編者註：今天下午，在曼谷Devcon活動的主會場，以太坊核心開發者Justin Drake宣布以太坊在過去幾年中“最具野心”的共識層變更提案——Beam Chain，該提案引入了一系列ZK技術來取代“舊”的以太坊信標鏈。在會議上，Justin表示新共識層的開發可能會持續到2030年。然而，市場似乎並不相信，而記者會進行期間，以太坊的價格大幅下跌。每個人似乎都在思考：基金會是否有另一個賣幣的藉口？

以下是演讲的完整文本:

我今年投入了很多時間的項目叫做“Beam Chain”。Beam Chain 是將最新和最先進的研究路線圖中的想法納入的共識層的重新設計。目標是以安全和快速的方式從當前的Beacon Chain過渡到這種設計，這將更接近以太坊的最終形式。

圖片來源：Uncommons Dasong

在我分享更多之前，有兩個免責聲明：首先，這是一個提議，只是我的提議，只有在共識的基礎上才會繼續進行。其次，沒有新的代幣，也沒有新的網絡，我們將繼續使用相同的代碼，Vitalik對此非常明確。

在接下來的演講中，我將試圖將一個看似瘋狂的想法解釋成一個合理的提案 - 即完全重新設計共識層。

首先，我想談談Beam Chain的大框架願景。Beam Chain的範圍集中在共識層，不包括數據層中的blobs和執行層中的EVM，因為blobs和EVM直接被應用程序使用，需要保持向前兼容性，因此改變這兩個層的機會相對有限。共識層並不直接被應用程序消耗，這使我們在這方面有更多的調整空間。

為什麼選擇BEAM鏈？

所以为什么我现在提议对共识层进行如此大规模的重构呢？

主要原因是Beacon Chain已經有點“老”。

"“規範”在五年前就已凍結，而在這五年間發生了很多變化，特別是我們對新觀點的理解，比五年前深刻得多。五年前，當涉及到 PoW 時，我們相對天真，但自那時以來，市場迅速增長，我們對能幫助減緩 MEV 負面外部性的機制有了更好的理解。"

其次，從工程角度來看，我們現在擁有一種非常強大的技術叫做SNARKs。在過去的五年中，SNARKs技術取得了許多突破，速度提升了數倍。同時，我們還見證了zkVMs的誕生，這是一種令人驚奇的技術，使得世界上的任何程序員都可以利用這種強大的技術，而無需熟悉密碼學或對SNARKs有深入的了解。

此外，隨著時間的推移，我們現在清楚地了解了在信標鏈上所犯的錯誤以及積累的技術債務。這些債務非常頑固，並且會隨著時間的推移而增長。

也许我们现在有机会清理这笔技术债务。因此，我建议将共识层路线图中最先进的技术整合到Beam Chain中。

Beam Chain 包含了哪些改變？

接下來，我將花一些時間描述共識層路線圖中究竟包括了什麼。基本上有九個不同的項目，我將它們分為三個類別：區塊生產、權益投資和密碼學。

來源：Aaros.183

第一個是區塊生產，涉及MEV。目前在區塊構建者和轉發器層面上存在著許多集中化問題。我們希望引入一個「包含列表」來顯著提高審查抵抗能力。一旦包含列表具備了審查抵抗能力，我們將能夠明確區分驗證者和區塊生產過程。這被稱為提議者-構建者分離（PBS），其中包括執行函數的想法。

區塊生產類別中的最後一個項目是更快的時間槽，也許我們可以進一步減少時間槽，同時保持目前的12秒時間槽不變，並確保即使在澳大利亞，用戶在家庭網絡連接上，即使網絡延遲很高，也能作為驗證者參與並享受一流權利。

第二種類是抵押。研究人員大多已達成共識，認為當前的發行曲線存在缺陷，並且有機會進行調整以改善以太坊的健康和長期發展。抵押類別中的第二個項目是將成為驗證器所需的 ETH 從當前的 32 ETH 大幅降至只有 1 ETH。

