以太坊共識層即將迎來重大升級：Beam Chain

以太坊從誕生之初採用PoW工作量證明，到2021年成功轉爲PoS權益證明。然而，以太坊基金會核心研究員認爲，盡管初期信標鏈效果顯著，但近五年來積累了一些"技術債"，其設計未能充分利用去中心化系統的前沿技術，如零知識證明。因此，以太坊的共識層亟需一次大規模更新。

近期在曼谷Devcon會議上，以太坊研究員提出了一項徹底改革以太坊共識層的提案，名爲"Beam Chain"。這是以太坊長期發展藍圖的重要組成部分，旨在利用當前ZK密碼學的前沿成果，在無需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，它將成爲以太坊未來3-5年內最關鍵的升級之一。

值得注意的是，Beam Chain並非字面意義上的新區塊鏈，而是構建在以太坊主網內部的新基礎設施，旨在顯著提高L1主網的交易速度、安全性和效率。有人將Beam Chain誤解爲以太坊3.0，實際上它僅針對共識層問題，不會改變數據層或執行層。

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Staking門檻：將ETH Staking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. 增加區塊產量

Beam Chain將提高區塊生產量至現有的3倍，以提升以太坊的交易處理能力。引入FOCIL（分叉選擇強制包含列表）增強抗審查能力，確保交易不易被惡意排除。通過執行拍賣實現驗證者隔離，強化性能和去中心化，同時減少用戶受MEV影響。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。

這意味着交易所不再需要等待多個區塊確認，單區塊即可完成確認。

2. 改進質押機制

調整驗證者獎勵發行模型，提高質押回報。獨立驗證者質押要求降至1 ETH，遠低於當前32 ETH門檻，使獨立質押更加普及。利用ZK技術，以太坊在提速的同時，能容納更多節點參與共識，且不大幅提高設備硬件要求，突破了質押的不可能三角。

3. 強化安全性

以太坊將實施抗量子密碼學，確保網路免受量子計算威脅，成爲主流區塊鏈中抗量子的先行者。通過zkSNARK和zkVM與以太坊集成，進一步提升隱私、可擴展性和安全性。利用RISC-V將區塊鏈SNARK化，提高證明生成效率和可擴展性。簡而言之，這一過程可理解爲整條以太坊的ZK化。

此外，引入強大的隨機性機制，確保驗證者選取等關鍵網路流程的公平性。增強審查抵抗能力，最大限度降低三明治攻擊等機器人泛濫的風險。

4. 工作原理

自以太坊當前共識層（信標鏈）設計確定以來，密碼學家在SNARK領域取得了重大突破。通過將以太坊的狀態轉換函數SNARK化，可實現4秒時隙時間和單時隙最終性。這不僅能改善L1交易體驗，還能通過消除遠程區塊重組策略來減少潛在的價值提取，並降低共識層的技術債務。

SNARK化還將賦予以太坊網路抗量子能力，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：

• 利用分片技術加快處理速度：將數據分割成更小的部分（shards）以並行處理多筆交易，減少交易瓶頸，提升交易速度。
• 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作爲以太坊未來5年擴展和提高安全性路線圖的集成階段，而非獨立網路。

5. 重要意義

Beam Chain對於以太坊處理日益增長的去中心化應用至關重要。它將增強可擴展性，降低交易成本，提高整體安全性，使網路能夠支持更多用戶和復雜應用。

基於SNARK的證明允許普通質押者使用標準硬件實現上述性能優勢。當質押門檻從32 ETH降至1 ETH後，隨着網路性能提升，以太坊質押者羣體的去中心化程度也將得到改善。

門檻的降低，結合一些相關硬件設備，如配套的家用級驗證者設備，有望讓以太坊繼續保持全球節點數量最多、最去中心化的公鏈地位。

盡管Beam Chain的願景不會立即改變以太坊，但其採用將調整路線圖開發的優先順序，加速某些組件的發展。如果獲得足夠的社區支持，開發人員可能從明年開始制定規範，2026年由開發團隊編寫生產級代碼，2027年進行測試，最終在以太坊主網上安全部署。

總之，Beam Chain通過ZK化路線，一舉解決了過去的"技術債"，有望在保持以太坊"世界級去中心化"的同時，大幅改善其L1功能。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"，確保其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，無需進行顛覆性的重新設計。

以太坊持續進行長遠布局，這對區塊鏈和整個行業都是令人振奮的進展，也爲我們在當前蓬勃發展的市場環境中保持對以太坊的樂觀態度提供了堅實基礎。