眾所周知，以太坊誕生於 PoW 工作量證明， 2021 年成功轉為 PoS 權益證明。對此，以太坊基金會的核心研究員Justin Drake 認為：儘管剛引入PoS 時，信標鏈很有效，但過去五年來，它卻積累了一些“技術債”，其設計沒有利用去中心化系統的前沿技術（如零知識證明）。因此，以太坊的共識層亟需一次大更迭。
在最近的曼谷 Devcon 上的演講中，以太坊研究員 Justin Drake 宣布了一項徹底改革以太坊共識層的提案，稱為「Beam Chain」。
這是以太坊長期路線圖的一部分，讓以太坊利用當前 ZK 密碼學前沿突破的成果，旨在無需啟動新網路的前提下，大幅提高網路可擴展性和效能。毫無疑問，它是以太坊未來 3 – 5 年內最重要的升級之一。
Beam Chain 不是字面上的新區塊鏈，而是建立在以太坊主網內部的新的基礎設施，它將大幅提高L1主網的交易速度、安全性和效率。有人將 Beam Chain 解讀為以太坊 3.0 ，這是一種誤讀，因為Beam Chain 只解決共識層問題，而不會改變資料層（如 blob 通道）或執行層（如以太坊虛擬機(EVM)。
Beam Chain 的五大核心變革分別是：
1.更快的區塊確認：啟用4 秒插槽時間和單插槽最終性
2.不以犧牲去中心化為代價：保留或改善目前的去中心化保障
3.降低 Staking 門檻：讓 ETH Staking 從 32 ETH 直降1 ETH
4.保護一般用戶：消除基於區塊重組的MEV
5.面向未來：使以太坊網路具備抗量子能力
Beam Chain 的升級想法與原理
1.增加區塊產量
更高的吞吐量：Beam Chain 將提高區塊生產量到現在的 3 倍，來提高以太坊的交易能力。
抗審查：FOCIL（分叉選擇強制包含清單）的引入增強了抗審查能力，確保交易不會輕易被作惡者排除在外。
執行拍賣隔離驗證者：驗證者將使用執行拍賣進行隔離，從而確保更強大的性能和去中心化，也能夠讓更多用戶免受 MEV 侵擾。
更快的最終確定性：以太坊將具備單時隙最終確定性和 4 秒區塊時間的特性，從而更快確認交易並提高網路效率。
有趣的是，交易所再也不需要 1/32、 2/32、 3/32 …的慢慢等區塊確認了，因為未來單區塊即可確認。
2.改進質押
改進發行模型：對驗證者的獎勵發行模型的更改，使質押獲得更多回報。
降低質押要求：獨立驗證者僅需質押 1 ETH，遠低於目前的 32 ETH 門檻，從而使獨立質押更簡單、更普及。
我們認為，以太坊要在提速的情況下，容納更多的節點參與共識，還要不太改變設備硬體門檻，突破質押不可能三角，這真的要歸功於ZK 技術，這確實是大幅走在業界前頭。
3.增強安全性
後量子密碼學：以太坊將實施抗量子密碼學，以確保網路免受量子運算的威脅，邁出了主流區塊鏈抗量子的第一步。
zkSNARK 和 zkVM 整合：零知識證明（ZKP）將透過 zkSNARK 和 zkVM 與以太坊集成，以進一步提高隱私、可擴展性和安全性。
SNARK 化區塊鏈（SNARKification）：以太坊將利用 RISC-V 將區塊鏈 SNARK 化，這個過程可提高證明產生的效率和可擴展性。 SNARK 是一種緊湊的零知識證明形式，允許一方證明其擁有信息，而無需透露信息或要求證明者和驗證者之間進行任何交互。
簡而言之，我們可以將之概括為：讓整條以太坊直接 ZK 化。
增強隨機性：以太坊還將引入強大的隨機性，以確保在選取驗證者等關鍵網路流程的公平性。
降低MEV 風險：更好的審查抵抗力可最大限度地降低三明治攻擊等機器人的氾濫。
4.工作原理
自從以太坊當前共識層（信標鏈）的設計確定以來，密碼學家在 SNARK 方面取得了重大進展。透過將以太坊的狀態轉換函數（即驗證者為維持對區塊鏈的正確看法，而整合的狀態變化訊息）SNARK 化，可獲得 4 秒時隙時間和單時隙最終性。
一方面，區塊生產和最終性時間的減少可降低等待時間對以太坊L1交易體驗產生正面影響；
另一方面，它還可以透過遠端區塊重組策略消除從交易中提取的潛在價值，並減少共識層的技術債。
此外，SNARK 化將使以太坊網路具有抗量子性，這是未來區塊鏈的必備功能。
Beam Chain 將從以下幾個方面推進以太坊的升級：
分片以加快處理速度：以太坊 Beam Chain 將使用分片技術，將資料分成更小的部分（shards）以同時處理多筆交易。這將減少交易瓶頸並加快交易時間。
抗量子運算的安全性：以太坊將利用領先於時代的加密技術，來確保即使是未來的超級量子電腦也無法破壞網路的安全性。
與以太坊路線圖的整合：Beam Chain 並非獨立的網絡，而是以太坊未來 5 到擴展和提高安全性的路線圖的整合階段。
5.重要意義
對於以太坊處理日益增長的去中心化應用的能力而言，Beam Chain 至關重要— — 它可以增強以太坊的可擴展性，降低交易成本，並提高整體安全性，使網路能夠隨著時間的推移支援更多用戶和複雜的應用程式。
基於SNARK 的證明另一個好處是：允許配備標準硬體的普通質押者實現上述效能優勢，當質押門檻從32 ETH 減少到1 ETH 之後，隨著網路效能的提高，以太坊質押者群體的去中心化也會得到改善。
尤其的門檻的降低，如果配合一些相關的硬體設備，例如 Ebunker 的 eNode，讓家用級驗證者設備走向千家萬戶，以太坊依然是全世界範圍內節點最多，最去中心化的公鏈。
儘管Beam Chain 的願景不會使以太坊立即發生變化，也不會明顯改變其長期路線圖，但其採用將改變路線圖開發的優先順序，加速了特定組件的發展（例如，當前的路線圖把一些重要的升級設定到2029 年，而Beam Chain 可能會加快重要升級的到來）。
如果 Beam Chain 獲得足夠的社群支持，開發人員可以在明年開始製定規範，然後在 2026 年由開發客戶團隊編寫生產級程式碼，在 2027 年進行測試，最後才能安全地部署在以太坊主網上。儘管 Beam Chain 的實作看起來還比較遙遠，但對於一個去中心化開發的開源軟體來說，這些安全冗餘是極為必要的。
一言以蔽之，Beam Chain 通過 ZK 化路線，一舉解決了過去的”技術債”，這些改進有望在保留以太坊”世界級去中心化“的同時，大幅改善其L1功能。
同時，新思路引入的量子抗性等長期解決方案，將以太坊的共識層置於“維護模式”，這確保了以太坊在未來幾十年內保持安全、高效和適應性，從而實現未來的創新而無需顛覆性的重新設計。
以太坊依然在孜孜不倦做長遠佈局，這對於區塊鏈和整個業界來說，都是值得振奮的更新，這也讓我們能在如今的澎湃的市場行情中，依然對以太坊保持的樂觀的根基。
