以太坊 3.0：Beam Chain 的創新與性能突破

2024 Devcon 大會在曼谷圓滿落幕，吸引了以太坊生態的廣泛參與。會上發布了衆多項目的最新進展，其中尤爲引人注目的是以太坊基金會研究員 Justin Drake 提出的"以太坊 3.0"計劃。

這項被稱爲 Beam Chain 的共識層升級提案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。這不僅有助於吸引更多驗證者加入網路以增強安全性，還能減少計算冗餘，提高整體網路效率。此外，Justin 還希望借此機會解決 Beacon 鏈中的歷史遺留問題，並爲未來可能出現的抗量子安全需求做好準備。

Beam Chain 的提議可以視爲對 Vitalik 此前提出的 The Verge 路線圖中 Snark 化工作的具體回應。Vitalik 曾坦言，對共識層的改造是一項挑戰，需要持續的考慮和優化。

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、Staking 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。值得注意的是，以太坊在進行共識層 Snark 化的過程中，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 ZK 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將目前需要幾十甚至上百秒的證明時間壓縮到秒級。Justin 在一次研討會上提出了使用 ASIC 加速的方法，通過在芯片上完成零知識證明虛擬機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 提案的推進，基於零知識證明技術的虛擬機將在以太坊生態中扮演核心角色。通過引入 SNARK 證明和後量子密碼學，結合更低的質押門檻以及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。

可以預見，共識層和執行層的 Snark 化將共同完成以太坊 Snark 化的最終拼圖，爲以太坊的擴展性和去中心化做出重大貢獻。隨着 Beam Chain 提案的推進，相信會引導和激發社區將更多關注投入到共識層的改造中，帶來更多令人期待的創新想法。