Beam Chain は Devcon Summit の最大の発表であり、イーサリアムに 9 つの主要なアップグレードを導入します。しかし、ほとんどの人はこれらのアップグレードをよく理解していません。この記事は、これら 9 つのアップグレードをよりよく理解するのに役立ちます。

ビーム チェーンは、イーサリアム コンセンサス レイヤー (CL) を再設計するという Justin Drake の提案です。具体的なアップグレードについて詳しく説明する前に、イーサリアムのコンセンサス層が実際には何なのかを簡単に見てみましょう。

すべての Ethereum ノードは、実行クライアントとコンセンサス クライアントという 2 つのコンポーネントを実行します。

コンセンサスクライアントは、ブロックチェーン内の次のブロックが何になるかについて「合意」するためにノードによって使用されます。 32 ETH をステーキングして、3 番目のコンポーネントであるバリデーターを追加できます。バリデーターは、プルーフ・オブ・ステーク アルゴリズムを通じて新しいブロックを提案し、報酬を受け取ります。

では、なぜイーサリアムのコンセンサス層を再設計する必要があるのでしょうか?

現在、CL にはいくつかの問題があります。

これら 9 つのアップグレードは 3 つのカテゴリに分類できます。

次に、各アップグレードについて個別にまとめます。

アップグレード 1: 検閲への耐性

現在のブロックの作成は非常に集中化されています。 2 つの主要なブロック ビルダー (Beaver Build と Titan Build) が、ほぼすべての Ethereum ブロックを占めます。

次に、各アップグレードについて個別にまとめます。

アップグレード 1: 検閲への耐性

現在のブロックの作成は非常に集中化されています。 2 つの主要なブロック ビルダー (Beaver Build と Titan Build) が、ほぼすべての Ethereum ブロックを占めます。

これらのビルダーは、生成するブロック内のトランザクションを任意に含めたり、除外したり、並べ替えたりして、MEV の観点から利益を最大化する方法でブロックを作成します。

現在、あなたのトランザクションがこれら 2 つのブロック ビルダーに反する場合、彼らはあなたのトランザクションをブロックから除外し、トランザクションを審査することを選択する可能性があります。

EIP-7805 で提案されているこのアップグレードは、バリデーターがメモリプールからトランザクションを選択し、包含リスト (IL) を介してそれらのトランザクションを強制的に含めることができるようにすることで、イーサリアムの検閲耐性を強化します。IL は、ブロックをネットワークに含めるためにビルダーが従わなければならないルールです。

Beam Chain のアップグレードでは、スロットごとに 16 個のバリデーターが、ブロック ビルダーに含める必要があるトランザクションのリストを作成します。これは、ブロック ビルダーがトランザクションをレビューする機能を持たなくなったことを意味します。

アップグレード 2: SegWit

認証者提案者分離 (APS) は、立会とオークションの実行などの提案を分離します。

バリデーターは自分自身でトランザクション ブロックを構築できますが、ほとんどのバリデーターは「MEV ブースト」と呼ばれるものを使用して、ブロックの構築を他の人 (通常は Beaver Builder または Titan ビルド) に渡し、バリデーターに料金を支払います。

これら 2 つの当事者は次のように呼ばれます。

現在、この 2 つは分離されています。つまり、バリデーターはプロポーザーからのブロックを受け入れますが、信頼できる中間リレーラーを通じて集中化されています。

Flashbot のような中継者は「仲介者」として機能し、ブロックを販売したいバリデーターと収益性の高いブロックを作成したいブロックビルダーの間の取引を促進します。

APS は、分散型の方法で検証者と提案者の間の分離をイーサリアムに追加または「埋め込む」アップグレードであり、Flashbot などの中継者の集中化リスクを軽減します。

この分離を実現する 1 つの方法は、誰でもチケットを購入できるシステムを実装し、将来のブロックを作成する権利を獲得するチャンスを与えることです。

アップグレード 3: スロットの高速化

ビームチェーンではスロットが12秒から4秒に変更されます。

スロットは、バリデーターが新しいブロックを提案し、他のバリデーターによる同意を得られる期間です。

スロットが高速になると、トランザクションのファイナリティが高速になり、トランザクション スループットが向上します。

アップグレード 4: よりスマートな発行 (ステーキングキャップなど)

発行曲線は、新しいETHが時間の経過とともにどのように作成され、配布されるかを示します。

現在のところ：

ETHはネットワーク活動に基づいてインフレとデフレの間を移動します。たとえば、特定の時間中に、トランザクションで消費されるよりも多くの ETH 報酬が発行されるため、ETH が高騰していることがわかります。

