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詳解區塊鏈分層結構:不同開發框架的核心特征與價值_CEL:ENSP

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原文標題:《A&T View:Danksharding, Celestia 以及區塊鏈分層結構》

撰文:?Todd

區塊鏈分層結構 = Disaggregated Blockchain Layers = DBL

當前的市場中,關于 DBL 的敘事,不僅有 Celestia,更有 Danksharding,而后者標志著 Ethereum 正式進入模塊化時代。

相較于 Monolithic Blockchain,DBL 是一種更優秀的范式,也是當前區塊鏈底層架構的主流趨勢;

雖然都是 DBL,但 Danksharding 和 Celestia 的設計理念存在著本質的區別:Danksharding 最大程度的延續了以太坊的「安全性」V.S. Celestia 用一定的安全性交換到了一些極為重要的 「自由度」;

眾所周知,基于 DBL 搭建的鏈通常在擴容和可定制兩方面具備顯著的優勢,但這里還想強調「Sovereignty」(自定義特性的一種進階特性,鏈的運行方對鏈的狀態擁有獨立的控制權),這個特性對那些大社區型項目很重要;

不同的 DBL 設計在擴容性(Scalability) / 安全性(Security) / 主權性(Sovereignty) / 工程量(Ease of Development) 方面有不同的表現(詳見圖 1);

Celestia 的架構更適合大項目&大社區,他們有能力支撐 Sovereignty;以太坊的各種架構對于新&工具類項目來說是最好的選擇,因為有最強的安全支撐和大量的用戶流量。

區塊鏈分層結構(感謝@polynya,個人認為這個說法比模塊化區塊鏈更準確)意味著將計算 / 存儲 / 共識這區塊產生的三大基本步驟拆分成相對獨立的三層,當前主流區塊鏈架構為非分層結構,即計算 / 存儲 / 共識三部分均有同一批節點來執行。

?計算層(又名 Execution Layer):負責執行用戶提交的交易,理論上這一層可支持任意的執行架構;

?共識層(又名 Consensus Layer):負責對運行了一段時間后區塊鏈的狀態進行確認;

CoinShares宣布進行總金額最高約240萬美元的股票回購:2月25日消息,歐洲最大的加密資產管理及投資機構CoinShares宣布將在納斯達克斯德哥爾摩市場進行總金額最高2500萬瑞典克朗(約240萬美元)的股票回購。

根據CoinShares最新披露,在2月17日至2月23日期間已經回購了總計5876股,截至2023年2月24日,該公司持有自有股份為263706股。[2023/2/25 12:28:45]

?存儲層(又名 Data Availability,DA):確保相關數據的可用性&正確性。

擴容能力 YYDS!

如果不想在不可能三角上做出任何妥協,但又要提升 Monolithic Blockchain 的性能,那只能寄希望于更好的硬件支持。

不幸的是,現在的硬件好像還無法支持這樣的要求(?建議閱讀?Vitalik 的闡述?)

Celestia Co-Founder Mustafa Al Bassam 對擴容性極其深刻的解釋

而 DBL,作為一種新的范式,讓我們可以在不妥協 / 盡可能少的妥協情況下實現對區塊鏈的擴容,其背后的邏輯如下:

DBL 結構下的節點只需要專注于存儲 / 計算 / 共識三項中的一部分,工作量大幅下降,所以更多的硬件設備可以支持節點運行,即在面臨更大的區塊容量時,仍能保證網絡的安全性。

可定制能力也很重要,甚至比擴容能力更有價值!

zkVM、uVM,我們已經看到在以太坊 L2 這個層面,有項目突破了 EVM 限制并進行了各自的定制!

