模塊化:以太坊未來十年的破局之路

⾃ Vitalik Buterin 提出 The Blockchain Trilemma 已經有 5 年之久,⽆論是 ETH-core 社區,還是其他公鏈的開發者們,都試圖找到打開下⼀代區塊鏈的鑰匙。

Vitalik 在其 Endgame 一文中,描繪了他認為的 Ethereum 終極形態,其中花費⼤量篇幅描繪了⼀個由 Rollups 和 DA 構建起來的新以太坊。這⽆疑在某種程度上,指明了以太坊未來⼗年的破局之路 模塊化。

⽽我們知道,其實不管是以太坊還是新公鏈們,都早就開始了⾃⼰的模塊化之路,只是「答卷」⽅式各有不同,也形成了截然不同的技術路線。

1. 區塊鏈分層

其實以太坊本⾝已經將區塊鏈分為了多層,只是在 1.0 時代中,節點承擔了所有層級的職責。我們可以遵循以太坊的思路,將區塊鏈拆分成四個層級:

共識層 (Consensus Layer):決定交易的順序性、有效性以及節點之間的⼀致性

數據可⽤性層 (Data Availability Layer):保證交易數據可以被使⽤ (保證儲存且可驗證與可⽤)

結算層 (Settlement Layer):結算出狀態承諾

執⾏層 (Execution Layer):計算狀態轉換

回歸到以太坊是「世界計算機」的敘事邏輯中,將區塊鏈的模塊和計算機結構進⾏類⽐, 那麼:

區塊鏈的共識層 維護分布式計算機集群的⼀致性算法

區塊鏈的執⾏層 計算機的操作系統 (真正執⾏指令的環境)

區塊鏈的 DA 層 計算機的內存 (實現短期數據存取)

區塊鏈的結算層 計算機的 CPU (硬體保證指令執⾏的正確性)

值得⼀提的是,EigenLayr 項⽬中⼗分具有開創性地將共識層進⾏了進⼀步的分割,他將 PoS 共識層 的作⽤理解成負責維護分布式系統的⼀致性以及通過質押等機制來維護⽹絡的信任基礎。從⽽⼜產⽣了兩個⼦層:

信任層:由最底層的驗證者節點構成,或者說由質押加⼊以太坊⽹絡的硬體實體構成

⼀致性層:連接各個節點,從⽽維護這個龐⼤的分布式系統的⼀致性

正是這些層級(模塊)的區分,為區塊鏈的模塊化發展提供了基礎,從⽽出現了對主鏈各種各樣的拆 解⽅案。

2. 項目映射

在我們上⾯提到的分層邏輯中,信任是從共識(信任)端逐漸傳遞到執⾏層的,⽽分離模塊的核⼼出 發點,就是在儘可能不傷害原有信任體系的前提下,減輕主⽹的負擔。

2.1 Secured Rollups

顯然第⼀個被拆解出來的,就是位於信任體系末端的執⾏層。於是基於以太坊的各種 Rollups 應運⽽ ⽣,⽆論是基於欺詐證明的樂觀性 Rollups, 還是基於有效性證明的 zk-Rollups,現有的解決⽅案都是 將執⾏層交給鏈下,⽽結算、DA 和共識則交給了 Layer1 去繼續承擔,這當然是最符合直覺的⽅案。

我們將其稱為 Secured Rollups,可以理解為被 Layer1 保護着的 Rollups,這⼀名字來源於以太坊官 ⽅⽂檔中,關於 Scailing 的描述:

For some solutions the layer 2 instance then batches them into groups before anchoring them to layer 1, after which they are secured by layer 1 and cannot be altered. The details of how this is done vary significantly between different layer 2 technologies and implementations.

然而,有「拆解」往往就意味著「連接」的問題就會浮出⽔⾯,當下⼏乎所有主流的 Rollups 都掌握着交易定序的中⼼化權⼒。當然,作為連接執⾏層和主⽹的重要組件,Sequencer 的中⼼化必然是有助於提升系統效率的,但是交易定序權⼒的⾼度集中所構成的「⿊暗森林」讓⼈不免陷⼊對於 MEV 攻擊的擔憂中(Shutter Network 正致⼒於通過引⼊閾值加密技術來使 Sequencer 去信任化)。 

2.2 Sovereign Rollups

當前以太坊上的 Rollup 將其區塊直接發布到基於 EVM 的智能合約,也稱為橋合約。該合約有效地實現了⼀個⽤於 Rollup 的鏈上輕客⼾端,該客⼾端接收區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「嬰⼉鏈」,⽽不是⼀種 擁有⾃⼰權利的獨⽴鏈。

打個不恰當的⽐⽅,僅分離出執⾏層的以太坊 Rollups,就像是只進⾏「搬磚」(計算)的「打⼯仔」,⽽沒有任何參與終局(結算)的權⼒,磚頭最終以什麼⽅式、什麼順序摞起,都還是 L1 說了算。

Celestia 的設計顯然為 Rollups 爭取到了更多的權⼒,它定義了⼀種新的模塊分割的⽅式:Sovereign Rollups,即主權 Rollups.

