ROL:詳解 Celestia“親兄弟”Fuel：模塊化執行層和 L2 有何不同？

作者：念青，鏈捕手

9月初，模塊化區塊鏈Fuel開發商FuelLabs宣布完成由BlockchainCapital和StratosTechnologies領投的8000萬美元融資。此后不久，Fuel緊接著推出面向開發人員的測試網beta-1，開發人員可以任意向其部署合約，無需許可或白名單，用戶也可以與已部署的合約進行交互。

Fuel成了Celestia之后，又一個強調模塊化區塊鏈概念的協議。事實上，Fuel和Celestia可以說是“親兄弟”，兩個項目擁有同一個聯合創始人JohnAdler，他也是OptimisticRollup方案的最早提出者之一。

兩個開發團隊雖然彼此較為獨立，但有交叉的核心成員，因此在技術路線上，兩個模塊化區塊鏈是互補的關系。Fuel的定位是模塊化執行層，而Celestia針對數據可用性和排序進行了優化，它不執行，只處理數據可用性和共識。

Fuelv1最初是用于單一以太坊的L2擴容方案，也是以太坊主網上的首個OptimisticRollup，于2020年底部署。但單純的L2嚴重受主網性能的制約，即使將執行層分割出去，仍然不能達到徹底擴容的目的，這一點，我們從Optimism、Arbitrum等L2協議的gas費上就可以窺見。

Fuel并不滿足于此，試圖通過模塊化的執行層來優化基礎層，并且改進L2的執行狀態，真正實現擴容。其創始人將Fuel定位為“去中心化協調的紐帶”，以探索更強的可組合性。

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一、模塊化執行層和L2有什么區別？

我們都知道，區塊鏈一般承擔了執行、共識和數據可用性這主要的三個功能：

執行：執行交易以更新狀態。

共識：定義狀態并驗證區塊鏈上的所有節點具有相同的狀態。

數據可用性：確保區塊數據已發布到網絡。

在單片區塊鏈中，數據、共識、執行這三層全都混雜在一個網絡中，從數據的驗證到交易的執行都得需通過節點運作。因此，節點要想保持全局復制狀態，就不能保證網絡運行的效率。

例如以太坊，為了保證去中心化，以太坊要求運行完整節點的硬件必須允許消費級硬件，以使任何人都可以成為節點，通過運行一個完整的節點，用戶通過驗證自己來實現對鏈的去信任。安全性是有了保證，但犧牲了網絡的可擴展性。

目前二層擴容中的Rollup方案主要通過將執行層分割出去，適當解決了一部分問題。計算被轉至鏈下處理和執行，然而交易數據仍保留在主鏈上，Rollup對于數據可用性并沒有改進，這意味著Rollup上的Gas費用仍會因為主網擁堵而水漲船高。

此外，OptimisticRollup除了必須支付一層主網的費用來發布數據，還需要付出維護L2上的狀態和執行成本。但目前，Rollup對優化狀態的關注并不多。

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在模塊化時代，區塊空間將不再是稀缺資源，基礎層開始提供更大的存儲空間，因此數據不再成為問題。而狀態和執行將很快作為新的瓶頸被關注。

因此，基于以上問題，Fuel提出了模塊化執行層的概念。

首先，通過輕客戶端和欺詐證明解決可擴展性的問題。Fuel采用的方案類似OptimisticRollup，默認多數節點都是誠實的，所以在發布斷言時，不要求隨附證明其有效性，而是采取欺詐證明的機制來確保L2網絡的正確共識。在假設區塊鏈有效的前提下，輕客戶端只需下載區塊頭并檢查其工作量證明即可驗證交易，而無需下載所有區塊。

因為輕客戶端不需要24/7全天候運行并且不直接與鏈交互，所以計算要求要低得多，運行輕客戶端所需的計算資源和存儲量比完整節點低幾個數量級。

其次，通過新的虛擬機FuelVM改進了EVM低效、浪費資源的執行環境。FuelVM從模塊化執行層角度來考慮可擴展性，?不是從以擴展特定基礎層為主的Rollup出發。推崇計算?不是數據，并盡量減少狀態的使?。

