Es ist bekannt, dass Ethereum aus dem PoW-Bewährungsmechanismus hervorgegangen ist und 2021 erfolgreich auf den PoS-Bewährungsmechanismus umgestiegen ist. In dieser Hinsicht glaubt Justin Drake, der Hauptforscher der Ethereum-Stiftung: Obwohl die Beacon-Chain beim ersten Einführen von PoS sehr effektiv war, hat sie in den letzten fünf Jahren einige „technische Schulden“ angesammelt, da ihr Design die Spitzentechnologien dezentraler Systeme (wie Zero-Knowledge-Proofs) nicht genutzt hat. Daher benötigt die Konsensschicht von Ethereum dringend eine große Überholung.
In einer kürzlichen Rede auf der Devcon in Bangkok kündigte der Ethereum-Forscher Justin Drake einen umfassenden Reformvorschlag für die Ethereum-Konsensschicht an, bekannt als „Beam Chain“.
Dies ist Teil des langfristigen Fahrplans von Ethereum, um die Ergebnisse der aktuellen ZK-Kryptographie-Spitzenleistungen zu nutzen und die Netzwerkkapazität und -leistung erheblich zu erhöhen, ohne ein neues Netzwerk zu starten. Es ist zweifellos eines 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 Ethereum-Hauptnetzes aufgebaut ist und die Transaktionsgeschwindigkeit, Sicherheit und Effizienz des L1-Hauptnetzes erheblich erhöhen wird. Einige interpretieren Beam Chain als Ethereum 3.0, was ein Missverständnis ist, da Beam Chain nur das Konsensschichtproblem löst und die Datenebene (wie Blob-Kanäle) oder die Ausführungsebene (wie die Ethereum Virtual Machine (EVM)) nicht verändert.
Die fünf Kernveränderungen von Beam Chain sind:
1. Schnellere Blockbestätigung: Aktivierung von 4-Sekunden-Slot-Zeiten und Einzel-Slot-Finalität
2. Nicht auf Kosten der Dezentralisierung: Beibehaltung oder Verbesserung der aktuellen Dezentralisierungsgarantien
3. Senkung der Staking-Schwellen: Reduzierung des ETH-Stakings von 32 ETH auf 1 ETH
4. Schutz der normalen Benutzer: Beseitigung von MEV basierend auf Blockneuzusammenstellungen
5. Zukunftsorientiert: Ethereum-Netzwerk mit Quantenresistenz
Die Upgrade-Philosophie und Prinzipien von Beam Chain
1. Erhöhung der Blockproduktion
Höhere Durchsatzkapazität: Beam Chain wird die Blockproduktion auf das Dreifache des aktuellen Niveaus erhöhen, um die Transaktionskapazität von Ethereum zu steigern.
Zensurresistenz: Die Einführung von FOCIL (Fork-Choice-Forced-Inclusion-List) stärkt die Zensurresistenz und stellt sicher, dass Transaktionen nicht leicht von Übeltätern ausgeschlossen werden können.
Ausführungsauktionen & isolierte Validatoren: Validatoren werden Ausführungsauktionen verwenden, um Isolation zu erreichen, wodurch eine stärkere Leistung und Dezentralisierung gewährleistet wird und mehr Benutzer vor MEV geschützt werden können.
Schnellere endgültige Bestätigung: Ethereum wird über Einzel-Slot-Finalität und 4-Sekunden-Blockzeiten verfügen, um Transaktionen schneller zu bestätigen und die Netzwerkeffizienz zu verbessern.
Interessanterweise müssen Börsen nicht mehr auf 1/32, 2/32, 3/32... langsam auf die Blockbestätigung warten, denn in Zukunft kann dies mit einem einzigen Block geschehen.
2. Verbesserung des Stakings
Verbesserung des Ausgabemodells: Änderungen im Belohnungsmodell für Validatoren führen dazu, dass das Staking mehr Erträge bringt.
Reduzierung der Staking-Anforderungen: Unabhängige Validatoren müssen nur 1 ETH staken, was weit unter dem aktuellen Schwellenwert von 32 ETH liegt, wodurch unabhängiges Staking einfacher und zugänglicher wird.
Wir glauben, dass Ethereum, um bei erhöhter Geschwindigkeit mehr Knoten in den Konsens einzubeziehen, die Hardware-Anforderungen nicht wesentlich verändern muss, um das Unmögliche-Dreieck des Stakings zu durchbrechen. Dies ist wirklich den ZK-Technologien zu verdanken, die in der Branche weit voraus sind.
3. Erhöhung der Sicherheit
Post-Quanten-Kryptographie: Ethereum wird Quantenresistenz implementieren, um das Netzwerk vor Bedrohungen durch Quantencomputing zu schützen und den ersten Schritt zur Quantenresistenz in der Mainstream-Blockchain zu machen.
Integration von zkSNARK und zkVM: Zero-Knowledge-Proofs (ZKP) werden durch zkSNARK und zkVM in Ethereum integriert, um Privatsphäre, Skalierbarkeit und Sicherheit weiter zu verbessern.
SNARKifizierung der Blockchain (SNARKification): Ethereum wird RISC-V nutzen, um die Blockchain zu SNARKifizieren, was die Effizienz und Skalierbarkeit der Beweisgenerierung verbessert. SNARK ist eine kompakte Form von Zero-Knowledge-Proofs, die es einer Partei ermöglicht, zu beweisen, dass sie Informationen besitzt, ohne diese Informationen preiszugeben oder eine Interaktion zwischen Beweiser und Verifier zu erfordern.
Kurz gesagt, wir können es so zusammenfassen: Machen Sie das gesamte Ethereum direkt ZK.
