从 Beacon Chain 到 Beam Chain,速读 Justin 的以太坊共识层新提案
在昨日泰国 Devcon 的 Mainstage 中,以太坊研究员 Justin Drake 以演讲的形式完成了对 Beam Chain 提案的首发。Beam Chain 是 Justin 对以太坊共识层进行重新设计的提案,该提案为对 Beacon Chain 的进一步升级,以进一步迈向以太坊最终愿景。本文将带大家速览 Beam Chain 提案改进的目标和与其相关的技术实现。
虽为共识层的重新设计,Beam Chain 将依旧沿用以太坊代币,不会发行新的代币也不会发行新的网络。
为什么提议 Beam Chain?
以太坊有三个层级:执行层、blob 数据层、以及共识层。执行层是以太坊中处理交易和执行智能合约的部分,直接管理应用的状态和逻辑。blob 数据层负责存储大量数据,涉及到应用所需的长期数据存储。这两层属于直接和应用交互的层级,任何更改都会直接影响这些层的兼容性。
而共识层主要负责确保整个网络节点间的数据共识,不直接处理应用的状态或数据。这种间接性使得它相对更容易引入创新和升级,不会对应用带来直接影响。因此,像 Beam Chain 提案这样的共识层改进,能够提供创新空间,而不破坏前端应用层的兼容性。
并且,Beacon Chain 是 5 年前的设计,已经非常老旧。经过 5 年时间,市场对 Beacon Chain 的一些错误有了充分认识,对于 MEV 的理解也进一步深入。恰逢 SNARK 技术也有了突破,因此,乘着突破的东风,对以太坊共识层进行一系列修复。
Beam Chain 计划实现的目标
可以将目标分为三个部分:区块生产、质押、密码学。
区块生产的目标有三个,主要和 MEV 有关:一是计划用 inclusion list 等增加抗审查性;二是采用 Attester Proposer Seperation 以及执行拍卖等方式将验证者从区块生产中隔离出来;三是实现更快速的 slot,将 slot 时间缩短至 4 秒。
质押部分的目标为对目前的发行曲线进行改进、将质押门槛从 32 ETH 降低到 1 ETH、实现快速最终性 single slot finality。
密码学部分的目标是,使用 zkVM 等实现链的 snarkification;维护以太坊密码学的安全性,使其能够延续数十年甚至数百年;以及使用 MinRoot VDF 等保持强随机性。
对于这些目标的实现方式,Justin 将这类目标进行了两类划分。绿色的部分,以逐步分叉的形式完成,红色的部分应该以整体的方式同时完成。
以 snarkifacation (使用 zk-SNARKs 技术来对数据或计算进行证明)为例,如果想实现 real time proving(实时证明),就必须在系统中做一些结构性调整,包括哈希函数、签名方式、以及序列化和默克尔化(Merkleization)等方面的改变。签名方式需要能够快速生成并完成验证,并且需要序列化使得复杂的数据结构能够在节点之间传输并存储,并将将序列化后的数据进行默克尔树(Merkle Tree)处理,以此满足零知识证明需要对数据进行可验证的格式化和转化,以及对状态的高效验证。
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