最近有一些關於“Orbit”的想法。此外，多年來一直在討論的另一個想法是單槽確定性，它可以顯著加快以太坊的確定性過程。

最後一個類別是密碼學，其中包含兩個重要項目。第一個項目是實時對整個共識層的SNARK驗證，並提供合理的硬體支持。

最後，我們能否使保護以太坊的加密技術在未來幾十年甚至幾個世紀內可持續且抵抗量子攻擊嗎？

這裡我使用不同的顏色來區分路線圖中的項目是否可以輕易或逐步完成，或者它們是否很難實現。左上角的四個綠色項目是我認為應該逐步在Beacon Chain上實施的項目，當這些較小的項目完成時，剩下的是一些我認為最好通過更全面的方法來實現的主要項目（紅色部分）。

以“更改通知”為例，為了在合理的硬件上實現對信標鏈的實時證明，我們需要更改哈希函數、簽名方法以及狀態序列化和Merkel化方法。這將對信標鏈帶來重大變化，因此也許我們有機會在其他改進方面一起進行這些調整。

類似情況也適用於底部兩個紅色框中的“更快的插槽”和“更快的最終性”。五年前我們設計信標鏈時，我們的重點是安全性而不是性能。然而，現在我們發現有一些設計可以在保持所需安全性的同時改善性能並利用一些容易實現的性能改進。

這個PPT顯示了從我剛剛提到的共識層路線圖到Vitalik更廣泛的路線圖的映射。我們的一些專案處於合併階段，一些處於禍害階段，一些處於邊緣和禍害階段。

這份PPT的核心目的是傳達Beam Chain不會改變整個路線圖，而是確定其中的一個特定子集，加速它，並賦予它獨特的意義。

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共識層路線圖中的"更快的時間槽"是新的，因為關於更快的時間槽的討論始於2024年，維塔利克的路線圖最後更新於2023年。

除了能夠加速這些重要項目之外，我們還可以清理一些先前提到的技術債務。如果我們實現單源確定性，將不再需要時期，而插槽可以直接使用。此外，目前的存款合約有些複雜，並且是合併的遺留問題；在Beacon Chain的實時SNARKing實現後，像同步委員會這樣的基礎設施將不再需要。這是一個一舉而清理的機會。

如果您对信标链设计中的一些问题感兴趣，去年我做了一个完整的演讲，讨论了在设计信标链时我们犯的20多个错误。

這張圖片展示了自創建以來我們對共識層的升級的全貌。正如您在左下角所看到的，創世紀發生在2020年，從那時起，我們每年都有一個新的分叉，並且每次分叉都對共識層進行了增量改進。

2021年我們添加了同步委員會，2022年進行了合併，2023年添加了提款功能和本地動態分片，2025年將增加最大有效餘額。

请期待我们在接下来的几年里继续进行这些增量分叉，抓取路线图左上角标有绿色的低难度项目。

逐漸我們會遇到瓶頸。一旦所有低難度的項目都完成了，剩下的都是難以逐漸實現的重大項目。此時，需要“Beam Fork”。Beam Fork通過一次性升級在共識層提供了一個大躍進的機會。把Beam Fork想像成一個批量機會，將多個升級合併為一個分叉，既有技術上的益處，也有治理上的益處。

這種批量處理的機會可以稱為“凝固加速主義”。這聽起來像是一個矛盾修辭，但基本思想是希望以太坊能夠盡快進入維護模式，目前正存在這種緊張局勢。我們知道有一些重要的項目需要對以太坊進行基本重組，這些變化延遲的時間越長，以太坊達到穩定狀態的時間就越遠。

Beam Chain使用了哪些技術？

接下來是第二部分，我會介紹一些將在Beam Chain中使用的技術。把它看作是Ethereum共識機制的不同時代：最初是工作量證明(POW)時代，然後進入權益證明(POS)時代，現在我們可能正在進入零知識證明(ZK)時代。

在零知識證明時代，我們將大量使用SNARKs技術。我們已經開始應用SNARKs技術，為整個Beam Chain-整個共識層提供零知識驗證。這就是zkVM（零知識虛擬機）變得非常有用的地方。

想象一下，我们可以在不同的高级编程语言中实现Beam Chain，例如Rust和Go，然后将这些高级语言编译成zkVM可以理解的字节码，以实现SNARK验证，而不用担心低级细节。

