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Beam Chain 将给以太坊带来五大新变化?

撰文:Ebunker

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。

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