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从 Beacon Chain 到 Beam Chain速读 Justin 的以太坊共识层新提案

撰文:Tia,Techub News

 

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。

 

 

ZK 化的 Beam Chain

 

过去,以太坊共识经历了从 POW 到 POS 的变更,而在 Beam Chain 的机制里,共识将会有更进一步的更新——完全 ZK 化,即把 snark 应用到整个共识层。

 

Chain snarkification

 

需要强调的是,被 snarkified 的部分只存在于状态转换,但一些基础层面的计算(共识机制在处理事务或状态转换之前所做的逻辑计算)、网络层(节点之间的通信和数据传递)、缓存管理和性能优化则保持不变,不受到 ZK 的影响。

 

Beam Chain 的实现代码(例如使用 Go 或 Rust 编写的 Beam Chain 的核心逻辑和共识算法代码)需要做的工作就是将代码转换为 zkVM 能理解的格式。Beam Chain 的实现代码被编译为 zkVM 的代码格式后,zkVM 可以执行这些代码,读取区块链外部输入,验证状态转换过程的合法性,并生成零知识证明。

 

zkVM 是一个执行零知识虚拟机的环境,它能理解特定格式的代码,以便进行零知识证明的验证。将代码编译成 zkVM 可执行的格式的这一过程可能包括将高层语言(如 Go 或 Rust)转换为一个底层的、中间的格式(如 RISC-V 指令集),然后在 zkVM 中执行。

 

目前,RISC-V 已成为 zkVM 的行业标准。目前有七家公司提供 Risc-v zkVM。

 

Attestation snarkification

 

另一个使用到 snark 的部分是聚合签名(aggregatable signatures),即将多个验证者和见证者(attesters)签名的压缩过程,把大量签名聚合成一个单独的、可验证的证明。

 

我们希望有后量子聚合签名安全性(能抵御量子攻击),因此预计在这里会使用哈希函数。哈希函数具备后量子安全级别,可以用它作为密码学系统的基本组件或基础模块来构建密码学。使用 hash-based snarks,可以将数以千计的签名压缩为一个 proof。这就是后量子聚合签名。并且,这种后量子聚合签名是无限递归的,你可以不断地叠加,将多个聚合签名再度聚合,达到更高的压缩效率,相较于传统 BLS 签名聚合实现了极大的提升。

 

去几个月里,snark 化的哈希函数技术获得了显著提升,通过笔记本电脑就可快速生成证明,并且每秒可完成约 200 万次哈希操作的证明。这种性能突破让后量子安全的聚合签名方案在现实中变得更为实用,为高效的、量子抗性的加密提供了可能。

 

不仅如此,snark 化后的 Beam Chain 让原本复杂的验证、存储、计算过程得到压缩,这使得一系列原本不能直接用于 Beacon Chain 的如 libp2p、ssz、pyspec、protocolguild 等基础设施得以实现。

 

时间线规划

 

 

时间线的规划上,Justin 计划在 2025 年制定规格,2026 年构建,并在 2027 年进行测试。目前,有两家团队愿意开发 Beam Chain 共识客户端,一家为来自印度的 Zeam lambda,另一家为位于南美的 Lambda。

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「胖钱包」理论:最终用户与货币化的机会

数据来源:Dune Analytics @0x Kofi 

直观而言,人们会认为,如果协议被削弱,应用程序也必然变得越来越强大。虽然应用程序肯定会重新获得部分价值,但「胖应用程序」这一理论本身就是简略的。不同垂直应用程序的价值积累方式不同,问题不应该是「应用程序会变得越来越胖吗?」 ,而是「具体是哪些应用程序?」

正如我在《加密货币市场护城河的新框架》所提到,加密应用程序独有的结构差异(可分叉性、可组合性和基于代币获取价值)能够降低新兴竞争对手的进入门槛和成本。因此,尽管少数应用程序拥有一些无法简单复制的属性,但作为加密应用程序,培育护城河并维持市场份额是极其困难的。

