Beam Chain：以太坊的下一步革新

近日結束的2024 Devcon大會在曼谷引起了廣泛關注，以太坊生態系統的各方代表齊聚一堂，共同探討最新進展和未來方向。會議期間，多個重要項目發布了最新動態，爲全球Web3領域帶來了新的思路和發展機遇。

其中，以太坊基金會研究員Justin Drake提出的"以太坊3.0"概念尤爲引人注目。這一被稱爲Beam Chain的共識層升級提案，旨在通過零知識證明技術來減輕驗證者的計算和通信負擔，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，提高安全性，還能減少計算冗餘，提升整體網路效率。此外，Drake還希望借此機會解決Beacon鏈中的歷史技術債務，並爲未來可能出現的量子計算威脅做好準備。

這一提案與Vitalik此前提出的The Verge路線圖中關於以太坊Snark化的設想不謀而合。Vitalik在最新的解讀中承認，對共識層的改造是一項具有挑戰性的工作，需要在未來持續優化。Beam Chain的提議可以視爲對如何實現共識層Snark化的一種具體回應。

Beam Chain主要聚焦於共識層的改造。具體而言，這涉及到將狀態轉換函數Snark化，包括每個時隙、每個區塊和每個epoch的狀態轉換函數。這些函數涵蓋了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、共識籤名的驗證和聚合、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，因此不會強制要求採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構想的核心挑戰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縮短到秒級。Justin在最近的一次研討會上提出了使用ASIC加速方法的觀點，建議在專用芯片上完成從證據生成到證明的全流程，以在未來幾年內將證明生成時間提升十倍以上，實現真正的實時證明。

多個研究團隊正在積極推進零知識證明技術的性能優化和應用拓展。例如，有團隊致力於利用GPU、FPGA和ASIC等硬件平台加速ZK證明過程，已經在多種ZK系統中取得了顯著的性能提升。同時，在AI+ZK方向上，一些團隊在大模型可驗證計算方面也取得了突破性進展，大幅縮短了證明生成時間。

此外，面對潛在的量子計算威脅，一些團隊已經開始探索後量子密碼學在區塊鏈中的應用，並通過優化共識流程和低延遲內存讀取等方式，在保證安全性的同時盡可能地維持了鏈上交易處理能力。

隨着Beam Chain提案的提出，預計將會引導更多研究者關注共識層的改造，激發出更多創新想法。共識層和執行層的Snark化共同推進，將爲以太坊的可擴展性和去中心化帶來重大突破。同時，基於零知識證明技術的虛擬機有望在以太坊生態系統中發揮核心作用。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特性和更高的性能表現。