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CEL:詳解區塊鏈分層結構:不同開發框架的核心特征與價值

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區塊鏈分層結構作為一種新的范式,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。

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

撰文:?Todd

前言?

區塊鏈分層結構=DisaggregatedBlockchainLayers=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。

TL,DR;

相較于MonolithicBlockchain,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」,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/安全性/主權性/工程量方面有不同的表現;

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。

什么是區塊鏈分層結構?

區塊鏈分層結構意味著將計算/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: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:負責對運行了一段時間后區塊鏈的狀態進行確認;

美聯儲7月加息25個基點概率為92.4%:7月6日消息,據CME美聯儲觀察,美聯儲7月加息25個基點至5.25%-5.50%區間的概率為92.4%,暫停加息的概率為7.6%。美聯儲將于7月27日凌晨2:00公布7月利率決議,隨后美聯儲主席鮑威爾將召開貨幣政策新聞發布會。[2023/7/6 22:22:04]

?存儲層:確保相關數據的可用性&正確性。

區塊鏈分層結構價值何在?

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MonolithicBlockchain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

CelestiaCo-FounderMustafaAlBassam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。

?DBL匯總與比較

比特幣礦企Hut 8發布Q1報告,一季度產出475枚比特幣:金色財經報道,北美比特幣礦企Hut 8發布2023年一季度財務報告,報告顯示,截至2023年3月31日,Hut 8持有的比特幣總余額為9,133枚,市值為3.52億美元。2023年一季度,產出475枚比特幣,出售428枚比特幣,獲利1450萬美元。

與上年一季度相比,本年一季度收入減少3430萬美元至1900萬美元,BTC開采減少了約50% ,主要是由于平均比特幣網絡難度增加導致開采的比特幣減少,以及電力供應公司Drumheller工廠的問題。截至2023年3月31日,目前哈希率為2.6 EH/s(不包括北灣設施),而2022年12月31日為2.5 EH/s 。[2023/5/11 14:57:21]

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:

?TxsSequenceConsensus:這一層負責對整個P2P網絡中所有已支付GasFee的交易進行先后排序;

?GlobalStateConsensus: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ConsensusLayer。

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:

Ethereum系列

目前主流的Rollup模式

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:外置一個ExecutionLayer,并將這ExecutionLayer最終的共識交付給Ethereum一層來完成;

上海升級至今質押的以太坊數量凈減少超11萬枚:4月15日消息,Token.unlocks數據顯示,目前有價值31億美元的148萬枚以太坊等待被解除質押,其中包括質押的以太坊和質押獎勵。預計在接下來的11小時內將提取257,340枚以太坊(價值5.3695億美元)。

此外,上海升級至今,質押的以太坊數量凈減少了112,110枚(價值約2.2872億美元),其中解除質押數量為325,900枚,質押數量為213,790枚。(The Block)[2023/4/15 14:05:43]

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。

目前的Validium

代表項目:Anytrust(byOffchain-labs),ZkPorter(byMatterLabs)

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,但同時也舍棄了一定的安全性;

目前市面上的Validium在DA層的選擇上有不少方案,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。

Danksharding

代表項目:難度太大,目前只此一家,別無分號

作為目前ETH2.0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,但又仍在Ethereum的安全范圍內;

尼日利亞央行計劃對穩定幣和ICO實施監管:1月10日消息,尼日利亞中央銀行(CBN)在其最近公布的文件中表示,該銀行將對開發“穩定幣潛在實施的監管框架”持開放態度。該文件聲稱,這種穩定幣的實施“很可能是一種成功的支付機制”,因此“需要為這種實施制定監管框架”。

除了提到穩定幣的實施之外,文件還討論了創建一個框架來規范首次代幣發行 (ICO)。雖然承認ICO可能發揮的關鍵作用,但該文件表示,如果要恢復投資者對這種籌款形式的興趣,就需要進行監管。該文件補充說,一旦適當實施的監管框架到位,ICO可能成為“吸引外國直接投資 (FDI) 和籌集資金的新方式”。[2023/1/10 11:04:35]

TxsSequenceConsensus和GlobalStateConsensus已分拆成先后兩步驟來進行,從而大幅降低了GlobalStateConsensus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。其邏輯在于讓驗證節點能夠只驗證所有交易中的一部分

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

Celestia系列

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TxsSequenceConsensus

SovereignChain

代表項目:暫無

這是Celestia最原始的架構,即Celestia只管DA和TxsSequenceConsensus,而再往上的兩層GlobalStateConsensus和Execution則可自由發揮。

之所以稱之為「SovereignChain」,源于鏈的運行者能夠在GlobalStateConsensus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: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。

孫宇晨與趙長鵬共進午餐 一致倡議行業團結、共度難關:11月13日消息,波場TRON創始人、Huobi Global顧問委員會成員孫宇晨在推特表示,其本人與幣安創始人趙長鵬在G20巴厘島峰會共進午餐,期間討論了當前的市場波動,并一致認為在艱難時期行業應該團結起來,共同度過難關。隨后,趙長鵬在該條推文下回復稱,總是很高興見到這個領域的其他創始人,當下需要一起重建。[2022/11/13 12:59:18]

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SovereignChain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SovereignChain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SovereignChain這一層的執行者來實現,即?安全性很大程度上取決于SovereignChain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。

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EthereumL1社區的共識。

ExecutionRollup

代表項目:Cevmos,dYmension,Eclipse

ExecutionRollup的設計是在Celestia的基礎之上搭建了一個通用的GlobalStateConsensus層,而開發者可以以這個StateConsensusHub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綁定Ethereum來實現TxsSequenceConsensus&GlobalStateConsensus;

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SovereignChain少開發&運營一個GlobalConsensusLayer;

?比CurrnetRollup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SovereignChain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StateConsensusHub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。

Celestium

代表項目:暫無

Celestia和Ethereum的夢幻聯動:Celestia作為EthereumValidium的DA層,比DataAvailabilityCommittes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

EthereumV.S.?Celestia——不同的DBL設計理念

你可能已經發現了:Danksharding都是讓EthereumBeconChain(也可以說是L1結構)來負責GlobalStateConsensus,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,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。

Ethereum&Celestia之外的DBL方案

Nervos系列

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:

TheNervosNetworkhasalayeredarchitecture,withasingleLayer1blockchain,theNervosCommonKnowledgeBase(CKB),andmanyLayer2systems.Layer1isfocusedonprovidingsecurityanddecentralization,whiledeveloperscanconstructlayer2systems(focusedonfunctionalityandperformance)thataresecurelyrootedinandinteroperablewiththeLayer1CKB.

雖然從圖上來看與CurrentRollup極為相像,但Nervos在L1層面選擇了UTXO:

?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;

Arweave系列

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TxsSequenceConsensus,即基于Arweave搭建的智能合約鏈需要自己負責TxsSequenceConsensus,GlobalStateConsensus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系列

代表項目:暫無

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ExecutionRollup類似,Avail提供Celestia的功能,而StateConsensusHub則由Polygon來承擔,開發者可在其上建立自己的ExecutionRollup。

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