詳解區塊鏈分層結構：不同開發框架的核心特征與價值_ENS

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；

彭博社：Huobi和KuCoin允許使用俄羅斯受制裁銀行發行的借記卡進行交易:2月25日消息，據數字資產數據分析公司Inca Digital發布的報告，Huobi和KuCoin仍然允許人們使用Sberbank等受制裁的俄羅斯銀行發行的借記卡進行加密交易。

Inca Digital首席執行官Adam Zarazinski在接受采訪時表示，這可能違反了美國和歐洲的制裁政策，交易通常涉及USDT。俄羅斯人經常利用USDT將資金轉移到國外。

孫宇晨、KuCoin以及Tether的代表沒有立即回應置評請求。（彭博社）[2023/2/26 12:29:45]

?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。

數據：Blur Bidding Pools TVL突破1億美元，續創歷史新高:2月18日，據defillama最新數據顯示，Blur Bidding Pools TVL突破1億美元，續創歷史新高，截至目前為1.04億美元。

歷史數據顯示，Blur出價池鎖倉量昨日達到8400萬美元，這意味著過去24小時增長超過1600萬美元。[2023/2/18 12:14:49]

圖 1，1~5 分的評分越高代表著該方案在此項的表現越好

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)

比特幣全網未確認交易數量為3.267筆:金色財經報道，BTC.com數據顯示，目前比特幣全網未確認交易數量為3.267筆，全網算力為273.20 EH/s，24小時交易速率為3.16交易/s，目前全網難度為36.76 T，預測下次難度上調2.33%至37.62 T，距離調整還剩9天7小時。[2022/11/13 12:56:31]

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。

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；

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

去中心化穩定幣協議Angle Protocol部署至Arbitrum:7月27日消息，去中心化穩定幣協議Angle Protocol宣布部署其借貨模塊至Arbitrum。 Angle表示，通過其歐元穩定幣agEUR用戶可以獲得一些歐元敞口，不想借入資產的用戶可在Uniswap上購買agEUR或者使用LayerZero將橋接到Arbitrum。[2022/7/27 2:40:48]

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。

Coinbase：SOLANA網絡中斷:6月2日消息，加密貨幣交易所Coinbase：SOLANA網絡中斷。（金十）[2022/6/2 3:57:07]

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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