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以太坊3.0 Beam Chain：零知识证明提升共识层性能
以太坊 3.0：Beam Chain 的创新与性能突破
2024 Devcon 大会在曼谷圆满落幕，吸引了以太坊生态的广泛参与。会上发布了众多项目的最新进展，其中尤为引人注目的是以太坊基金会研究员 Justin Drake 提出的"以太坊 3.0"计划。
这项被称为 Beam Chain 的共识层升级提案旨在通过零知识证明技术降低验证节点的计算和通信负担，从而降低成为验证者的门槛。这不仅有助于吸引更多验证者加入网络以增强安全性，还能减少计算冗余，提高整体网络效率。此外，Justin 还希望借此机会解决 Beacon 链中的历史遗留问题，并为未来可能出现的抗量子安全需求做好准备。
Beam Chain 的提议可以视为对 Vitalik 此前提出的 The Verge 路线图中 Snark 化工作的具体回应。Vitalik 曾坦言，对共识层的改造是一项挑战，需要持续的考虑和优化。
Beam Chain 专注于共识层的改造，主要涉及三个状态转换函数：每时隙转换函数、每区块转换函数和每纪元转换函数。这些函数包含了共识算法、Staking 逻辑执行、区块提议、执行层结果验证、Merkle 树根验证、共识签名验证/聚合、哈希计算以及涉及账户存储状态访问的质押和赎回操作等。值得注意的是，以太坊在进行共识层 Snark 化的过程中，仍然将去中心化和多样性作为首要目标，因此不会强制要求使用特定的 ZK 算法和协议，而是由提议者自行选择。
实现 Beam Chain 构想的核心难点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。Justin 在一次研讨会上提出了使用 ASIC 加速的方法，通过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。
随着 Beam Chain 提案的推进，基于零知识证明技术的虚拟机将在以太坊生态中扮演核心角色。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。
可以预见，共识层和执行层的 Snark 化将共同完成以太坊 Snark 化的最终拼图，为以太坊的扩展性和去中心化做出重大贡献。随着 Beam Chain 提案的推进，相信会引导和激发社区将更多关注投入到共识层的改造中，带来更多令人期待的创新想法。