詳解區塊鏈分層結構：不同開發框架的核心特征與價值_ELE

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；

數據：比特幣市場占有率為46.7%:金色財經報道，據CoinGecko數據顯示，當前加密貨幣市值為,264,403,506,385美元，24小時交易量為29,303,543,703美元，當前比特幣市值為590,627,440,356美元，以太坊市值為232,896,732,582美元。市場占有率：BTC為46.7%，ETH為18.4%。[2023/7/17 10:58:44]

?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

ETH 2.0總質押數已超1624.50萬:金色財經報道，數據顯示，ETH 2.0總質押數已超1624.50萬，為16245031個，按當前市場價格，價值約265.69億美元。此外，目前ETH 2.0質押總地址數已超51.96萬，為519552個。[2023/1/26 11:31:09]

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；

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)

PoS區塊鏈Axelar啟動6000萬美元創業生態系統計劃:12月19日消息，權益證明（PoS）區塊鏈Axelar宣布啟動6000萬美元創業生態系統計劃，致力于加速開發可以取代中心化交易所的去中心化應用程序和協議，促進Web3應用程序的開發，以解決中心化互聯網無法解決的全球問題。

該計劃目前已經得到超過15個區塊鏈投資者的支持，包括Blockchange、Chorus One、Collab+Currency、Cygni、dao5、DCVC、Divergence Ventures、Dragonfly Capital、Lemniscap、Morningstar Ventures、Nima Capital、Node Capital、North Island Ventures、Rockaway Blockchain Fund和SCB 10X。（Cointelegraph）[2022/12/19 21:54:37]

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；

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；

多鏈協議Multichain新增對Polygon和Avalanche上Binance-Peg BUSD的支持:11月25日消息，跨鏈互操作性協議Multichain宣布支持Polygon和Avalanche上的Binance-PegBUSD，用戶可通過Multichain跨鏈協議實現Polygon和Avalanche之間的Binance-PegBUSD跨鏈交易。[2022/11/25 20:45:36]

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。

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；

Frax Finance新提案使FRAX穩定幣只能在PoS ETH上兌換:金色財經報道，Frax Finance的聯合創始人Sam Kazemian已經提交了一份提案，在網絡即將從工作證明（PoW）共識轉換之后，該項目穩定幣只能在Ethereum的工作證明（PoS）主網上兌換。Kazemian 的提議要求 Frax 的 DAO 選擇 PoS 以太坊作為其 frax 穩定幣合并后唯一被認可的以太坊網絡。（the block）[2022/8/4 12:02:23]

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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