而 Celestia 無疑在可定制化這條路上走的更遠:節點可以通過單方面分叉的方式來升級他們的版本,并用他們自認為合理的方式來解讀底層交易數據。

圖 1,1~5 分的評分越高代表著該方案在此項的表現越好

DEX聚合器ParaSwap發布社區治理提案,擬引入“社會托管系統”:9月22日消息,DEX聚合器ParaSwap發布社區治理提案,擬引入“社會托管系統”(social escrow system),旨在將PSP 2.0費用返還給為ParaSwap DAO提供價值的用戶,比如將累積的費用自動用于獎勵協議,從而讓ParaSwap成為社區公共產品。[2022/9/22 7:13:17]

考慮到 Celestia 進一步細化了分層架構,這里將以太坊的共識層進一步拆分:

?Txs Sequence Consensus(交易順序共識層):這一層負責對整個 P2P 網絡中所有已支 付 Gas Fee 的交易進行先后排序;

?Global State Consensus(全鏈狀態共識層):這一層負責對執行所有有效交易后的鏈的狀態進行共識;

這兩部分在以太坊中是在一層內完成的,被稱為 Consensus Layer(共識層)。

在這樣的一套分析框架之上,我們對每一個開發框架的核心特征與價值進行了一些闡述:

代表項目:Optimism, Arbitrum, StarkNet, Zk-Sync, Scroll, Fuel

此類方案可以稱之為是分層擴容的開端(Nervos 的確是更早的,但在市場普及方面較弱):外置一個 Execution Layer,并將這 Execution Layer 最終的共識交付給 Ethereum 一層來完成;

設計的好處:通過分攤固定成本 以及 一些壓縮技術,來降低存儲交易數據的成本。

代表項目:Anytrust (by Offchain-labs), ZkPorter (by Matter Labs)

作為 Rollup 的一種變體,Validium 方案的 DA 層不再交由 Ethereum 負責,而是通過一些鏈下的結構來提供 DA 支持。

觀點:DeFi行業需要一款“殺手級應用”來實現主流采用:8月10日消息,Ripple Lab的DeFi市場負責人Boris Alergant在參加Blockchain Futurist Conference圓桌討論時表示,消費者需要一款“殺手級應用”,才能將DeFi行業提升到吸引主流受眾的水平。

與會者的普遍看法是,中心化金融機構最終將推動DeFi走向主流采用。Alergant表示,增長可能來自用戶友好的CeFi應用程序,該應用程序提供DeFi服務渠道:“對于普通用戶來說,你告訴你媽媽如何出去在Aave或ETH上質押,這是一個過程。她不知道如何使用MetaMask,但她想以某種方式產生該收益。她想交易,但不知道怎么做。所以我認為機構采用是其未來發展方向,而機構將使消費者的殺手級應用程序真正將加密貨幣和DeFi提升到一個新的水平。”(Cointelegraph)[2022/8/10 12:15:17]

較 Rollup,Validium 擁有更高的擴容性(區塊有限的空間不再需要存儲 DA 相關的數據),但同時也舍棄了一定的安全性(畢竟 DA 層的安全性不再由 Ethereum 來保障);

目前市面上的 Validium 在 DA 層的選擇上有不少方案(DA 委員會,監督者等),均不同程度上的削弱了安全性,但整體上的安全性較 Rollup 是顯著削弱。

代表項目:難度太大,目前只此一家,別無分號

作為目前 ETH 2.0 最新的設計方案,Danksharding 在「DBL」這條路上走的比 Rollup 和 Validium 更遠:

?將 DA 獨立成一層(比 Rollup 更高效),但又仍在 Ethereum 的安全范圍內(比 Validium 更安全);

Txs Sequence Consensus 和 Global State Consensus 已分拆成先后兩步驟來進行(雖然仍放在一層內去執行),從而大幅降低了 Global State Consensus 的門檻;

數據:持有超1千枚BTC地址數量跌至4個月低點:7月6日消息,Glassnode數據顯示,持有超1000枚BTC的地址數量跌至4個月低點,地址數量為2,195。[2022/7/6 1:54:58]

