"以太坊 3.0"：共識層升級與零知識證明的新紀元

在剛剛結束的2024 Devcon大會上，以太坊生態界齊聚曼谷，共同探討了一系列新觀點、新趨勢和新計劃，爲全球Web3帶來了新的活力。其中，以太坊基金會研究員Justin Drake提出的"以太坊3.0"提案計劃尤爲引人注目。

這項被社區稱爲"以太坊3.0"的共識層升級提案名爲Beam Chain。其核心思想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。這一舉措旨在吸引更多驗證者加入網路，提高安全性，減少計算冗餘，並提升網路整體效率。此外，Justin還計劃借此機會解決Beacon鏈中的技術債務，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Vitalik此前提出的The Verge路線圖中以太坊Snark化工作的具體回應。Vitalik曾坦言，對共識層的改造是一項挑戰，需要在後續工作中持續考慮和優化。

Beam Chain主要聚焦於共識層的改造。將共識層Snark化並不意味着要對所有部分進行改造，而是將核心的狀態轉換函數Snark化。這包括per-slot transition function、per-block transition function和per-epoch transition function。這些函數涵蓋了共識算法和Staking邏輯的執行、區塊提議、執行層結果正確性的驗證、Merkle Tree Root驗證、共識籤名的驗證/聚合、哈希函數的計算以及涉及帳戶存儲狀態訪問的質押和贖回操作等。

值得注意的是，以太坊在進行共識層Snark化的過程中，仍然將去中心化和多樣性作爲首要目標。因此，不會強制要求使用特定的ZK算法和協議，而是由提議者自行選擇。

實現Beam Chain構想的核心難點在於如何顯著提升證明效率，將目前需要幾十甚至上百秒的證明時間壓縮到秒級。Justin在今年9月的ZK Workshop II上提出了一個解決方案，建議社區採用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，預計在未來幾年內將證明生成的時間提升十倍以上，實現真正的實時證明（Realtime Proving）。

隨着Beam Chain提案的提出，預計會引導社區將更多注意力投入到共識層的改造中，激發出更多創新想法。共識層和執行層的Snark化將共同完成以太坊Snark化的最終拼圖，爲以太坊的擴展性和去中心化做出重大貢獻。

隨着Beam Chain提案的推進，基於零知識證明技術的虛擬機將在以太坊生態中扮演關鍵角色。通過引入SNARK證明和後量子密碼學，結合更低的質押門檻和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，開啓以太坊發展的新紀元。