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Fuel專注于成為模塊化區塊鏈中的執行層，這意味著Fuel不實施共識或將區塊鏈的數據存儲在Fuel鏈上。對于功能性區塊鏈，Fuel與其他鏈交互以達成共識和數據可用性，例如以太坊或Celestia。

換句話說，Fuel并不滿足于成為任何單一區塊鏈的L2，只進行“不痛不癢”的降費，而是更加靈活、徹底，既可以成為L2、也可以成為L1、側鏈，甚至是狀態通道。就像Celestia一直強調的擁有“可插拔”的可組合性。

Fuel具體用例如下：

1、作為Rollup或L2

Fuel的模塊化執行層配置本身就類似于以太坊上部署的以Rollup為主的L2，但Fuel的技術方案和Zk、OP的Rollup均有不同，而是可以用作有效性或欺詐證明系統。此外，目前Rollup是為單片區塊鏈堆棧設計的，因此有一定的局限性，而Fuel可對一層主網的帶寬潛力進行優化。

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2、作為L1

Fuel技術包括作為完整的L1運行所有組件。這些組件包括共識、數據可用性、結算和交易執行。在這種模式下運行的常見配置是權限證明和通過Tendermint-BFT風格的權益證明。但團隊表示，即便作為L1在理論上行得通，也僅局限在測試網內，因為Fuel的定位更側重作為高性能執行層增強現有區塊鏈。

3、作為狀態通道

FuelVM是一種具有確定性狀態系統的定價虛擬機架構，這使其非常適合多方通道設計，在這種設計中，各方都必須清楚地了解每個通信步驟或窗口中系統的確切狀態。但目前暫未提供開箱即用的基于Fuel技術的通道配置。

4、作為側鏈

Fuel技術還支持作為現有L1的側鏈運行。這意味著在L1和Fuel之間有一個消息傳遞橋。在這種配置中，數據可用性將由側鏈處理，而結算由第1層處理。還可以選擇在半可證明的配置中運行它，從而可以使用欺詐證明來確保使用第1層作為仲裁者來確保更好的有效性。

二、技術亮點

Fuel技術優勢可以用三個關鍵詞概括：執行并行交易的能力；改進的虛擬機FuelVM；更開發者友好的專用編程語言Sway。

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在技術路線上，Fuel和Starkware很像，兩者都開發了自己的專用編程語言，并創造了新的更高效的虛擬機。此前，Starkware宣布Cairo1.0上線計劃的時候，Fuel聯合創始人JohnAdler也曾吐槽說，Cairo的很多特征和功能Sway很早就實現了。

1、并行執行交易

目前，并行執行是L1越來越流行的理念，一些新公鏈如Move語言系統的?Aptos、Sui和Linera都是使用了并行執行。與之相對的則是以太坊為主的EVM采用的多是順序執行。

在順序執行中，EVM每次只執行一個交易，而將其他交易擱置，直到交易執行完畢，區塊狀態才被更新，即使兩個交易是獨立的。雖然這種執行模式支持閃電貸等特殊用例，但總體而言效率很低，缺乏可擴展性。

并行執行支持在多個處理器核心之間劃分交易，提高硬件利用率。在高吞吐量鏈中，增加硬件資源與可執行的交易數量直接相關。在高頻活動期間，驗證者節點可以委托更多的核心來處理額外的交易負載。計算資源的動態擴展允許網絡在高需求時期實現更高的吞吐量。此外，并行執行改善了交易確認的延遲，交易不需要等待幾十或幾百個區塊，也不需要為優先確認而產生過多的費用。

Fuel專注于成為模塊化區塊鏈中的執行層，這意味著Fuel不實施共識或將區塊鏈的數據存儲在Fuel鏈上。對于功能性區塊鏈，Fuel與其他鏈交互以達成共識和數據可用性，例如以太坊或Celestia。

