Wie allgemein bekannt ist, wurde Ethereum (ETH) durch den Proof of Work (PoW) geboren und wechselte 2021 erfolgreich zum Proof of Stake (PoS). Der Kernforscher der Ethereum-Stiftung, Justin Drake, ist der Ansicht, dass obwohl die Beacon Chain zu Beginn des PoS sehr effektiv war, sie in den letzten fünf Jahren einige ‘technische Schulden’ angehäuft hat, da ihr Design nicht die Spitzen-Technologien des Dezentralisierungssystems (wie Zero-Knowledge-Proofs) genutzt hat. Daher benötigt die Konsensebene von Ethereum dringend eine umfassende Überholung.

Bei seiner Rede auf der jüngsten Devcon in Bangkok kündigte der ETH-Forscher Justin Drake einen Vorschlag zur umfassenden Reform der Konsensschicht von Ethereum an, genannt “Beam Chain”.

Dies ist ein Teil der langfristigen Roadmap von Ethereum, der darauf abzielt, die Skalierbarkeit und Leistung des Netzwerks erheblich zu verbessern, ohne ein neues Netzwerk starten zu müssen, indem er die aktuellen Durchbrüche in der ZK-Kryptographie nutzt. Es ist zweifellos eine der wichtigsten Upgrades für Ethereum in den nächsten 3-5 Jahren.

Beam Chain ist nicht im wörtlichen Sinne eine neue Blockchain, sondern eine neue Infrastruktur, die innerhalb des ETH-Mainnetzwerks aufgebaut wird. Sie verbessert die Transaktionsgeschwindigkeit, Sicherheit und Effizienz des L1-Mainnet erheblich. Einige interpretieren Beam Chain als Ethereum 3.0, dies ist jedoch ein Missverständnis, da Beam Chain nur die Konsensschichtprobleme löst und keine Änderungen an der Datenlayer (wie Blob-Kanäle) oder Ausführungsschicht (wie Ethereum Virtual Machine (EVM)) vornimmt.

Die fünf Kernänderungen von Beam Chain sind:

1. Schnellere Blockbestätigung: Aktivierung einer Schlitzeit von 4 Sekunden und endgültige Einzelschlitzigkeit

2. 不以牺牲Dezentralisierung为代价：保留或改善当前的Dezentralisierung保障

3. Drop Staking-Schwelle: Senken Sie die ETH-Staking-Schwelle von 32 ETH auf 1 ETH

4. Schutz für den durchschnittlichen Benutzer: Beseitigung von MEV, das auf der Block-Neuordnung basiert

5. Ausgerichtet auf die Zukunft: Gib dem Ethereum-Netzwerk die Fähigkeit zur Quantensicherheit

Beam Chain Upgrade Approach and Principles

1. Erhöhung der Blockproduktion

Höhere Durchsatzleistung: Die Beam Chain wird die Blockproduktion um das Dreifache erhöhen, um die Transaktionsfähigkeit von Ethereum zu verbessern.

Gegen Zensur: Die Einführung von FOCIL (Aufspaltung erzwingen, umfassende Liste) stärkt die Zensurresistenz und stellt sicher, dass Transaktionen nicht leicht von böswilligen Akteuren ausgeschlossen werden können.

Auktion durchführen&Isolationsprüfer: Der Prüfer wird Auktionen durchführen, um Isolation zu gewährleisten und so eine stärkere Leistung und Dezentralisierung zu gewährleisten, um mehr Benutzer vor MEV-Störungen zu schützen.

Schnellere endgültige Bestimmtheit: Die Ethereum-Blockchain wird über eine einzeilige endgültige Bestimmtheit und eine Blockzeit von 4 Sekunden verfügen, um Transaktionen schneller zu bestätigen und die Netzwerkeffizienz zu verbessern.

Interessanterweise benötigt die Börse Börse nicht mehr 1/32, 2/32, 3/32… langsam warten, bis der Block bestätigt ist, da in Zukunft ein einziger Block bestätigt werden kann.

