"以太坊3.0": Beam Chain的新愿景

以太坊生态最近在曼谷举办了2024 Devcon大会，吸引了众多业内人士参与。会上，以太坊基金会研究员Justin Drake提出了一项被称为"以太坊3.0"的共识层升级提案——Beam Chain。

这一提案的核心理念是利用零知识证明技术来减轻验证者的计算和通信负担，从而降低成为验证者的门槛。这将允许更多验证者加入网络，提高安全性，减少冗余计算，并提升整体网络效率。Drake还希望借此机会解决Beacon链中的历史技术债务，并为未来可能出现的抗量子安全需求做准备。

Beam Chain的提议可以看作是对以太坊联合创始人Vitalik Buterin此前提出的The Verge路线图中"Snark化"工作的具体回应。Vitalik曾表示，对共识层的改造是一项具有挑战性的工作，需要持续优化。

Beam Chain主要关注共识层的改造。将共识层Snark化并不意味着对所有部分进行改造，而是重点关注区块链的核心——状态转换函数。这包括每槽位转换函数、每区块转换函数和每周期转换函数。这些函数涉及共识算法和质押逻辑的执行、区块提议、执行层结果验证、Merkle树根验证、共识签名验证/聚合、哈希计算以及质押和赎回操作等。

实现Beam Chain构想的最大挑战在于如何将目前需要几十甚至上百秒的证明时间压缩到秒级。Drake建议使用ASIC加速方法，在芯片上完成零知识证明虚拟机从证据生成到证明的全流程，以期在未来几年内将证明生成时间提升十倍以上，实现实时证明。

业内一些机构正在积极探索利用GPU、FPGA、ASIC等硬件平台对ZK证明进行加速，已经在多个ZK系统上取得了显著成果，部分核心算子达到了百倍以上的加速比。同时，在AI+ZK方向上，也有机构在大模型可验证计算方面取得了重要进展，大幅缩短了首token生成时间。

此外，面对量子计算机的潜在威胁，一些机构已经开始探索后量子密码学的应用，并在解决后量子签名存储膨胀问题上取得了一定进展。

随着Beam Chain提案的推进，基于零知识证明技术的虚拟机有望在以太坊生态中扮演更加核心的角色。通过引入SNARK证明和后量子密码学，结合更低的质押门槛以及更快的区块确认时间，Beam Chain有望为以太坊带来更强的去中心化和更高的性能。