設計的好處:能夠在不降低整個區塊鏈網絡安全性的情況下推行大區塊(代表著更高的擴容能力)。其邏輯在于讓驗證節點能夠只驗證所有交易中的一部分(即區塊大一些不會給驗證節點帶來額外負擔)

如果對 Danksharding 的細節感興趣,可以參閱?Delphi Digital 的闡述

作為徹底帶火 DBL 概念的設計,Celestia 的基礎理念極為新穎:Celestia 只負責 DA 層和 Txs Sequence Consensus

代表項目:暫無

這是 Celestia 最原始(你也可以稱為基礎)的架構,即 Celestia 只管 DA 和 Txs Sequence Consensus ,而再往上的兩層 Global State Consensus 和 Execution 則可自由發揮。

之所以稱之為 「Sovereign Chain」 ,源于鏈(當然也可以是個 Rollup)的運行者能夠在 Global State Consensus 上自由發揮,即網絡在某個時刻的最終狀態由鏈的運行方獨立說了算(而不是像 Ethereum 的 Rollup 的最終狀態由 Ethereum L1 的節點共識決定):我們把這種對鏈的最終狀態擁有獨立決定權的情形稱為擁有主權,Sovereign。

當然,你需要注意到主權鏈的最終安全性其實不完全享受 Celestia 的保護,例如這樣的情形:

當 Sovereign Chain 的運行方只執行了被 Celestia 記錄交易中一部分的時候,Celestia 是無法強制要求主權鏈進行修正的;

即便 Sovereign Chain 能夠通過欺詐證明 / 有效性證明來盡可能避免鏈運行者的作惡行為,但這樣的設計依然完全依賴于 Sovereign Chain 這一層的執行者來實現,即?安全性很大程度上取決于 Sovereign Chain 自身,無法完全依賴于 Celestia,更不會像 Ethereum 框架下的 Rollup 能夠沿襲 Ethereum 極強的安全性。

三井物產宣布投資清潔能源礦企Crusoe Energy:5月25日消息,日本綜合商社三井物產(Mitsui)宣布認購美國云計算服務提供商Crusoe Energy Systems LLC母公司Crusoe Energy Holdings Inc.的股份。作為Crusoe Energy的戰略合作伙伴,三井物產將促進與Crusoe Energy在海外市場的合作。

據此前報道,清潔能源礦企Crusoe Energy以17.5億美元估值完成3.5億美元C輪融資,G2 Venture Partners領投。[2022/5/25 3:40:49]

但我依然很推崇這樣的架構,即便是與其他 Celestia 系列的架構相比:

?鏈的節點可以自由地選擇以不同的方式來解析底層數據,包括在不分叉的情況下升級他們的客戶端,例如:?如果一個鏈的社區中兩個團體對區塊大小有不同的想法,這兩個團體完全可以獨立更新成不同的客戶端到以達到獨特的需求,但這兩個團體仍可以得到唯一正確的結果;

?更重要的是鏈的社區能夠對鏈的情況擁有絕對的話語權,作為對比,Ethereum 框架下的 Rollup 的行為受制于 Ethereum L1 社區的共識。

代表項目:Cevmos, dYmension, Eclipse

Execution Rollup 的設計是在 Celestia 的基礎之上搭建了一個通用的 Global State Consensus 層(這里稱為 Hub,前述 Cevmos 等幾個代表項目均是此層的表達),而開發者可以以這個 State Consensus Hub 作為基礎來搭建多個 Rollup;

這套設計某種意義上和以太坊現在的 Rollup 框架有些類似:

?Rollup(Execution Rollup)綁定 Ethereum(Cevmos, dYmension, Eclipse)來實現 Txs Sequence Consensus & Global State Consensus (Cevmos 等提供 Global State Consensu,Txs Sequence Consensus 由 Celestia 提供);

相較于前面的一些方案,這套進一步降低了開發&運營一個 Rollup 的工作量:

