Beam Chain: 以太坊未來發展的新方向

2024年Devcon大會剛剛落幕，這次在曼谷舉辦的盛會吸引了以太坊生態的衆多參與者。會議期間，以太坊及其相關項目發布了一系列最新進展和計劃，爲全球Web3帶來了新的活力和思路。

其中最令人矚目的是以太坊基金會研究員Justin Drake提出的一項共識層升級提案——Beam Chain。這個被社區稱爲"以太坊3.0"的計劃旨在通過零知識證明技術降低驗證節點的計算和通信負擔，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，提高安全性，減少冗餘計算，並提升整體效率。同時，該提案還致力於解決Beacon鏈中由於歷史原因遺留的技術問題，並爲未來可能面臨的量子計算威脅做準備。

Beam Chain的提出與Vitalik此前提出的The Verge路線圖中關於以太坊Snark化的構想不謀而合。Vitalik曾表示，對共識層進行改造是一項充滿挑戰的工作，需要在未來不斷優化和完善。Beam Chain的提議可以看作是對這一挑戰的具體回應和探索。

實現Beam Chain的核心難點在於如何大幅提升證明效率，將目前需要幾十秒甚至上百秒的證明時間壓縮到秒級。爲解決這一問題，Justin提出了利用ASIC加速的方法，希望在未來幾年內將證明生成的時間提升十倍以上，實現實時證明（Realtime Proving）。

Beam Chain專注於共識層的改造，主要涉及三個狀態轉換函數：每時隙轉換函數、每區塊轉換函數和每紀元轉換函數。這些函數包含了共識算法、質押邏輯執行、區塊提議、執行層結果驗證、Merkle樹根驗證、共識籤名驗證/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。Beam Chain的目標就是將這些操作Snark化。

值得注意的是，在推進共識層Snark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，提案並不強制要求使用特定的零知識證明算法和協議，而是允許提議者自主選擇。

隨着Beam Chain提案的推進，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。

這一提案的提出，將引導社區更多地關注共識層的改造，有望激發更多創新想法。可以預見，隨着共識層和執行層的Snark化逐步完成，以太坊的擴展性和去中心化程度將得到顯著提升，爲其未來發展鋪平道路。