2. Verbesserung Staken’

Verbessertes Ausgabe-Modell: Änderung des Belohnungs-Ausgabe-Modells für Prüfer, um Staken’ eine höhere Rendite zu ermöglichen.

DropStaken’ Anforderung: Unabhängige Prüfer müssen nur 1 ETH staken’, weit unterhalb der aktuellen Schwelle von 32 ETH, was unabhängiges Staken’ einfacher und verbreiteter macht.

Wir glauben, dass Ethereum bei erhöhter Geschwindigkeit mehr Nodes in den Konsens aufnehmen und gleichzeitig die Hardwareanforderungen kaum ändern muss. Durchbruch bei der Unheiligen Dreifaltigkeit des Staken’01928374656574839201 ist dies wirklich der ZK-Technologie zu verdanken und das ist wirklich führend in der Branche.

3. Verbesserte Sicherheit

Nach der Quantenkryptographie: Ethereum wird Quantencomputing-resistente Kryptographie implementieren, um sicherzustellen, dass das Netzwerk vor der Bedrohung durch Quanten-Computing geschützt ist, und somit den ersten Schritt in Richtung quantensicherer Blockchains machen.

Integration von zkSNARK und zkVM: Der Null-Wissens-Beweis (Zero Knowledge Proof, ZKP) wird durch die Integration von zkSNARK und zkVM in die Ethereum-Blockchain weiter verbessert, um die Privatsphäre, Skalierbarkeit und Sicherheit zu erhöhen.

SNARKifizierung der Blockchain: Ethereum wird RISC-V nutzen, um die Blockchain zu SNARKifizieren. Dieser Prozess verbessert die Effizienz und Skalierbarkeit der Beweisgenerierung. SNARKs sind eine kompakte Form des Null-Wissens-Beweises, die es einer Partei ermöglicht, den Besitz von Informationen nachzuweisen, ohne Informationen offenzulegen oder jegliche Interaktion zwischen dem Beweiser und dem Prüfer zu erfordern.

Kurz gesagt können wir es wie folgt zusammenfassen: Machen Sie das gesamte Ethereum-Netzwerk direkt ZK-verifizierbar.

Verbesserte Zufälligkeit: Ethereum wird auch eine starke Zufälligkeit einführen, um die Fairness bei der Auswahl wichtiger Netzwerkprozesse wie Prüfer zu gewährleisten.

MEV-Risiko senken: Eine bessere Überprüfung der Abwehrkräfte kann die Verbreitung von Sandwich-Angriffen und anderen Arten von Bot-Überflutungen maximal reduzieren.

4. Arbeitsprinzip

Seit der Festlegung des Designs der Ethereum-Konsensschicht (Beacon Chain) haben Kryptographen bedeutende Fortschritte in SNARK gemacht. Durch die SNARKisierung der Zustandsübergangsfunktion von Ethereum (dh Prüfer, um eine korrekte Sicht auf die Blockchain aufrechtzuerhalten und integrierte Zustandsänderungsnachrichten) können 4-Sekunden-Slots und eine einzelne-Slot-Endgültigkeit erreicht werden.

Einerseits kann die Reduzierung der Blockproduktion und der Endzeit die Wartezeit auf ETH-Transaktionen auf L1 verringern, was sich positiv auf das Benutzererlebnis auswirkt.

Auf der anderen Seite kann es auch durch die ferngesteuerte Block-Neuordnungsstrategie das potenzielle Wert, der aus dem Handel gewonnen wird, beseitigen und die technischen Schulden der Konsensschicht reduzieren.

Darüber hinaus wird die SNARK-Verarbeitung das Ethereum-Netzwerk gegen Quantenresistenz schützen, was eine wesentliche Funktion für die zukünftige Blockchain ist.