?比 Sovereign Chain 少開發&運營一個 Global Consensus Layer;

?比 Currnet Rollup 少支付一個費用高昂的 DA 層;

但需要注意的是這個方案相較于 Sovereign Chain 缺失了很大一部分可定制化能力,即基于此框架打造的 Rollup 通常只能選擇其下層的 State Consensus Hub 給定的幾個開發框架,且主權性并不具有。

這樣一套有些 「中間」 味道的設計,某種意義上給區塊鏈領域補充了一種選項,就讓我們拭目以待。

Celestia 和 Ethereum 的夢幻聯動:Celestia 作為 Ethereum Validium 的 DA 層,比 Data Availability Committes 以及 Guardians 等方案更為安全。

如果想要了解不同 DA 層選項的詳細解析,可以查?看?這里

你可能已經發現了:Danksharding(包括其他的 Ethereum 系列產物)都是讓 Ethereum Becon Chain ( 也可以說是 L1 結構 ) 來負責 Global State Consensus,而 Celestia 系列的任意框架中并不會由 Celestia 自身來負責這部分。

以下是我個人歸納的一些可能的原因:

?Danksharding:作為最去中心化的區塊鏈(暫不考慮 BTC 網絡),Ethereum 擁有全網最棒的安全性&魯棒性,所以我們看到 Danksharding 在盡快的延續這部分價值。

?Celestia:考慮到現在(大概率也包含未來)已幾乎不可能再有網絡能夠積攢到與 Ethereum 匹敵的去中心化節點數量,且市場也并不需要第二個 Ethereum,Celestia 選在在安全性上作出了一定的妥協,以換取了更多的自定義能力以及主權性。

作為 DBL 方向比 Rollup 更早的先行者,Nervos 在 2018 年便發布了分層架構宣言:

The Nervos Network has a layered architecture, with a single Layer 1 blockchain, the Nervos Common Knowledge Base (CKB), and many Layer 2 systems. Layer 1 is focused on providing security and decentralization, while developers can construct layer 2 systems (focused on functionality and performance) that are securely rooted in and interoperable with the Layer 1 CKB.

雖然從圖上來看與 Current Rollup 極為相像,但 Nervos 在 L1 層面選擇了 UTXO(而非以太坊的賬戶模型):

?眾所周知在 UTXO 之上開發智能合約十分困難,這也的確拖慢了整個生態的發展進程,但好在近期 Nervos 推出了第一個支持 EVM 兼容智能合約的 L2;

?也不是只有缺點,UTXO 在并行計算層面相較賬戶模型有顯著優勢:以 UTXO 為基礎的 L2--Fuel 對外展現了不錯的可能性;

代表項目:SmartWeave,Ever.Finance

P.S. 這里的 DA 比較特別:Arweave 不僅會存儲交易信息,同時也會存儲應用最新版本的代碼

這個設計利用了 Arweave 來作為源生的 DA 層,從而帶來了一個很特別的點:永久存儲的存儲鏈上面搭 DA = 一直存在的 DA!

但此方案也存在著明顯的缺失:

Arweave 作為存儲鏈,只會確保信息能夠正確存儲,而不會查驗被存儲信息的真實與否,而這意味著 Arweave 并不會提供 Txs Sequence Consensus,即基于 Arweave 搭建的智能合約鏈需要自己負責 Txs Sequence Consensus,Global State Consensus 以及 Execution 這三部分。

SmartWeave 作為 Arweave 官方推出的智能合約開發框架,讓開發者可以進行智能合約級別的開發;

而 Ever.Finance 則是 SmartWeave 的抗 DDoS 優化版本。

Polygon 也在 DBL 方向提出了 Avail,作為一種對 Polygon 生態開發者的可選項的補充:

?架構與 Execution Rollup 類似,Avail 提供 Celestia 的功能,而 State Consensus Hub 則由 Polygon 來承擔,開發者可在其上建立自己的 Execution Rollup。

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