"以太坊3.0": Beam Chain的新願景

以太坊生態最近在曼谷舉辦了2024 Devcon大會，吸引了衆多業內人士參與。會上，以太坊基金會研究員Justin Drake提出了一項被稱爲"以太坊3.0"的共識層升級提案——Beam Chain。

這一提案的核心理念是利用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。這將允許更多驗證者加入網路，提高安全性，減少冗餘計算，並提升整體網路效率。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抗量子安全需求做準備。

Beam Chain的提議可以看作是對以太坊聯合創始人Vitalik Buterin此前提出的The Verge路線圖中"Snark化"工作的具體回應。Vitalik曾表示，對共識層的改造是一項具有挑戰性的工作，需要持續優化。

Beam Chain主要關注共識層的改造。將共識層Snark化並不意味着對所有部分進行改造，而是重點關注區塊鏈的核心——狀態轉換函數。這包括每槽位轉換函數、每區塊轉換函數和每週期轉換函數。這些函數涉及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、共識籤名驗證/聚合、哈希計算以及質押和贖回操作等。

實現Beam Chain構想的最大挑戰在於如何將目前需要幾十甚至上百秒的證明時間壓縮到秒級。Drake建議使用ASIC加速方法，在芯片上完成零知識證明虛擬機從證據生成到證明的全流程，以期在未來幾年內將證明生成時間提升十倍以上，實現實時證明。

業內一些機構正在積極探索利用GPU、FPGA、ASIC等硬件平台對ZK證明進行加速，已經在多個ZK系統上取得了顯著成果，部分核心算子達到了百倍以上的加速比。同時，在AI+ZK方向上，也有機構在大模型可驗證計算方面取得了重要進展，大幅縮短了首token生成時間。

此外，面對量子計算機的潛在威脅，一些機構已經開始探索後量子密碼學的應用，並在解決後量子籤名存儲膨脹問題上取得了一定進展。

隨着Beam Chain提案的推進，基於零知識證明技術的虛擬機有望在以太坊生態中扮演更加核心的角色。通過引入SNARK證明和後量子密碼學，結合更低的質押門檻以及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和更高的性能。