算以及质押和赎回操作等多个方面。值得注意的是，以太坊在推进共识层Snark化的同时，仍然将去中心化和多样性作为首要目标，允许提议者自主选择ZK算法和协议。

实现Beam Chain构想的核心难点在于如何将目前需要几十甚至上百秒的证明时间压缩到秒级。Justin在近期的一次研讨会上提出了使用ASIC加速方法的想法，旨在通过芯片完成零知识证明虚拟机的全流程，以期在未来几年内将证明生成时间提升十倍以上，实现实时证明。

随着Beam Chain提案的推进，基于零知识证明技术的虚拟机将在以太坊生态中扮演更加重要的角色。通过引入SNARK证明和后量子密码学，结合更低的质押门槛以及更快的区块确认时间，Beam Chain有望为以太坊带来更强的去中心化和更高的性能。

这一提案的提出，预计将引导社区更多地关注共识层的改造，激发更多创新想法。可以预见，随着共识层和执行层的Snark化工作的推进，以太坊的Snark化蓝图将逐步完成，为其扩展性和去中心化特性做出重大贡献。