眾所周知，以太坊誕生於 PoW 工作量證明，2021 年成功轉為 PoS 權益證明。對此，以太坊基金會的核心研究員Justin Drake 認為：儘管剛引入PoS 時，信標鏈很有效，但過去五年來，它卻積累了一些“技術債”，其設計沒有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大更迭。

在最近的曼谷Devcon 上的演講中，以太坊研究員Justin Drake宣布了一項徹底改革以太坊共識層的提案，稱為“Beam Chain”。

這是以太坊長期路線圖的一部分，讓以太坊利用當前ZK 密碼學前沿突破的成果，旨在無需啟動新網路的前提下，大幅提高網路可擴充性和效能。毫無疑問，它是以太坊未來 3–5 年內最重要的升級之一。

Beam Chain 不是字面上的新區塊鏈，而是建立在以太坊主網內部的新的基礎設施，它將大幅提高L1 主網的交易速度、安全性和效率。有人將Beam Chain 解讀為以太坊3.0，這是一種誤讀，因為Beam Chain 只解決共識層問題，而不會改變資料層（如blob 通道）或執行層（如以太坊虛擬機(EVM)。

Beam Chain 的五大核心變革分別是：

1. 更快的區塊確認：啟用 4秒插槽時間與單插槽最終性

2. 不以犧牲去中心化為代價：保留或改善目前的去中心化保障

3. 降低Staking 門檻：讓ETH Staking 從32 ETH 直降1 ETH

4. 保護普通用戶：消除基於區塊重組的MEV

5. 面向未來：使以太坊網路具備抗量子能力

Beam Chain的升級思路和原理

1. 增加區塊產量

更高的吞吐量： Beam Chain 將提高區塊生產量到現在的3 倍，來提高以太坊的交易能力。

抗審查：FOCIL（分叉選擇強制包含清單）的引入增強了抗審查能力，確保交易不會輕易被作惡者排除在外。

執行拍賣&隔離驗證者：驗證者將使用執行拍賣進行隔離，從而確保更強大的性能和去中心化，也能夠讓更多用戶免遭MEV 侵擾。

更快的最終確定性：以太坊將具備單時隙最終確定性和4 秒區塊時間的特性，從而更快確認交易並提高網路效率。

有趣的是，交易所再也不需要1/32、2/32、3/32…的慢慢等區塊確認了，因為未來單區塊即可確認。

2. 改良質押

改進發行模式：對驗證者的獎勵發行模式的更改，使質押獲得更多回報。

降低質押要求：獨立驗證者僅需質押 1 ETH，遠低於目前的 32 ETH 門檻，從而使獨立質押更簡單、更普及。

我們認為，以太坊要在提速的情況下，容納更多的節點參與共識，還要不太改變設備硬體門檻，突破質押不可能三角，這真的要歸功於ZK 技術，這確實是大幅走在業界前頭。

3. 增強安全性

後量子密碼學：以太坊將實施抗量子密碼學，以確保網路免受量子運算的威脅，邁出了主流區塊鏈抗量子的第一步。

zkSNARK 和 zkVM 集成：零知識證明（ZKP）將透過 zkSNARK 和 zkVM 與以太坊集成，以進一步提高隱私、可擴展性和安全性。

SNARK 化區塊鏈（SNARKification）：以太坊將利用RISC-V 將區塊鏈SNARK 化，此過程可提高證明產生的效率和可擴展性。 SNARK 是一種緊湊的零知識證明形式，允許一方證明其擁有信息，而無需透露信息或要求證明者和驗證者之間進行任何交互。

簡而言之，我們可以將之概括為：讓整條以太坊直接 ZK 化。

增強隨機性：以太坊還將引入強大的隨機性，以確保在選取驗證者等關鍵網路流程的公平性。

降低 MEV 風險：更好的審查抵抗力可最大限度地降低三明治攻擊等機器人的氾濫。

4. 工作原理

自以太坊當前共識層（信標鏈）的設計確定以來，密碼學家在SNARK 方面取得了重大進展。透過將以太坊的狀態轉換函數（即驗證者為維持對區塊鏈的正確看法，而整合的狀態變化訊息）SNARK 化，可獲得 4 秒時隙時間和單時隙最終性。

一方面，區塊生產和最終性時間的減少可降低等待時間對以太坊L1 交易體驗產生正面影響；

另一方面，它還可以透過遠端區塊重組策略消除從交易中提取的潛在價值，並減少共識層的技術債。

此外，SNARK 化將使以太坊網路具有抗量子性，這是未來區塊鏈的必備功能。

Beam Chain 將從以下幾個面向推進以太坊的升級：

以分片以加速處理速度：以太坊Beam Chain 將使用分片技術，將資料分成更小的部分（shards）以同時處理多筆交易。這將減少交易瓶頸並加快交易時間。

抗量子運算的安全性：以太坊將利用領先於時代的加密技術，來確保即使是未來的超級量子電腦也無法破壞網路的安全性。

與以太坊路線圖的整合：Beam Chain 並非獨立的網絡，而是以太坊未來5 到擴展和提高安全性的路線圖的整合階段。

5. 重要意義

對於以太坊處理日益增長的去中心化應用的能力而言，Beam Chain 至關重要——它可以增強以太坊的可擴展性，降低交易成本，並提高整體安全性，使網路能夠隨著時間的推移支援更多用戶和複雜的應用程式。

基於SNARK 的證明另一大好處是：允許配備標準硬體的普通質押者實現上述性能優勢，當質押門檻從32 ETH 減少到1 ETH之後，隨著網路效能的提高，以太坊質押者群體的去中心化也會得到改善。

尤其的門檻的降低，如果配合一些相關的硬體設備，例如Ebunker 的eNode，讓家庭級驗證者設備走向千家萬戶，以太坊依然是全世界範圍內節點最多，最去中心化的公鏈。

儘管Beam Chain 的願景不會使以太坊立即發生變化，也不會明顯改變其長期路線圖，但其採用將改變路線圖開發的優先順序，加速了特定組件的發展（例如，目前的路線圖把一些重要的升級設定到2029 年，而Beam Chain 可能會加快重要升級的到來）。

如果Beam Chain 獲得足夠的社群支持，開發人員可以在明年開始製定規範，然後在2026 年由開發客戶團隊編寫生產級程式碼，在2027年進行測試，最後才能安全地部署在以太坊主網上。儘管 Beam Chain 的實作看起來還比較遙遠，但對於一個去中心化開發的開源軟體來說，這些安全冗餘是極為必要的。

一言以蔽之，Beam Chain 通過ZK 化路線，一舉解決了過去的”技術債」，這些改進有望在保留以太坊”世界級去中心化「的同時，大幅改善其L1功能。坊在未來幾十年內保持安全、高效和適應性，從而實現未來的創新而無需顛覆性的重新設計。

以太坊依然在孜孜不倦做長遠佈局，這對於區塊鏈和整個業界來說，都是值得振奮的更新，這也讓我們能在如今的澎湃的市場行情中，依然對以太坊保持的樂觀的根基。

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