Erhöhte Zufälligkeit: Ethereum wird auch starke Zufälligkeit einführen, um die Fairness bei der Auswahl von Validatoren und anderen kritischen Netzwerkprozessen sicherzustellen.
Reduzierung des MEV-Risikos: Eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Zensur kann die Verbreitung von Bots wie Sandwich-Angriffe minimieren.
4. Funktionsweise
Seit der Festlegung des Designs der aktuellen Ethereum-Konsensschicht (Beacon Chain) haben Kryptografen bedeutende Fortschritte in der SNARK-Technologie erzielt. Durch die SNARKifizierung der Statusübergangsfunktion von Ethereum (d.h. die von Validatoren integrierten Statusänderungsnachrichten, um das korrekte Verständnis des Blockchain-Status aufrechtzuerhalten) können 4-Sekunden-Zeitfenster und Einzel-Slot-Finalität erreicht werden.
Einerseits kann die Reduzierung der Blockproduktion und der Finalisierungszeit die Wartezeit positiv auf die Ethereum L1-Transaktionserfahrung auswirken;
Andererseits kann es auch potenzielle Werte, die aus Transaktionen abgeleitet werden, durch eine Fernblock-Neuzusammenstellungspolitik eliminieren und die technischen Schulden der Konsensschicht reduzieren.
Darüber hinaus wird die SNARKifizierung dem Ethereum-Netzwerk Quantenresistenz verleihen, was eine notwendige Funktion für zukünftige Blockchains ist.
Beam Chain wird Ethereum-Upgrades in mehreren Bereichen vorantreiben:
Durch Sharding zur Beschleunigung der Verarbeitung: Ethereum Beam Chain wird Sharding-Technologie verwenden, um Daten in kleinere Teile (Shards) zu zerlegen, um mehrere Transaktionen gleichzeitig zu verarbeiten. Dies wird Transaktionsengpässe verringern und die Transaktionszeiten beschleunigen.
Sicherheit gegen Quantencomputing: Ethereum wird führende kryptografische Technologien nutzen, um sicherzustellen, dass selbst zukünftige Super-Quantencomputer die Sicherheit des Netzwerks nicht gefährden können.
Integration in den Ethereum-Fahrplan: Beam Chain ist kein unabhängiges Netzwerk, sondern eine integrierte Phase im zukünftigen Ethereum-Fahrplan zur Skalierung und Verbesserung der Sicherheit in den nächsten 5 Jahren.
5. Wichtige Bedeutung
Für die Fähigkeit von Ethereum, mit wachsenden dezentralen Anwendungen umzugehen, ist Beam Chain entscheidend — es kann die Skalierbarkeit von Ethereum erhöhen, die Transaktionskosten senken und die allgemeine Sicherheit verbessern, sodass das Netzwerk im Laufe der Zeit mehr Benutzer und komplexe Anwendungen unterstützen kann.
Ein weiterer großer Vorteil von SNARK-basierten Beweisen ist: Sie ermöglichen es normalen Stakern mit Standardhardware, die oben genannten Leistungsverbesserungen zu erreichen. Wenn die Staking-Schwelle von 32 ETH auf 1 ETH gesenkt wird, wird die Dezentralisierung der Ethereum-Staker-Gruppe mit der Verbesserung der Netzwerkleistung ebenfalls verbessert.
Besonders die Senkung der Schwellenwerte, wenn sie mit einigen verwandten Hardware-Geräten wie Ebunker's eNode kombiniert wird, ermöglicht es, dass Haushalts-Validator-Geräte in die Haushalte gelangen. Ethereum bleibt weiterhin die am dezentralisiertesten öffentliche Blockchain mit den meisten Knoten weltweit.
Obwohl die Vision von Beam Chain Ethereum nicht sofort verändern wird und auch nicht seinen langfristigen Fahrplan erheblich ändern wird, wird ihre Annahme die Priorität der Entwicklungsstrategie des Fahrplans verändern und die Entwicklung bestimmter Komponenten beschleunigen (zum Beispiel wurden einige wichtige Upgrades im aktuellen Fahrplan für 2029 festgelegt, während Beam Chain möglicherweise das Eintreffen wichtiger Upgrades beschleunigen könnte).
Wenn Beam Chain genügend Unterstützung aus der Gemeinschaft erhält, können die Entwickler nächstes Jahr mit der Entwicklung von Spezifikationen beginnen, gefolgt von der Erstellung produktionsfähiger Codes durch das Entwicklungskundenteam im Jahr 2026 und den Tests im Jahr 2027, bevor es schließlich sicher im Ethereum-Hauptnetz implementiert wird. Obwohl die Implementierung von Beam Chain noch in weiter Ferne zu liegen scheint, sind diese Sicherheitsüberlegungen für eine dezentral entwickelte Open-Source-Software äußerst notwendig.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Beam Chain durch die ZK-Route das frühere „technische Schulden“ einmalig gelöst hat. Diese Verbesserungen könnten die L1-Funktionalität erheblich verbessern und gleichzeitig das „Weltklasse-Dezentralisierung“ von Ethereum bewahren.
Gleichzeitig werden langfristige Lösungen wie die neu eingeführte Quantenresistenz die Konsensschicht von Ethereum in einen „Wartungsmodus“ versetzen. Dies stellt sicher, dass Ethereum in den kommenden Jahrzehnten sicher, effizient und anpassungsfähig bleibt und zukünftige Innovationen ohne disruptive Neugestaltungen ermöglicht.
Ethereum ist weiterhin unermüdlich in langfristige Strategien investiert, was sowohl für die Blockchain als auch für die gesamte Branche eine ermutigende Neuigkeit ist. Dies ermöglicht es uns, auch in der gegenwärtigen turbulenten Marktsituation optimistisch gegenüber Ethereum zu bleiben.