Fuel使用UTXO模型來創建強制訪問列表，即用一個列表來控制對同一片狀態的訪問。模型建立在規范交易排序的概念之上。在這個方案中，區塊中的交易排序導致了檢測交易之間的關聯關系的顯著簡化。為了實現這個架構，Fuel建立了一個新的虛擬機FuelVM和一種新的語言Sway。

相關閱讀：《詳解Layer1并行執行：Aptos、Sui、Linera和Fuel如何實現？》

2、新的編程語言Sway

Fuel開發了一套獨特的編程語言Sway，Sway在開發環境中保留了Solidity等智能合約語言的優勢，同時采用了Rust工具生態系統中引入的范式，簡而言之：Rust+Solidity=Sway。

Sway優先考慮編譯時分析和安全性，類似于Rust的借用檢查器和安全第一語義。此外，它具有Rust的語法，因此也具有較高的性能。當然，Sway并不通用，其目標是更好地服務于VM環境。

3、改進的虛擬機FuelVM

FuelVM旨在減少傳統區塊鏈VM架構的浪費處理，同時增加開發人員的潛在設計空間。

FuelVM是在EVM基礎上的改進，主要差異如下：

FuelVM具有全局共享內存架構，而不是上下文本地內存

FuelVM專為欺詐證明而設計

FuelVM擁有多個原生資產。

三、團隊及融資情況

JohnAdler同時擔任了Fuel和Celestia兩個項目的聯合創始人。此前，John曾在ConsenSys擔任L2可擴展性研究員，從事以太坊2.0的第二階段工作，也是OptimisticRollup方案的最早提出者之一。

Fuel的聯合創始人兼首席執行官是NickDodson，此前也曾在ConsenSys擔任研究員。

早在2019年年中，John就和NickDodson啟動了Fuelv1，作為首個OptimisticRollup方案，Fuelv1最初專注于穩定幣支付，因為在當時穩定幣消耗了最大的gas。但當時，Fuelv1使用場景有限，不能搭建圖靈完備智能合約，因此在Fuelv1主網啟動后不久，團隊就開始了Fuelv2的工作。

而CelestiaLabs的通信主管EkramAhmed也是Fuel的戰略顧問。盡管Celestia和Fuel是兩支不同的團隊，但其管理層存在諸多交叉，在未來發展規劃上也會相輔相成。

融資方面，Fuel開發商FuelLabs在9月初宣布完成8000萬美元融資，BlockchainCapital和StratosTechnologies領投，AlamedaResearch、CoinFund、BainCapitalCrypto、TRGC、Maven11Capital、Blockwall、Spartan、Dialectic和ZMT等參投。此前在2021年9月，FuelLabs曾獲得150萬美元融資，CoinFund領投，FenbushiCapital、OriginCapital參投。

四、總結

目前，Fuel已經宣布推出贈款計劃、上線測試網，并公布SwaySwap等生態項目，但尚未公布主網上線時間，預計最早也會在2023年初。

除了Fuel提出的“模塊化執行層”的概念，越來越多的二層擴容方案也開始提出更加靈活的執行層方案。例如，BobaNetwork近期也提出了“多鏈執行層”的概念，與第1層EVM兼容的區塊鏈一起構建多鏈環境，并宣布了與Moonbeam、Fantom、Avalanche等L1的合作。

還有近期完成了720萬美元種子輪融資的Rollup臨時執行層方案AltLayer，也是從構建dApp的角度出發，提出了“Rollup即服務”的概念，構建了一個由optimisticRollup驅動的瞬態執行層系統，例如，開發人員可在NFTDrop這種消耗性事件之前啟動臨時執行層，一旦鑄造結束，資產就會在L1結算，執行層解散。

模塊化正在成為行業最前沿的趨勢之一，圍繞著執行層、數據可用性等也誕生了諸多新銳項目，它們或許將帶領區塊鏈的用戶體驗達到新的水平。

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