以太坊共識層升級：Beam Chain 提案

近期舉行的 2024 Devcon 大會吸引了以太坊生態的廣泛關注。會上，以太坊基金會研究員提出了一項被稱爲"以太坊 3.0"的共識層升級提案——Beam Chain。

這一提案的核心理念是通過零知識證明技術降低驗證節點的計算和通信負擔，從而降低成爲驗證節點的門檻。這將使更多驗證節點能夠加入網路，提高安全性，減少計算冗餘，並提升網路整體效率。同時，該提案還旨在解決 Beacon 鏈中的技術債務，並爲未來可能出現的抗量子安全需求做準備。

Beam Chain 提案可以視爲對以太坊聯合創始人此前提出的 The Verge 路線圖中 Snark 化工作的具體落實。它主要聚焦於共識層的改造，這被認爲是一項具有挑戰性的工作，需要在後續過程中不斷優化。

將共識層 Snark 化並不意味着對所有部分進行改造，而是主要針對狀態轉換函數。這包括每個時隙、每個區塊和每個週期的狀態轉換函數。這些函數涉及共識算法和質押邏輯的執行、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，以太坊在推進共識層 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。爲解決這一性能瓶頸，有研究者提出了使用 ASIC 加速方法的建議。這種方法旨在通過芯片完成零知識證明虛擬機從證據生成到證明的全流程，預計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，預計會引導社區更多關注共識層的改造，激發出更多創新想法。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要貢獻。未來，基於零知識證明技術的虛擬機有望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。