Beam Chain：以太坊共识层重大升级 引入ZK提升性能降低门槛

以太坊自诞生以来经历了从PoW工作量证明到PoS权益证明的转变。某研究员指出，尽管信标链在引入PoS时表现出色，但近年来积累了一些"技术债"，其设计未能充分利用零知识证明等去中心化系统的前沿技术。因此，以太坊的共识层迫切需要一次重大更新。

在近期的开发者大会上，一项名为"Beam Chain"的提案被提出，旨在彻底改革以太坊的共识层。作为以太坊长期发展规划的一部分，Beam Chain将利用当前零知识密码学的最新突破，在不启动新网络的前提下，大幅提升网络的可扩展性和性能。这无疑是以太坊未来几年内最关键的升级之一。

需要明确的是，Beam Chain并非一条全新的区块链，而是在以太坊主网内部构建的新基础设施。它将显著提高L1主网的交易速度、安全性和效率。有观点将Beam Chain误解为以太坊3.0，实际上它仅针对共识层问题，不会改变数据层或执行层。

Beam Chain带来的五大核心变革包括：

1. 更快的区块确认：实现4秒插槽时间和单插槽最终性
2. 保持去中心化：维持或改善现有的去中心化保障
3. 降低质押门槛：将ETH质押要求从32 ETH降至1 ETH
4. 保护普通用户：消除基于区块重组的MEV
5. 面向未来：为以太坊网络增加抗量子能力

Beam Chain的升级思路和原理：

1. 增加区块产量

• 提高吞吐量：Beam Chain将区块生产量提升至现有水平的3倍，增强以太坊的交易处理能力。
• 增强抗审查能力：引入FOCIL（分叉选择强制包含列表）机制，确保交易不易被恶意排除。
• 执行拍卖与验证者隔离：通过执行拍卖实现验证者隔离，提升性能和去中心化，同时减少用户遭受MEV影响的风险。
• 加快最终确定性：实现单时隙最终确定性和4秒区块时间，加速交易确认并提高网络效率。

值得注意的是，交易所将不再需要等待多个区块确认，未来单区块即可完成确认。

2. 改进质押机制

• 优化发行模型：调整验证者奖励发行模型，提高质押收益。
• 降低质押要求：将独立验证者的质押门槛从32 ETH降至1 ETH，使独立质押更加普及。

利用ZK技术，以太坊在提速的同时容纳更多节点参与共识，且不大幅提高硬件要求，突破了质押的不可能三角。这一进展大大领先于业界。

3. 增强安全性

• 后量子密码学：实施抗量子密码学，保护网络免受量子计算威胁，成为主流区块链中抗量子的先行者。
• 集成zkSNARK和zkVM：通过零知识证明技术提升隐私、可扩展性和安全性。
• SNARK化区块链：利用RISC-V实现区块链SNARK化，提高证明生成效率和可扩展性。
• 增强随机性：引入强大的随机性机制，确保验证者选择等关键网络流程的公平性。
• 降低MEV风险：通过增强审查抵抗力，减少三明治攻击等机器人的泛滥。

简而言之，这些升级可概括为：让整个以太坊网络实现ZK化。

4. 工作原理

自以太坊当前共识层设计确定以来，密码学家在SNARK领域取得了重大突破。通过将以太坊的状态转换函数SNARK化，可实现4秒时隙时间和单时隙最终性。这不仅能改善L1交易体验，还能通过消除远程区块重组策略来减少潜在的价值提取，同时降低共识层的技术债务。

此外，SNARK化将赋予以太坊网络抗量子能力，这是未来区块链的必备特性。

Beam Chain将从以下几个方面推进以太坊的升级：

• 使用分片技术加快处理速度：将数据分割成更小的部分，实现并行处理，减少交易瓶颈。
• 抗量子计算的安全性：采用先进的加密技术，确保网络安全性不受未来量子计算机的威胁。
• 与以太坊路线图整合：Beam Chain是以太坊未来5年扩展和提高安全性路线图的集成阶段，而非独立网络。

5. 重要意义

Beam Chain对于提升以太坊处理日益增长的去中心化应用的能力至关重要。它将增强可扩展性，降低交易成本，提高整体安全性，使网络能够支持更多用户和复杂应用程序。

基于SNARK的证明的另一大优势是允许使用标准硬件的普通质押者实现上述性能提升。当质押门槛降至1 ETH后，网络性能提高的同时，以太坊质押者群体的去中心化程度也将得到改善。

特别是门槛的降低，如果配合相关硬件设备，可能使家用级验证者设备更加普及，进一步巩固以太坊作为全球节点最多、最去中心化的公链地位。

尽管Beam Chain的愿景不会立即改变以太坖，也不会明显改变其长期路线图，但其采用将改变路线图开发的优先顺序，加速某些组件的发展。例如，当前路线图中一些重要升级原定于2029年实施，而Beam Chain可能会加快这些升级的进程。

如果Beam Chain获得足够的社区支持，开发人员可能从明年开始制定规范，然后在2026年由开发团队编写生产级代码，2027年进行测试，最后才能安全部署在以太坊主网上。虽然Beam Chain的实施看似遥远，但对于去中心化开发的开源软件而言，这些安全冗余是必要的。

总之，Beam Chain通过ZK化路线一举解决了过去的"技术债"，这些改进有望在保持以太坊"世界级去中心化"的同时，大幅提升其L1功能。同时，引入量子抗性等长期解决方案，将以太坊的共识层置于"维护模式"，确保其在未来几十年内保持安全、高效和适应性，为未来创新奠定基础，无需进行颠覆性的重新设计。

以太坊持续不断地进行长远布局，这对整个区块链行业来说都是令人振奋的进展。这也为我们在当前活跃的市场环境中保持对以太坊的乐观态度提供了坚实基础。