以太坊自从2021年从PoW（工作量证明）转向PoS（权益证明）以来，已经走过了不短的路程。然而，以太坊基金会的核心研究员Justin Drake认为，尽管信标链在引入PoS之初表现出色，但过去五年中，它积累了一些“技术债”，未能充分利用去中心化系统的最新技术，如零知识证明。因此，以太坊的共识层需要一次彻底的更新。

在曼谷Devcon的演讲中，Justin Drake提出了一个名为“Beam Chain”的提案，旨在改革以太坊的共识层。这不是一个全新的区块链，而是在以太坊主网内部构建的新基础设施，目标是大幅提升L1主网的交易速度、安全性和效率。有人称之为以太坊3.0，但这并不准确，因为Beam Chain仅针对共识层，不涉及数据层或执行层。

Beam Chain的五大核心变革包括：

1.更快的区块确认：通过4秒插槽时间和单插槽最终性，实现更快的交易确认。

2.不牺牲去中心化：保持或改善当前的去中心化水平。

3.降低Staking门槛：将ETH Staking的门槛从32 ETH降低到1 ETH。

4.保护普通用户：消除基于区块重组的MEV（最大可提取价值）。

5.面向未来：使以太坊网络具备抗量子计算能力。

Beam Chain的升级思路和原理

1.增加区块产量

Beam Chain将提高区块生产量至现有水平的三倍，以增强以太坊的交易能力。通过引入FOCIL（分叉选择强制包含列表），增强抗审查能力，确保交易不被恶意排除。验证者将通过执行拍卖进行隔离，提升性能和去中心化，同时减少MEV对用户的影响。更快的最终确定性将使交易确认时间缩短至4秒，提高网络效率。未来，交易所将不再需要等待多个区块确认，单区块即可完成确认。

2.改进质押

Beam Chain将调整验证者的奖励发行模型，使质押获得更多回报。同时，将独立验证者的质押要求从32 ETH降低至1 ETH，使质押变得更简单、更普及。这得益于ZK技术的突破，使得以太坊在提升速度的同时，容纳更多节点参与共识，且不需大幅改变设备硬件门槛，解决了“质押不可能三角”的难题。

3.增强安全性

以太坊将实施抗量子密码学，以抵御量子计算的威胁，成为主流区块链抗量子的先行者。通过集成zkSNARK和zkVM，零知识证明（ZKP）将进一步提高隐私、可扩展性和安全性。通过RISC-V将区块链SNARK化，提升证明生成的效率和可扩展性。同时，引入强大的随机性，确保关键网络流程的公平性，并通过更好的审查抵抗力降低MEV风险。

4.工作原理

自从信标链的设计确定以来，密码学在SNARK方面的进展显著。通过将以太坊的状态转换函数SNARK化，可以实现4秒时隙时间和单时隙最终性。这不仅能减少等待时间，提升L1交易体验，还能通过远程区块重组策略消除MEV，减少共识层的技术债务。此外，SNARK化将使以太坊网络具备抗量子性，这是未来区块链的必备功能。

Beam Chain将通过以下方式推进以太坊的升级：

- 使用分片技术加快处理速度，将数据分成更小的部分（shards）以同时处理多笔交易，减少交易瓶颈。

- 利用领先的加密技术，确保网络安全性抗量子计算。

- 作为以太坊未来5到10年的扩展和提高安全性的路线图的集成阶段，而不是独立的网络。

5.重要意义

Beam Chain对于以太坊处理日益增长的去中心化应用至关重要。它将增强以太坊的可扩展性，降低交易成本，提高整体安全性，使网络能够支持更多用户和复杂的应用程序。基于SNARK的证明还允许配备标准硬件的普通质押者实现这些性能优势，质押门槛从32 ETH降至1 ETH后，以太坊质押者的去中心化程度将得到改善。如果结合一些硬件设备，如Ebunker的eNode，家用级验证者设备将更普及，使以太坊成为全球节点最多、最去中心化的公链。

尽管Beam Chain的愿景不会立即改变以太坊，但它将改变路线图开发的优先顺序，加速特定组件的发展。如果获得足够的社区支持，开发人员可以在明年开始制定规范，预计在2026年编写生产级代码，2027年进行测试，最终安全部署在以太坊主网上。尽管实施看起来遥远，但对于去中心化开发的开源软件来说，这些安全冗余是必要的。

总的来说，Beam Chain通过ZK化路线，解决了过去的“技术债”，在保持以太坊“世界级去中心化”的同时，大幅改善其L1功能。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”，确保未来几十年内保持安全、高效和适应性，为未来的创新提供基础，而无需颠覆性的重新设计。以太坊持续进行长远布局，这对于区块链和整个行业来说，都是振奋人心的更新，也让我们在当前市场行情中对以太坊保持乐观的根基。