Beam Chain wird die Ethereum-Upgrade in mehreren Aspekten vorantreiben:

Um die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen: Die ETH-Beam-Kette wird die Sharding/Aufsplitterung-Technologie verwenden, um Daten in kleinere Teile (Shards) aufzuteilen, um mehrere Transaktionen gleichzeitig zu verarbeiten. Dies wird Engpässe bei den Transaktionen reduzieren und die Transaktionszeit verkürzen.

Sicherheit gegen Quantencomputer: Ethereum wird modernste Verschlüsselungstechnologie nutzen, um die Sicherheit des Netzwerks selbst vor zukünftigen leistungsstarken Quantencomputern zu gewährleisten.

Integration mit der ETH-Roadmap: Beam Chain ist kein eigenständiges Netzwerk, sondern eine integrierte Phase der zukünftigen 5 Erweiterungs- und Sicherheitsverbesserungsmaßnahmen der ETH-Roadmap.

5. Bedeutung

Für die Fähigkeit von Beam Chain, mit der zunehmenden Dezentralisierung von Ethereum aufzusteigen, ist dies von entscheidender Bedeutung - es kann die Skalierbarkeit von Ethereum verbessern, Transaktionskosten senken und die Gesamtsicherheit erhöhen, um das Netzwerk im Laufe der Zeit für mehr Benutzer und komplexe Anwendungen zu unterstützen.

Ein weiterer Vorteil von SNARK-basiertem Proof ist, dass es ermöglicht, dass normale Staken’ Teilnehmer mit Standard-Hardware die oben genannten Leistungsvorteile erreichen können. Wenn der Staken’ Schwellenwert von 32 ETH auf 1 ETH reduziert wird und die Netzwerkleistung verbessert wird, wird auch die Dezentralisierung der ETH-Community von Staken’ verbessert.

Besonders Drop hat eine niedrige Schwelle, wenn es mit einigen relevanten Hardwaregeräten wie dem eNode von Ebunker kombiniert wird, um Heimprüfergeräte für tausende von Haushalten zugänglich zu machen. Ethereum bleibt immer noch die öffentliche Blockchain mit den meisten Nodes und der größten Dezentralisierung weltweit.

Obwohl die Vision der Beam Chain nicht sofort zu einer Veränderung von Ethereum führen wird und auch die langfristige Roadmap nicht wesentlich verändern wird, ändert sie die Prioritäten in der Roadmap-Entwicklung, beschleunigt die Entwicklung bestimmter Komponenten (zum Beispiel setzt die aktuelle Roadmap wichtige Upgrades für das Jahr 2029 fest, während die Beam Chain möglicherweise die Ankunft wichtiger Upgrades beschleunigen wird).

Wenn Beam Chain genügend Unterstützung von der Community erhält, können Entwickler im nächsten Jahr Spezifikationen erstellen und im Jahr 2026 produktionsreifen Code von Entwicklungsclient-Teams schreiben, der im Jahr 2027 getestet und schließlich sicher auf der ETH-Hauptnetzwerk bereitgestellt werden kann. Obwohl die Umsetzung von Beam Chain noch weit entfernt zu sein scheint, sind diese Sicherheitsmaßnahmen für eine Dezentralisierung und Open-Source-Software äußerst notwendig.

Zusammenfassend löst Beam Chain durch den ZK-Ansatz auf einen Schlag die vergangene “Technikschulden”. Diese Verbesserungen sollten die L1-Funktionen von Ethereum deutlich verbessern, während die “weltweite Dezentralisierung” erhalten bleibt.

Gleichzeitig wird die langfristige Lösung der quantenresistenten Einbettung von neuen Denkansätzen die Konsensschicht von Ethereum in den “Wartungsmodus” versetzen, um sicherzustellen, dass Ethereum in den nächsten Jahrzehnten sicher, effizient und anpassungsfähig bleibt und zukünftige Innovationen ermöglicht, ohne eine umfassende Neugestaltung.

Ethereum continues to make long-term layouts tirelessly, which is exciting news for the blockchain industry as a whole. This also allows us to maintain an optimistic foundation for Ethereum in today’s booming market.

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