整理:Karen,Foresight News

以太坊基金会研究员 Justin Drake 在今日 Devcon 大会上提议以太坊的最终设计,其核心在于对以太坊共识层的大规模重新设计。他将这一提议的设计与分叉命名为「Beam」 。那么,Beam Chain 究竟承载着怎样的愿景?其技术架构与实施计划又是如何铺展的呢?

Beam 愿景

为何要对共识层进行大规模重新设计?Justin Drake 认为,当前的信标链已经过时,其规范在五年前被冻结,加之近年来,在 MEV 缓解、SNARKS(零知识简洁非交互论证)、zKVMs(零知识虚拟机)等领域取得了诸多突破性进展,因此,共识层的重新设计显得尤为迫切。

5分钟了解以太坊“终局设计”Beam Chain

首先需要指出的是,自 2020 年信标链启动以来,以太坊每年都会迎来一次重要的分叉升级。从 2021 年的同步委员会增加,到 2022 年的合并完成,再到 2023 年的质押提款支持,以及 2024 年的 proto-danksharding,每一步都见证了以太坊的成长与蜕变。而在 2025 年以太坊将实施 Electra 分叉,包括实施 EIP-7251(MaxEB)。在接下来的几年里,以太坊也将进行一些渐进式的分叉。

然而,在这些渐进式分叉之后,Justin Drake 认为,我们或将面临一个前所未有的挑战——Beam 分叉。这是一次共识层的「量子飞跃」,它能够将多个升级整合(batch)到一个单一的分叉中。

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值得一提的是,Beam 专门针对共识层,将 blob 和执行层(包含 EVM)排除在外,这是因为修改 blob 和执行层的机会相当有限,另一方面,共识层并不直接被应用程序使用,有比较大的机会进行设计和改变。

在 Beam Chain 共识层路线图中,包括区块生产、质押和密码学三个类别。区块生产方面,通过引入 inclusion lists 实现抵抗审查,将验证者和区块生产流程解耦,还有像执行拍卖这样的想法,另外,也许可以缩短当前的 12 秒 slots 时间。

质押方面,目前研究人员广泛认为,优化当前的发行曲线有机会改善以太坊的整体健康状况。此外,降低成为验证者所需的以太坊质押量,以及实现更快的确定性(finality)也是研究的重点。而在密码学方面,主要是链抽象、量子安全以及 strong randomness 等。

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Beam Chain 技术层

Justin Drake 认为,「PoW、PoS 之后,我们可能正在进入以太坊共识的零知识证明时代。在 ZK 时代,在这个时代,SNARKS 将成为一项不可或缺的技术。整个 Beam Chain,乃至整个共识层都可以进行 SNARK 化处理。这正是 zKVM 大显身手之时。」

值得注意的是,需要进行 SNARK 处理的部分主要是状态转换函数,这是共识客户端的核心所在。而围绕状态转换函数的所有基础设施,如网络、syncing、缓存优化或分叉选择规则等,则无需进行 SNARK 处理。最终,状态转移函数只是整个系统中的一个子集。

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在 Beam Chain 中大量使用 SNARKS 的另一个地方是聚合签名——使用哈希函数实现后量子聚合签名(post quantum aggregatable signatures)。Justin Drake 解释称,可以收集成千上万的签名,并将他们压缩成一个证明,结合起来就得到一个基于哈希的后量子可聚合方案,还可以对聚合再进行多次聚合。

除此之外,以太坊还将继续沿用现有的基础设施,包括 libp2p、SimpleSerialiZe、PySpec 以及 Protocol Guild。

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Beam Chain 路线图

Justin Drake 为 Beam Chain 的启动制定了详细的计划,从 2025 年开始会启动相关规格制定过程,2026 年开始构建,而在 2027 年开始,就会启动相关测试,以确保 Beam Chain 达到生产级标准,并且可以安全部署到主网。从下面的路线图来看,主网部署时间可能会在 2029 年、2030 年以后上线。

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Justin Drake 打算下一步开始撰写可执行规范,这个规范最终将精简至大约 1000 行 Python 代码。

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此外,已有两家客户端开发团队(印度的 Zeam 团队和南美的 Lambda 团队)表示了对 Beam Chain 客户端开发的兴趣。