众所周知，以太坊诞生于 PoW 工作量证明， 2021 年成功转为 PoS 权益证明。对此，以太坊基金会的核心研究员 Justin Drake 认为：尽管刚刚引入 PoS 时，信标链很有效，但过去五年来，它却积累了一些“技术债”，其设计没有利用去中心化系统的前沿技术（如零知识证明）。因此，以太坊的共识层亟需一次大更迭。
在最近的曼谷 Devcon 上的演讲中，以太坊研究员 Justin Drake 宣布了一项彻底改革以太坊共识层的提案，称为“Beam Chain”。
这是以太坊长期路线图的一部分，让以太坊利用当前 ZK 密码学前沿突破的成果，旨在无需启动新网络的前提下，大幅提高网络可扩展性和性能。毫无疑问，它是以太坊未来 3 – 5 年内最重要的升级之一。
Beam Chain 不是字面意义上新的区块链，而是建立在以太坊主网内部的新的基础设施，它将大幅提高L1主网的交易速度、安全性和效率。有人将 Beam Chain 解读为以太坊 3.0 ，这是一种误读，因为 Beam Chain 只解决共识层问题，而不会改变数据层（如 blob 通道）或执行层（如以太坊虚拟机 (EVM)。
Beam Chain 的五大核心变革分别是：
1.更快的区块确认：启用 4 秒插槽时间和单插槽最终性
2.不以牺牲去中心化为代价：保留或改善当前的去中心化保障
3.降低 Staking 门槛：让 ETH Staking 从 32 ETH 直降 1 ETH
4.保护普通用户：消除基于区块重组的 MEV
5.面向未来：使以太坊网络具备抗量子能力
Beam Chain 的升级思路和原理
1.增加区块产量
更高的吞吐量：Beam Chain 将提高区块生产量到现在的 3 倍，来提高以太坊的交易能力。
抗审查：FOCIL（分叉选择强制包含列表）的引入增强了抗审查能力，确保交易不会轻易被作恶者排除在外。
执行拍卖&隔离验证者：验证者将使用执行拍卖进行隔离，从而确保更强大的性能和去中心化，也能够让更多用户免遭 MEV 侵扰。
更快的最终确定性：以太坊将具备单时隙最终确定性和 4 秒区块时间的特性，从而更快确认交易并提高网络效率。
有意思的是，交易所再也不需要 1/32、 2/32、 3/32 …的慢慢等区块确认了，因为未来单区块即可确认。
2.改进质押
改进发行模型：对验证者的奖励发行模型的更改，使质押获得更多回报。
降低质押要求：独立验证者仅需质押 1 ETH，远低于当前的 32 ETH 门槛，从而使独立质押更简单、更普及。
我们认为，以太坊要在提速的情况下，容纳更多的节点参与共识，还要不太改变设备硬件门槛，突破质押不可能三角，这真的要归功于 ZK 技术，这确实是大幅走在业界前头。
3.增强安全性
后量子密码学：以太坊将实施抗量子密码学，以确保网络免受量子计算的威胁，迈出了主流区块链抗量子的第一步。
zkSNARK 和 zkVM 集成：零知识证明（ZKP）将通过 zkSNARK 和 zkVM 与以太坊集成，以进一步提高隐私、可扩展性和安全性。
SNARK 化区块链（SNARKification）：以太坊将利用 RISC-V 将区块链 SNARK 化，这一过程可提高证明生成的效率和可扩展性。SNARK 是一种紧凑的零知识证明形式，允许一方证明其拥有信息，而无需透露信息或要求证明者和验证者之间进行任何交互。
简而言之，我们可以将之概括为：让整条以太坊直接 ZK 化。
增强随机性：以太坊还将引入强大的随机性，以确保在选取验证者等关键网络流程的公平性。
降低 MEV 风险：更好的审查抵抗力可最大限度地降低三明治攻击等机器人的泛滥。
4.工作原理
自以太坊当前共识层（信标链）的设计确定以来，密码学家在 SNARK 方面取得了重大进展。通过将以太坊的状态转换函数（即验证者为保持对区块链的正确看法，而整合的状态变化消息）SNARK 化，可获得 4 秒时隙时间和单时隙最终性。
一方面，区块生产和最终性时间的减少可降低等待时间对以太坊L1交易体验产生积极影响；
另一方面，它还可以通过远程区块重组策略消除从交易中提取的潜在价值，并减少共识层的技术债务。
此外，SNARK 化将使以太坊网络具有抗量子性，这是未来区块链的必备功能。
Beam Chain 将从以下几个方面推进以太坊的升级：
以分片以加快处理速度：以太坊 Beam Chain 将使用分片技术，将数据分成更小的部分（shards）以同时处理多笔交易。这将减少交易瓶颈并加快交易时间。
抗量子计算的安全性：以太坊将利用领先于时代的加密技术，来确保即使是未来的超级量子计算机也无法破坏网络的安全性。
与以太坊路线图的整合：Beam Chain 并非独立的网络，而是以太坊未来 5 到扩展和提高安全性的路线图的集成阶段。
5.重要意义
对于以太坊处理日益增长的去中心化应用的能力而言，Beam Chain 至关重要 — — 它可以增强以太坊的可扩展性，降低交易成本，并提高整体安全性，使网络能够随着时间的推移支持更多用户和复杂的应用程序。
基于 SNARK 的证明另一大好处是：允许配备标准硬件的普通质押者实现上述性能优势，当质押门槛从 32 ETH 减少到 1 ETH 之后，随着网络性能的提高，以太坊质押者群体的去中心化也会得到改善。
尤其的门槛的降低，如果配合一些相关的硬件设备，例如 Ebunker 的 eNode，让家用级验证者设备走向千家万户，以太坊依然是全世界范围内节点最多，最去中心化的公链。
尽管 Beam Chain 的愿景不会使以太坊立即发生变化，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，加速了特定组件的发展（例如，当前的路线图把一些重要的升级设定到 2029 年，而 Beam Chain 可能会加快重要升级的到来）。
如果 Beam Chain 获得足够的社区支持，开发人员可以在明年开始制定规范，然后在 2026 年由开发客户团队编写生产级代码，在 2027 年进行测试，最后才能安全地部署在以太坊主网上。尽管 Beam Chain 的实施看起来还比较遥远，但对于一个去中心化开发的开源软件来说，这些安全冗余是极为必要的。
一言以蔽之，Beam Chain 通过 ZK 化路线，一举解决了过去的”技术债”，这些改进有望在保留以太坊”世界级去中心化“的同时，大幅改善其L1功能。
同时，新思路引入的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”，这确保了以太坊在未来几十年内保持安全、高效和适应性，从而实现未来的创新而无需颠覆性的重新设计。
以太坊依然在孜孜不倦做长远布局，这对于区块链和整个业界来说，都是值得振奋的更新，这也让我们能在如今的澎湃的市场行情中，依然对以太坊保持的乐观的根基。
