Consensus:詳解區塊鏈分層結構：不同開發框架的核心特征與價值_區塊鏈技術發展現狀和趨勢

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。

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；

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？

阿里云Web3解決方案部負責人：阿里云可為Web3企業提供可定制的云服務解決方案:4月12日消息，在2023香港Web3嘉年華分會場二的的“阿里云如何支持你的Web3之旅？”活動上，阿里云香港架構總監兼Web3解決方案部負責人潘家和表示，阿里云可為Web3企業提供可定制的云服務解決方案，目前已有虛擬資產企業使用了阿里云的公有云、私有云等服務，并且阿里云有扎實的Web2建設經驗，有信心支撐Web3領域不同平臺，不僅能幫助Web3行業完善基礎設施，還將為Web3企業提供咨詢服務，幫助Web3企業構建安全的云架構，指導開發智能合約。同時，阿里云有完善的存儲和監管網絡可為Web3企業提供更安全的服務。[2023/4/12 13:59:07]

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。

數據：當前以太坊通縮速率約為每年55億美元:金色財經報道，根據 The Block 統計數據，根據當前以太坊價格與燃燒速率，以太坊通縮速率約為每年 55 億美元。此前報道，以太坊主網上海升級目標日期為 4 月 12 日，該升級將啟用質押的 ETH 提款。[2023/4/11 13:57:28]

DBL匯總與比較

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

托管服務商Copper已在C輪融資中獲投1.96億美元，本輪融資尚未結束:10月13日消息，本周公開的一份備案文件顯示，截至今年六月，總部位于倫敦的加密貨幣托管服務商Copper在C輪融資中已獲投1.96億美元，包括從新老股東處獲得的1.81億美元，以及1500萬美元的可轉換貸款票據。Copper方面的發言人拒絕就該公司就相關信息進行置評，因為該公司尚未正式完成本輪融資。

彭博社報道稱，去年11月時，Copper曾希望以30億美元估值得到5億美元投資，但隨著加密貨幣價格暴跌，風投機構對于加密貨幣領域的預期有所下調，這也影響到了Copper本輪的融資情況。（彭博社）[2022/10/13 10:33:05]

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；

Web3游戲工作室Gallium Studios完成600萬美元融資:8月22日消息，Web3 游戲工作室 Gallium Studios 宣布完成 600 萬美元融資，本輪融資由 Griffin Gaming Partners 參投。Gallium Studios 由傳奇視頻游戲設計師、《模擬人生》系列開發者 Will Wright 和《卡門·山迪亞哥在哪里?》開發者 Lauren Elliott 成立，旨在制作無縫融合最新 Web3 和 AI 技術的面向創作者的模擬游戲。

Gallium 的參與項目包括為 Gala Games 設計的元宇宙 VoxVerse 和記憶模擬游戲 Proxi，兩者都使用到區塊鏈技術。據悉，Gallium Studios 已與區塊鏈技術公司 Forte.io 達成合作，以增強玩家在游戲經濟中的所有權，并為玩家提供對區塊鏈和 Web3 技術的無縫訪問。[2022/8/22 12:41:37]

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。

摩根士丹利和高盛認為美股公司利潤前景黯淡:8月8日消息，摩根士丹利和高盛的策略師認為，黯淡的盈利前景與近期美股反彈走勢不一致。摩根士丹利策略師Michael J. Wilson和高盛策略師David J. Kostin分別在報告中寫道，鑒于巨大的成本壓力，預計公司利潤率將在明年萎縮。一直是最堅定美股空頭之一的Wilson表示，“漲勢中最好的部分已經結束。雖然CPI仍在快速上漲，但PPI正在以兩倍的速度上漲。”Kostin表示贊同，稱投入成本增加將削弱明年的利潤率，盡管營收繼續增長，但速度將放緩。預計2023年凈利潤率將下降0.25%，各個行業都將萎縮，以材料、能源和醫療保健行業最為顯著。(金十)[2022/8/8 12:10:13]

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；

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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