以太坊共識層迎來重大升級：Beam Chain將帶來五大變革

以太坊從誕生之初的工作量證明（PoW）到2021年成功轉爲權益證明（PoS），一直在不斷進化。然而，核心研究員認爲，目前的信標鏈設計尚未充分利用零知識證明等前沿技術，以太坊的共識層亟需一次重大更新。

在近期的開發者大會上，一項名爲"Beam Chain"的提案引起了廣泛關注。這項提案旨在徹底改革以太坊的共識層，是以太坊長期發展藍圖中的重要一環。Beam Chain計劃利用最新的零知識密碼學突破成果，在不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，這將成爲以太坊未來3-5年內最關鍵的升級之一。

需要明確的是，Beam Chain並非一條全新的區塊鏈，而是在以太坊主網內部構建的新基礎設施。它將顯著提高一層網路的交易速度、安全性和效率。有觀點將Beam Chain誤解爲以太坊3.0，實際上它僅聚焦於解決共識層問題，不會改變數據層或執行層。

Beam Chain帶來的五大核心變革包括：

1. 更快的區塊確認：實現4秒插槽時間和單插槽最終性
2. 維護去中心化：保持或改善當前的去中心化水平
3. 降低質押門檻：將ETH質押要求從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：爲以太坊網路提供抗量子能力

Beam Chain的升級思路和原理

1. 增加區塊產量

Beam Chain計劃將區塊生產量提高到現有水平的3倍，以提升以太坊的交易處理能力。同時，引入FOCIL（分叉選擇強制包含列表）機制來增強抗審查能力，確保交易不易被惡意排除。

驗證者將採用執行拍賣方式進行隔離，這不僅能確保更強的性能和去中心化，還能讓更多用戶避免受到MEV的影響。此外，以太坊將實現單時隙最終確定性和4秒區塊時間，大大加快交易確認速度，提高網路效率。

值得注意的是，這一變革將使交易所不再需要等待多個區塊確認，未來單個區塊即可完成確認。

2. 改進質押機制

Beam Chain將對驗證者的獎勵發行模型進行調整，以提高質押收益。更重要的是，獨立驗證者的質押要求將從當前的32 ETH降低到僅需1 ETH，這大大降低了參與門檻，使獨立質押變得更加普及。

這一突破性進展得益於零知識技術的應用，使得以太坊能在提高速度的同時容納更多節點參與共識，而且不會顯著提高硬件要求，有效突破了質押的不可能三角。

3. 增強安全性

Beam Chain將引入後量子密碼學，確保網路能夠抵御未來量子計算的潛在威脅，成爲主流區塊鏈中率先採取抗量子措施的先行者。

零知識證明技術（如zkSNARK和zkVM）將與以太坊深度集成，進一步提升隱私保護、可擴展性和安全性。以太坊還將利用RISC-V架構實現區塊鏈的SNARK化，提高證明生成的效率和可擴展性。

簡而言之，這些措施將使整個以太坊網路實現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惡意行爲的風險。

4. 工作原理

自以太坊當前共識層設計確定以來，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，可以實現4秒時隙時間和單時隙最終性。這不僅能顯著改善以太坊一層網路的交易體驗，還能通過消除遠程區塊重組策略來減少潛在的價值提取，降低共識層的技術債務。

Beam Chain將從多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以同時處理多筆交易，從而減少交易瓶頸。
• 採用先進的加密技術，確保網路安全性能夠抵御未來量子計算機的潛在威脅。
• 與以太坊現有路線圖緊密整合，作爲未來5年內提升網路擴展性和安全性的關鍵階段。

5. 重要意義

Beam Chain對於提升以太坊處理日益增長的去中心化應用的能力至關重要。它將增強網路的可擴展性，降低交易成本，並提高整體安全性，使以太坊能夠支持更多用戶和復雜的應用程序。

基於SNARK的證明系統使得普通硬件配置的質押者也能實現上述性能優勢。當質押門檻降低到1 ETH後，不僅網路性能得到提升，以太坊質押者羣體的去中心化程度也將顯著改善。

盡管Beam Chain的願景不會立即改變以太坊，但它將調整路線圖開發的優先順序，加速某些關鍵組件的發展。如果獲得足夠的社區支持，開發人員可能會在明年開始制定具體規範，隨後在2026年編寫生產級代碼，2027年進行測試，最終在以太坊主網上安全部署。

總的來說，Beam Chain通過ZK化路線一舉解決了過去的"技術債"，在保持以太坊高度去中心化的同時，大幅改善其一層網路功能。新引入的量子抗性等長期解決方案，將使以太坊的共識層進入"維護模式"，確保網路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。

以太坊持續不斷地進行長遠布局，這對整個區塊鏈行業來說都是令人振奮的消息。這也爲我們在當前活躍的市場環境中對以太坊保持樂觀態度提供了堅實的基礎。