需要強調的一點是，需要 SNARK 驗證的唯一部分是狀態轉換功能，這是成為共識客戶端的核心。基本上，狀態轉換功能是客戶端構建的一個非常小的部分，周圍的基礎設施（如網絡、同步、緩存優化或區塊選擇規則）不需要 SNARK 驗證。

RISC-V在過去幾年已成為這些zkVM的行業標準。 RISC-V是一種指令集，基本上將高級代碼編譯成RISC-V指令。 現在有七家公司提供RISC-V zkVMs，例如RISC Zero和SP1，這些你可能已經聽說過。

值得注意的是，這項強大的技術還可以用於執行層，這與Beam Chain是不同的故事，但這非常令人興奮，因為這意味著我們可以顯著提高瓦斯上限，並增強以太坊作為L1垂直可擴展性，但這是另一個話題。

在 Beam Chain 中另一个广泛使用 SNARKs 的地方是可聚合簽名。我們希望有抗量子的可聚合簽名，這裡的建議是使用雜湊函數。雜湊函數是抗量子的，可以作為構建密碼學的基本模塊。

我們將使用由驗證者和證明者生成的基於哈希的簽名，並且還將引入可以將數千個簽名壓縮成單個證明的基於哈希的SNARKs。通過結合這兩者，我們可以構建一個量子抗性的、可聚合的基於哈希的解決方案，可以在以太坊上使用。有趣的細節是這個聚合方案具有無限遞歸聚合的能力，這意味著聚合結果可以不斷地重新聚合，這是當前使用BLS簽名不可能實現的，並且更加靈活。

我今天提出這個建議的原因是，最近幾個月在 SNARK 雜湊函數性能方面有了巨大的改進。對於內行的人來說，我們現在已經能夠在筆記本電腦上驗證這一點。

這個基準測試是在 MacBook Pro CPU 上完成的，現在可以驗證每秒 200 萬個哈希。這是一個令人驚嘆的速度，這意味著這個基於哈希的建議在 Beam Chain 上有很好的性能潛力。

除了我们将使用的zkVM和SNARKs之外，我还想强调我们将在很大程度上重用现有的基础设施。

例如，網絡庫libp2p、序列化庫Simple Serialize等都可以直接重用。Pyspec框架也是一樣，我們使用它來編寫正式規範和單元測試。

此外，像協議公會這樣的基礎設施也可以被重複使用。這些在Beacon Chain早期並不存在，但現在可以免費重複使用。

同樣地，現在有多個團隊支持Beacon Chain的開發。當時，我們沒有一個共識客戶端團隊。目前的五個共識客戶端團隊可以直接投入使用，無需重新組織。

此外，我們還有專門負責綜合運營的團隊，例如由熊貓運營團隊提供的DevOps支持、安全團隊和激勵團隊等應用研究小組，這些都是可以直接利用的資源。

在最后部分，我想谈谈下一步和未来前景。一个可能的结果是，从2025年开始，我们将进入一个正常化的过程。这将由一个小组的研究人员完成，并可能需要整个年份。在2026年，开发过程将由客户团队编写生产级代码开始，接着在2027年进行非常彻底的测试过程，以确保生产部署的安全性和稳定性。

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作為一名研究人員，我下一個任務是開始撰寫一個可執行的規範，我稱之為“可執行的路線圖”。理念是將路線圖中的“像素”、各種研究和學術論文中的數以十萬計的字詞以及研究人員思維中的各種想法結合起來，提取它們的核心精髓，形成一個可執行的規範文件。最終，這將是一個非常緊湊的文件，大約1000行Python代碼。

對我來說，令人興奮的是，如果對Beam Chain的新方向達成共識，這將是一個將新鮮血液注入共識客戶端的絕佳機會。

目前，我們的共識客戶端團隊分佈在北美、歐洲和大洋洲。今天，我很高興地宣布，一個新團隊已經願意開發 Beam 客戶端。其中一個團隊位於印度，名為 Zine，他們正在使用 Zig 語言編寫 Beam 客戶端。還有一個名為 Lambda Class 的團隊位於南美，他們也表達了開發 Beam 客戶端的興趣。

如果您也有兴趣参与，我们需要许多有才华的人，包括规范和网络专家、协调员、密码学专家和客户端开发人员。请通过此电子邮件与我们联系，加入我们，一起开始这个新的冒险。非常感谢！

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