以太坊Beam Chain：引領共識層革新

以太坊從PoW工作量證明起步，2021年成功轉型爲PoS權益證明。然而，以太坊基金會核心研究員認爲，盡管信標鏈初期效果顯著，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重大更新。

在最近的曼谷Devcon會議上，以太坊研究員提出了一項名爲"Beam Chain"的方案，旨在徹底改革以太坊共識層。這是以太坊長期發展規劃的一部分，目標是在不啓動新網路的前提下，利用當前ZK密碼學的突破成果，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。

Beam Chain並非字面意義上的新區塊鏈，而是在以太坊主網內部構建的新基礎設施，旨在顯著提高L1主網的交易速度、安全性和效率。值得注意的是，Beam Chain專注於解決共識層問題，不涉及數據層（如blob通道）或執行層（如以太坊虛擬機EVM）的變更。

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：維持或改善現有的去中心化保障
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. 提高區塊產量

Beam Chain將把區塊生產量提升到當前的3倍，以增強以太坊的交易處理能力。引入FOCIL（分叉選擇強制包含列表）機制，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，既保證了性能和去中心化，又能讓更多用戶免受MEV影響。

新系統將具備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. 優化質押機制

Beam Chain將調整驗證者的獎勵發行模型，提高質押回報。獨立驗證者的質押要求將從32 ETH降至1 ETH，大大降低了參與門檻，使獨立質押更加普及。

這一突破性改進歸功於ZK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，並且不大幅提高硬件要求，有效突破了質押的不可能三角。

3. 增強安全性

以太坊將實施抗量子密碼學，確保網路能抵御未來量子計算的威脅，成爲主流區塊鏈中抗量子的先行者。通過整合zkSNARK和zkVM，進一步提升隱私性、可擴展性和安全性。

利用RISC-V技術將區塊鏈SNARK化，提高證明生成的效率和可擴展性。簡而言之，這相當於將整個以太坊網路ZK化。

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，並通過改進的審查抵抗能力，最大限度地降低三明治攻擊等機器人操縱的風險。

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領域取得了重大進展。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。

這一變革不僅能顯著改善以太坊L1的交易體驗，縮短等待時間，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特性，這是未來區塊鏈的必備功能。

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同時處理多筆交易，減少瓶頸，加快交易時間。
• 採用領先的加密技術，確保即使面對未來的量子計算機也能保持網路安全。
• 作爲以太坊未來5年擴展和安全性提升路線圖的集成階段，而非獨立網路。

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。它將提升可擴展性，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的證明的另一大優勢是允許使用標準硬件的普通質押者實現上述性能提升。當質押門槕降至1 ETH後，以太坊質押者羣體的去中心化程度將隨網路性能的提高而得到改善。

門檻的降低，結合一些相關硬件設備（如Ebunker的eNode），有望讓家用級驗證者設備走進千家萬戶，鞏固以太坊作爲全球節點最多、最去中心化公鏈的地位。

盡管Beam Chain的願景不會立即改變以太坊，也不會顯著改變其長期路線圖，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，當前路線圖中設定到2029年的一些重要升級可能會提前實現。

如果Beam Chain獲得足夠的社區支持，開發人員可能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到以太坊主網。雖然實施看似遙遠，但對於去中心化開發的開源軟件而言，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"，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"，確保了未來幾十年的安全、高效和適應性，爲未來創新奠定基礎，無需顛覆性重新設計。

以太坊繼續專注於長遠布局，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中保持對以太坊的樂觀態度提供了堅實基礎。