一文了解區塊鏈模塊化的破局之路

2022-12-09 15:12:50

一文了解區塊鏈模塊化的破局之路

自 Vitalik Buterin 提出“區塊鏈的不可能三角”這一想法以來已經過去了 5 年的時間，無論是以太坊核心社區還是其他公有鏈的开發者都在努力尋找能开啓下一代區塊鏈的鑰匙。

在 V 神的文章“終局遊戲（Endgame）”中，他描述了他認為的以太坊的最終形式，V 神花了很大的筆墨描述了一個由 rollup 和數據可用性層（DA）構建的新以太坊。這無疑在一定程度上指出了以太坊在未來十年的破局之道——那就是模塊化。事實上，無論是以太坊還是新公鏈都已經开始了自己的模塊化之路，同時它們也形成了完全不同的技術路线。

區塊鏈分層

事實上，以太坊本身已經將區塊鏈分成了多個層，但在以太坊 1.0 中，區塊鏈節點其實承擔了所有層的責任。我們可以沿用以太坊的思路將區塊鏈分成四層：

共識層：決定交易的順序、有效性和節點之間的一致性。
數據可用性層：確保數據是可用的（可存儲、可驗證和可用的）。
結算層：解決爭端和橋的功能。
執行層：處理交易。

基於以太坊是“世界計算機”的敘述邏輯，我們可以將區塊鏈的模塊與計算機結構進行比較：

共識層相當於維持分布式計算機集群的共識算法。
執行層相當於計算機的操作系統（實際執行訂單的環境）。
數據可用性層相當於計算機的內存（用於短期數據訪問）。
結算層相當於計算機的 CPU（硬件保證訂單執行的正確性）。

值得一提的是，EigenLayr 項目在進一步劃分共識層方面取得了很大的突破性。EigenLayr 將權益證明共識層的作用理解為負責維護分布式系統的一致性，並通過質押等機制維護網絡的信任。這就進一步就讓共識層形成了兩個子層：

信任層：它由驗證器節點組成，或者說它是由通過質押加入以太坊網絡的硬件實體組成。
一致性層：它通過連接每個節點來保持這個巨大的分布式系統的一致性。

這些層（模塊）為區塊鏈的模塊化發展提供了基礎，這也進而形成了主鏈的各種拆解方案。

項目映射

在我們上面提到的關於層的邏輯中，信任是從共識層逐漸傳遞到執行層的，因此劃分模塊的核心是在不損害原有信任體系的前提下，盡可能地減輕主網的負擔。

安全的 rollup

顯然，首先被拆解的是信任系統末端的執行層。因此，基於以太坊的各種 rollup 應運而生。基於欺詐證明的 Optimistic rollup 和基於有效性證明的零知識證明 rollup 都將執行層交給了鏈下，同時將結算層、數據可用性層和共識層交給了主網，當然這是最直觀的解決方案。

我們稱之為安全的 rollup，簡單來說，我們可以把它理解為由第一層主網保護的 rollup。這個名字來自於以太坊官方文檔中對擴容的描述：

對於一些解決方案來說，第二層網絡的實例在將它們錨定到第一層主網之前，會將它們分批成組，之後它們會被第一層主網保護起來，不能被改變。在不同的第二層網絡技術和實施方案中，如何做到這一點的細節有很大的不同。

然而，分解往往意味着“連接“的問題：目前大多數主流的 rollup 都掌握着交易排序的中心化權力。由於排序器是連接執行層和主網的重要組件，它的中心化必然會提高系統的效率。然而，交易排序權的高度中心化所形成的“黑暗森林“讓人們不可避免地擔心礦工可提取價值（MEV）攻擊（Shutter Network 正在努力通過引入閾值加密使排序器變得不可信任）。

主權 rollup

目前以太坊上的 rollup 直接將他們的區塊發布給基於以太坊虛擬機（EVM）的智能合約，這也被稱為橋合約。該合約有效地實現了 rollup 的鏈上輕客戶端，接收塊頭並處理欺詐或有效性證明。在這個模型中，我們認為以太坊被奉為 rollup 的耦合結算層，其中 rollup 是以太坊的“子鏈（baby chain）“，而不是一個有自己權利的獨立鏈。

我們可以在這打個不太恰當的比方，只分離執行層的以太坊 rollup 就像是只能進行“搬磚“（計算）而無權參與最終遊戲（結算）的“工人”。磚頭的堆放方法和順序仍由主網決定。Celestia 的設計顯然為 rollup 贏得了更多權力：它定義了一個新的模塊化分區：即主權 rollup。

Celestia 上的主權 rollup 不把他們的區塊發布到智能合約上，而是直接作為原始數據發布到鏈上。Celestia 共識和數據可用性層不解釋或執行任何計算，也不為 rollup 運行鏈上的輕客戶端。

Danksharding

無論是 Danksharding 還是數據分片的原始方案，本質上都是為了解決數據可用性層的問題。在模塊化區塊鏈的背景下，Danksharding 顯然增加了以太坊主網承擔數據可用性層的能力。

一方面，它將一些數據可用性層的責任委托給 rollup，這顯然是對 rollup 最終性的改進。另一方面，數據可用性採樣將大大提升主網的驗證能力，從而進一步釋放主網的性能。

在 Danksharding 分叉之後，以太坊主網承擔了部分審核數據可用性的權力，而 rollup 除了執行層原有的職責外，還承擔了數據可用性層的權力。

EigenLayr

EigenLayr 將以太坊的信任層從整個網絡中剝離出來，並試圖在信任層上建立一個獨立的層——EigenLayr。這一層依靠以太坊信任層網絡（或以太坊巨大的質押資本），為基礎設施或中間件服務商提供一個可以自由建立共識和應用的平臺。

其中，如何連接以太坊信任層和 EigenLayr 是整個設計的核心。EigenLayr 巧妙地提出了一個新概念——Restaking（重新質押）。以太坊上的質押節點可以自愿選擇加入 EigenLayr。此外，有更多性能要求的中間件或基礎設施服務提供商也可以選擇在 EigenLayr 上建立自己的網絡。

EigenLayr 的分離方案相當於只“借用“了以太坊的信用（共識）基礎。基於這種設計，我們可以看到建立一個新的主權鏈或建立一個基礎設施網絡的可能性。

Arweave

我們可以發現，在可預見的未來以太坊模塊化的道路上，主網仍然要保持對共識層的控制。

同樣在以太坊模塊化的道路上，Arweave 顯然是獨一無二的。它跳出了以太坊的敘述邏輯，建立了一個基於存儲共識的設計範式。在 Arweave 的設計中，主網作為整個圖靈機的紙帶，在底層記錄這些狀態和修改狀態的交易，最終實現了存儲和計算的分離。

Arweave 重新定義了我們的模塊化分割。它使用數據可用性層來確保共識，而執行層和結算層則被留在鏈下。當然，它所付出的代價是，為了獲得最新狀態數據的有效性保證，用戶需要下載所有歷史狀態數據，並在本地進行鏈下計算前進行驗證計算，這顯然會造成很大的效率問題（KYVE Network 正在努力解決這部分工作產生的低效率問題）。