ETHはネットワーク活動に基づいてインフレとデフレの間を移動します。たとえば、特定の時間中に、トランザクションで消費されるよりも多くの ETH 報酬が発行されるため、ETH が高騰していることがわかります。

発行を変更すべきかどうか、またどのように変更すべきかについてはコミュニティで多くの議論がありますが、Justin Drake は Beam Chain のデモ中にステーキングの上限について言及しました。ステーキングキャップは、バリデーターにより予測可能な報酬を提供するために、ステーキングできる ETH の最大量を設定します。これはおそらく ETH を減らすことを目的としています。

アップグレード 5: バリデーターの小型化

現在、イーサリアムの個人バリデーターになるには 32 ETH を購入する必要があります。現在の価格に換算すると約100,000ドルになります。

Beam Chainは、これを1 ETHに減らすことを提案しています。これは、現在ステーキングされているETHの約40%を管理しているLIDOやCoinbaseのような流動性ステーキングプロバイダーの集中化の問題の一部を解決するのに役立ちます。

報酬を受け取るためにバリデーターを実行したいが、32 ETH を持っていないユーザーは、このアップグレードの恩恵を受け、わずか 1 ETH でバリデーターノードを実行できるようになります。

次のアップグレード（Pectra）では、ステーカーは32ETHを超え、最大2048ETHをステーキングできるようになります。これは、ユーザーが Beam Chain 上で 1 ～ 2048 ETH をステーキングできることを意味します。

Justin 氏は、Orbit ステーキング手法について言及しました。これは、大きなバリデーターがより頻繁に選択され、小さな報酬を頻繁に受け取る一方、小さなバリデーターはより頻繁に選択されませんが、より大きな報酬を受け取るシステムを表しています。

アップグレード 6: ファイナリティの高速化 (3 スロット FFG など)

現在、イーサリアムはトランザクションを完了するまでに約 15 分 (64 スロット) かかります。

シングル スロット ファイナリティは、この時間を 1 スロットに短縮する方法として提案されていますが、より新しい提案である 3 スロット ファイナリティは、投票ラウンドと並行して実行されるため、実際には高速になる可能性があります。

これは、トランザクションが 15 分ではなく 36 秒で完了することを意味します。これは、DeFi アプリケーションやクロスチェーン/相互運用性プロトコルなど、L1 ファイナリティに依存するサービスにとって特に重要です。

アップグレード 7: チェーンスナーク化

Beam Chain は、(安全な ZK 証明である ZK-SNARK を使用して) コンセンサス層を「卑劣化」することを望んでいます。ジャスティン・ドレイクはそれを「ZK時代」と呼んでいます。

具体的には、Beamchain は次の目的で ZK-SNARK を使用することを推奨しています。

具体的には、Beamchain は次の目的で ZK-SNARK を使用することを推奨しています。

ここでの ELI5 は、ZK テクノロジーが過去 5 年間で大きな進歩を遂げたという事実を指しており、イーサリアムはそれをコンセンサス層と実行層の両方でネイティブに展開することを望んでいます。

アップグレード 8: 量子セキュリティ

現在、量子コンピューターは、秘密鍵を解読したり、トランザクションの署名を偽造するショールのアルゴリズムなどの方法を使用したりするなど、イーサリアムの一部を解読できます。

量子コンピュータは今後 10 年以内に利用可能になる可能性が高いため、ビーム チェーンの提案は、ポスト量子セキュリティを備えたハッシュ署名などの方法を使用して、将来のポスト量子世界にイーサリアム セキュリティを提供することを目指しています。

アップグレード 9: 強力なラ​​ンダム性

最後に、ビーム チェーンのアップグレードでは、VDF (Verifiable Delay Function) と呼ばれる新しいプリミティブを使用してランダム性のソースを構築する方法が提案されています。

Justin Drake は 2018 年にこれについて話し、これは次のような用途に使用できると述べました。

コンセンサス層 - バリデータをランダムに選択するなど。

アプリケーション層 - たとえば、検証可能なランダム性を提供するオペコードを公開します。

これは、Chainlink や Pyth VRF などのサードパーティ サービスがなければ今日では不可能です。

これら 9 つのアップグレードに加えて、Beam Chain のアップグレードでは、既存の技術的負債と、アップグレード後に冗長になる不要なコンポーネントの大部分もクリーンアップされます。

たとえば、スロットのファイナリティが速いということは、エポックが必要ないことを意味する場合があります。

しかし、ビームチェーンのタイムスパンが長すぎると考える人もいます。しかし、ジャスティンは後に、イーサリアムはこの5年間はアップデートを受け取り続けるだろうと明らかにしました。

ビームチェーンフォークには、イーサリアムへの継続的なアップグレードを含めて5年かかります。