「胖钱包」理论:最终用户与货币化的机会

再次回到我们最初的框架:如果一款应用提高了费用,用户是否会转而选择更便宜的替代品? 我认为 99% 的应用都会有这个问题。因此,我预计大多数应用将难以捕获价值,因为开启收费开关必然会导致用户转向下一个提供更丰厚激励的无差异应用。

最后,我认为人工智能代理和求解器的兴起对应用程序的影响与对协议的影响类似。鉴于代理和「求解器」主要针对执行质量进行优化,我预计应用程序也将被迫在吸引代理流方面展开激烈竞争。虽然从长远来看,流动性网络效应应该会形成赢家通吃的局面,但在短期和中期内,我预计应用程序将经历一场逐底竞争。

这就引出了一个问题,如果协议和应用程序都不断削弱,那么价值将在哪里重新聚合?

「胖钱包」理论

最简单的答案是:谁拥有最终用户,谁就是赢家。虽然理论上,这可以是包括应用程序在内的任何前端,但「胖钱包」理论认为,没有谁比钱包更接近用户。

钱包主导加密货币的移动用户体验:要了解谁在移动网络中拥有最终用户,最好的试金石是问以下问题:用户最终与哪个 Web2 应用程序交互?虽然大多数用户与 Uniswap 的前端「交互」进行交易,但他们仍然通过钱包应用程序访问此前端。这意味着,如果移动设备主导加密货币用户体验,钱包只会继续加强与最终用户的联系。

「胖钱包」理论:最终用户与货币化的机会

钱包就是用户所在的地方:加密应用本质上是金融。与 Web2 不同,几乎每笔链上交易都是某种形式的金融交易。因此,账户层对加密用户来说至关重要。此外,还有一些钱包层的独特功能:支付、闲置用户存款的原生收益、自动化投资组合管理以及其他消费者用例,例如加密借记卡。

钱包的转换成本高得惊人:虽然从理论上讲,转换钱包就像复制粘贴种子短语一样简单,但对于大多数普通人来说,这仍然是一个心理症结。鉴于用户对钱包提供商的信任程度很高,我认为品牌和「亲和力」是钱包层面护城河的强大来源。再次回顾我们最初的问题:如果钱包提高了费用,用户是否会转而选择更便宜的替代品?答案似乎是:「NO」。MetaMask 钱包内的交换功能收取 0.875% 的费用,但仍然有大量用户使用。 

「胖钱包」理论:最终用户与货币化的机会

链抽象:虽然链抽象在技术上是一个棘手的问题,但更引人注目的解决方案之一是在钱包层解决链抽象问题。我可以通过单个账户余额轻松访问任何链上的任何应用程序,这个想法似乎特别直观。oneBalance、Brahma、Polaris、Particle Network、Ctrl Wallet 和 Coinbase 的智能钱包都在朝着这个愿景迈进。未来,我预计更多的团队将通过钱包层的链抽象来满足用户的需求。

与 AI 的独特协同作用:虽然我预计 AI 代理将越来越多地将区块链堆栈的其余部分商品化,但用户仍然需要授权代理最终代表他们执行交易。这意味着钱包层最适合成为 AI 代理的规范前端。在账户层集成 AI 的\成果还包括自动质押、收益耕作策略等。

我们已经阐述了「为什么」钱包将拥有最终用户关系,那么让我们来思考一下它们将「如何」 将这种关系货币化。

货币化的机会

钱包实现盈利的第一个机会是拥有用户订单流。正如我之前提到的,尽管 MEV 供应链将继续发展,但有一件事将不可避免成为事实:价值将不成比例地归属于拥有最独家订单流访问权的人。

「胖钱包」理论:最终用户与货币化的机会

「胖钱包」理论:最终用户与货币化的机会

「胖钱包」理论:最终用户与货币化的机会 原文作者:Robbi...

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