以太坊3.0：Beam Chain提案開啓共識層升級新篇章

2024年Devcon大會在曼谷圓滿落幕，這場盛會吸引了以太坊生態的衆多參與者。大會期間，多個項目發布了最新進展，爲全球Web3行業帶來了一系列新觀點和新趨勢。

其中最引人注目的是以太坊基金會研究員Justin Drake提出的Beam Chain提案，被業內稱爲"以太坊3.0"。這一共識層升級計劃的核心理念是利用零知識證明技術降低驗證節點的計算和通信成本，從而降低成爲驗證者的門檻。這將有助於吸引更多驗證者加入網路，提升安全性，減少冗餘計算，並提高整體效率。此外，Drake還希望借此機會解決Beacon鏈中的歷史技術債務，並爲未來可能出現的抗量子安全需求做好準備。

Beam Chain提案可以看作是對Vitalik此前提出的The Verge路線圖中SNARKification（零知識證明化）工作的一個具體回應。The Verge路線圖提出要對以太坊的共識層和執行層進行零知識證明改造。Vitalik近期也承認，共識層的改造是一項巨大挑戰，需要持續的優化和思考。

Beam Chain專注於共識層的改造，但並不意味着要對所有部分都進行改造。區塊鏈的核心是狀態轉換函數，因此只需將狀態轉換函數進行零知識證明化即可。對於共識層而言，狀態轉換函數主要包括每個時隙、每個區塊和每個epoch的轉換函數。這些函數涉及共識算法和Staking邏輯的執行、區塊提議、執行層結果驗證、Merkle樹根驗證、共識籤名驗證和聚合、哈希計算以及涉及帳戶存儲狀態訪問的質押和贖回操作等。

值得注意的是，在共識層零知識證明化的過程中，以太坊仍然將去中心化和多樣性作爲首要目標。因此，不會強制要求使用特定的零知識證明算法和協議，而是由提議者自行選擇。

實現Beam Chain構想的核心難點在於如何顯著提升證明效率，將目前需要幾十甚至上百秒的證明時間壓縮到秒級。Justin在今年9月的一次ZK研討會上提出了使用ASIC加速方法的想法，即在專用芯片上完成從證據生成到證明的全流程，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提案的提出，業界預計會有更多關注和創新集中在共識層的改造上。共識層和執行層的零知識證明化將共同完成以太坊整體的零知識證明化，爲其擴展性和去中心化做出重大貢獻。同時，基於零知識證明技術的虛擬機有望在以太坊生態中扮演更加核心的角色。

通過引入SNARK證明和後量子密碼學，結合更低的質押門檻和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。這一提案的推進將推動以太坊生態系統邁向新的發展階段，爲未來的區塊鏈技術發展指明方向。