一文看懂 Beam Chain 的 9 大升级

2024年11月25日 12:49:05 加密货币互联网

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撰文：Jarrod Watts，Abstract 开发者关系工程师

编译：金色财经 xiaozou

Beam Chain 是 Devcon 峰会的最重磅公告，引入了对以太坊的 9 大升级。但大多数人对这些升级还不太理解，而本文将帮助你更好地理解这 9 项升级。

Beam Chain 是 Justin Drake 的重新设计以太坊共识层（CL）提案。在深入研究具体升级之前，我们先来简单看一下以太坊共识层实际上是什么。

每个以太坊节点都运行两个组件：执行客户端和共识客户端。

共识客户端被节点用来「同意」区块链中的下一个区块是什么。你可以质押 32 个 ETH 来添加第三个组件——一个 validator（验证者 / 器），通过权益证明算法提议新区块从而获得奖励。

那么为什么以太坊共识层需要重新设计呢？

目前 CL 有几个问题：

它已经问世 5 年了——面临技术债务，而且没有使用 ZK proof（零知识证明）等最新的创新技术。
这是一次执行升级和清理以太坊技术债务的机会。

这 9 项升级可分为 3 类：

区块生产
质押
加密

接下来，我将分别对各升级进行总结。

升级 1：抗审查性

当前的区块生产非常集中。两大区块 builder——Beaver Build 和 Titan Build——几乎包揽了所有以太坊区块：

这些 builder 是以这样一种方式创建区块的——以 MEV 的形式最大化他们的利润；在它们生产的区块中任意包含、排除或重新排序交易。

今天，如果你的交易不利于这两大区块 builder，他们可能会选择将你的交易从区块中排除，审查你的交易。

在 EIP-7805 中提出的这项升级，通过允许验证者从内存池中选择交易并通过包含列表（ILs）强制包含它们，从而增加了以太坊的抗审查性，builder 必须遵循规则才能让他们的区块被网络包含。

在 Beam Chain 升级中，每个 slot 的 16 个验证者将构建一个必须被区块构建者包含的交易列表，这就意味着区块构建者不再具有审查交易的能力。

升级 2：隔离验证

Attester Proposer Separation（APS）将见证和提议分离，例如执行拍卖。

虽然验证者可以自己构建交易块，但大多数验证者使用所谓的「MEV boost」将区块构建交给其他人（通常是 Beaver Builder 或 Titan build），由后者向验证者支付费用。

这两方被称为：

见证者（验证者）
提议者（区块构建者）

如今两者之间相分离——即验证者接受来自提议者的区块，然而，它是通过可信的中间 relayer（中继器）集中的。

像 Flashbots 这样的 relayer 充当「中间人」，促进欲出售区块的验证者与欲创建盈利区块的区块构建者之间的交易。

APS 是这样一种升级：以去中心化方式将验证者和提议者之间的这种分离添加或「嵌入」到以太坊中；降低 Flashbots 等 relayer 的中心化风险。

实现这种分离的一种方式是执行拍卖；一个任何人都可以购买 ticket 的系统，从而让他们有机会赢得创建未来区块的权利。

升级 3：更快的 slots

在 Beam Chain 上，slots 将从 12 秒变为 4 秒。

Slots 是指验证者可以提议一个新区块并得到其他验证者同意的一段时间。

更快速的 slots 意味着更快的交易最终确定性和更高的交易吞吐量。

升级 4：更智能的发行（如质押上限）

发行曲线（issuance curve）指的是随着时间的推移，新的 ETH 是如何创建和分发的。

目前：

ETH 会在每个 epoch（约 6 分钟）作为奖励发放给验证者。
ETH 作为每笔交易的一部分被燃烧。

根据网络活动，ETH 在通胀和通缩之间游移。例如，在某 1 小时里，你可以看到 ETH 是通胀的，因为发行的 ETH 奖励比交易中燃烧的要多：

社区中有很多关于发行是否应该改变以及如何改变的争论，但 Justin Drake 在 Beam Chain 演示中提到了质押上限（staking cap）。质押上限设定了可质押的 ETH 的最大数量，以便为验证者提供更可预测的奖励，可能还有个目标是使 ETH 通缩。

升级 5：更小的 Validator

目前，你需要购买 32 个 ETH 才能成为以太坊上的单独验证者。按今天的价格计算，大约是 10 万美元。

Beam Chain 建议将其减少到 1 ETH，这将有助于解决 LIDO 或 Coinbase 等流动性质押提供商的一些中心化问题，这些提供商目前控制着近 40% 的质押 ETH：

想要运行 validator 获得奖励但没有 32 个 ETH 的用户将受益于此升级，他们能够仅用 1 ETH 运行验证节点。

下一次升级（Pectra）将让质押者也能质押超过 32 个 ETH，最多可达 2048 个。这意味着在 Beam Chain 上，用户将能够质押 1-2048 个 ETH。

Justin 提到了 Orbit 质押方法，它描绘一个系统，在这个系统中，较大 validator 被更频繁地选中，会经常获得一些小奖励，而较小的验证者被选中的次数较少，但获得的奖励更大。

升级 6：更快的最终确定性（如 3 Slot FFG）

目前，以太坊最终确定交易大约需要 15 分钟（64 slots）。

Single-Slot-Finality 已被提议作为一种将该这一时间减少到 1 slot 的方法，但一个较新的提议——3-Slot-Finality——实际上可能更快，因为它与投票轮并行。

这意味着一笔交易将在 36 秒内被最终确定，而非 15 分钟。这对于依赖 L1 最终确定性的服务（如 DeFi 应用程序或跨链 / 互操作性协议）尤其重要。

升级 7：Chain Snarkification

Beam Chain 希望「snarkify」共识层（使用 ZK-SNARKs，一种安全的 ZK 证明）。Justin Drake 将之称为「ZK Era（零知识时代）」。

具体来说，Beam chain 建议使用 ZK-SNARKs 来：

将不同语言的 beam chain 部署编译成 zkVM 字节码。
将见证者生成的签名聚合为 ZK 证明。

这里的 ELI5 是指 ZK 技术在过去的 5 年里取得了长足的进步，以太坊希望在共识层和执行层都能对其进行原生部署。

升级 8：量子安全

如今，量子计算机可以破解部分以太坊，比如破解你的私钥，或者使用 Shor 算法等方法在交易中伪造签名。

量子计算机很可能在未来十年内就可供人们使用；因此，Beam Chain 提案希望通过使用具有后量子安全性的哈希签名等方法，为未来的后量子世界提供以太坊安全性。

升级 9：强随机性

最后，Beam Chain 升级提出了一种使用叫做 VDF（可验证延迟函数）的新原语构建随机性源的方法。

2018 年，Justin Drake 就曾谈到这一点，他说这可以用于：

共识层——例如随机选择验证者。

应用层——例如，公开一段可以提供可验证随机性的操作码。

如果没有 Chainlink 或 Pyth VRF 等第三方服务，这在今天是不可能实现的。

除了这 9 项升级之外，Beam Chain 升级还将清理其现有的大部分技术债务和不必要的组件，升级后这些组件将变得冗余。

例如，更快的 slot 最终确定性可能意味着不需要 epoch。

但有人认为 Beam Chain 的时间跨度太长了。然而，Justin 后来澄清说，以太坊将在这 5 年内不断接受更新。

Beam chain 分叉将历经 5 年时间，包括对以太坊的不断升级。

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