Celestia 上的主權 Rollup 不會將他們的區塊發布到智能合約中,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對 Rollup 區塊執⾏任何計算,也不為 Rollup 運⾏鏈上輕客⼾端。

2.3 Danksharding

不管是 Danksharding 還是原先的數據分⽚的⽅案,本質上都是希望解決 DA 層的問題。在模塊化區塊鏈的語境下,Danksharding 顯然提升了以太坊主⽹對數據可⽤性層的承擔能⼒。

Danksharding 藉助數據可用性採樣 (Data Availability Sampling, DAS) 技術來實現「去中心化的驗證者」,這一點上與 Celestia 的解決方案是很相似的。

儘管我們知道以太坊共識層的終極形態仍然會承擔結算和數據可用性的職責。但 DAS 技術實現的驗證工作的下放,大大降低了參與網路驗證的成本,從而進一步釋放了主網的性能。

在 Danksharding 分叉後,以太坊主⽹承擔着部分對數據可⽤性審查的權⼒,⽽ Rollups 除了原先執 ⾏層的職責,還承擔着 DA 層的權⼒。

2.4 EigenLayr

我們上⾯提到了 EigenLayr 對於共識層的進⼀步細分,它將以太坊的信任層從整個⽹絡中剝離出來,並試圖在信任層上構建獨⽴的⼀層 EigenLayer. 這⼀層依託於以太坊信任層⽹絡(或者說以太坊

⼤的質押資本)來提供給基礎設施/中間件服務商⼀個可以⾃由構建共識、應⽤的平台。

⽽這其中,如何連接以太坊信任層和 EigenLayer 便是整個設計的關鍵之處。EigenLayr 巧妙地提出了⼀個全新的概念 Restaking。以太坊上的質押節點們可以⾃願選擇加⼊ EigenLayr。⽽另⼀邊,對於 性能層⾯有更多需求的中間件/基礎設施服務商也可以選擇將⾃⼰的⽹絡搭建在 EigenLayr 上。

EigenLayr 的分離⽅案相當於僅「借⽤」了以太坊的信⽤(共識)基礎,⽽在此基礎之上,我們可以展 開⽆盡的聯想,⽆論是構建全新的主權鏈,還是搭建基礎設施⽹絡,都有了可能性。⽽在這些可能性背後,是以太坊主⽹龐⼤的信⽤基礎在背書。

2.5 Arweave

我們可以發現,以太坊模塊化之路上可⻅的未來⾥,主⽹依舊要保持着對共識層的控制,或者說共識 層作為以太坊靈魂的存在,是匯集參與者和價值的「聖杯」。

同樣是模塊化區塊鏈,Arweave 顯然獨樹⼀幟,它跳出了以太坊的敘事邏輯,即構建了⼀套基於存 儲共識的設計範式。

在 Arweave 的設計中,主⽹作為整個圖靈機的紙帶,在底層記錄這些狀態以 及各個修改狀態的交易,實現了儲存和計算資源的分離。

可以說 Arweave 重新定義了我們的模塊化分割,它使⽤ DA 層來保障共識,⽽執⾏、結算都交給了鏈外。

當然代價就是:⽤⼾為了獲得最新狀態數據的有效性保證,需要在本地執⾏鏈下計算前,先下載 所有歷史狀態數據並進⾏⼀遍驗證計算,這顯然會帶來效率問題(KYVE Network 正致⼒於解決這部分⼯作引發的效率低下問題)。

3. 總結

縱觀這些區塊鏈模塊化之路的探索,雖百花⻬放,但仍然有跡可循。究其根本,不同的路線選擇的源動⼒往往還是來⾃於其對於市場需求的不同理解。

這輪 DeFi 掀起的⼤⽜市,讓⼤家對於以太坊可擴展性、不同鏈的可組合性產⽣了迫切的需求。也正是基於這些需求,致⼒於緩解主⽹壓⼒的眾多解決⽅案粉墨登場。如果說,未來區塊鏈⽹絡的敘事邏輯仍然是以⾦融原語構建的,那麼也許以 Rollups 為核⼼的 ETH2.0 將是模塊化之路可⻅的終點。

如果我們跳出去中⼼化⾦融語境的束縛,嘗試想象區塊鏈更⼴⼤的應⽤呢?⼤型遊戲、真實世界資產 交易、去中⼼化社交⽹絡等等,那我們也許就需要⼀個新的模塊化⽅案來充分釋放每個模塊的效能。

⽽另⼀⽅⾯,對於公鏈本⾝的發展⽽⾔,共識才是公鏈最核⼼的價值。就如同我們上⾯提到的那樣,以太坊⽆論如何發展,都不會拋棄其共識層去換取性能。

⽽區塊鏈模塊化的道路,絕不僅是考慮性能上的⼀味擴張,更重要的要回到區塊鏈本⾝的屬性上來,從共識中獲取價值,再通過價值回饋共識,從⽽構建更強的共識。

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