Consensus:详解区块链分层结构：不同开发框架的核心特征与价值

区块链分层结构作为一种新的范式，让我们可以在不妥协/尽可能少的妥协情况下实现对区块链的扩容。

前言

区块链分层结构=DisaggregatedBlockchainLayers=DBL

当前的市场中，关于DBL的叙事，不仅有Celestia，更有Danksharding，而后者标志着Ethereum正式进入模块化时代。

TL,DR;

相较于MonolithicBlockchain，DBL是一种更优秀的范式，也是当前区块链底层架构的主流趋势；

虽然都是DBL，但Danksharding和Celestia的设计理念存在着本质的区别：Danksharding最大程度的延续了以太坊的「安全性」V.S.Celestia用一定的安全性交换到了一些极为重要的「自由度」；

众所周知，基于DBL搭建的链通常在扩容和可定制两方面具备显著的优势，但这里还想强调「Sovereignty」，这个特性对那些大社区型项目很重要；

不同的DBL设计在扩容性/安全性/主权性/工程量方面有不同的表现；

Celestia的架构更适合大项目&大社区，他们有能力支撑Sovereignty；以太坊的各种架构对于新&工具类项目来说是最好的选择，因为有最强的安全支撑和大量的用户流量。

什么是区块链分层结构？

区块链分层结构意味着将计算/存储/共识这区块产生的三大基本步骤拆分成相对独立的三层，当前主流区块链架构为非分层结构，即计算/存储/共识三部分均有同一批节点来执行。

计算层：负责执行用户提交的交易，理论上这一层可支持任意的执行架构；

共识层：负责对运行了一段时间后区块链的状态进行确认；

存储层：确保相关数据的可用性&正确性。

区块链分层结构价值何在？

去中心化交易所DigiFT完成1050万美元Pre-A轮融资，盛大集团领投:金色财经报道，专注于资产支持通证(STO)的去中心化数字资产交易所DigiFT宣布成功完成1050万美元Pre-A轮融资。本轮融资由盛大集团领投，其为一家全球性的私人投资控股集团，由陈天桥及其家人于1999年创立。其他投资方包括HashKey Capital，Hash Global，Xin Enterprise Pte. Ltd.及北拓资本。[2023/2/28 12:33:55]

扩容能力YYDS！

如果不想在不可能三角上做出任何妥协，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，现在的硬件好像还无法支持这样的要求

CelestiaCo-FounderMustafaAlBassam对扩容性极其深刻的解释

而DBL，作为一种新的范式，让我们可以在不妥协/尽可能少的妥协情况下实现对区块链的扩容，其背后的逻辑如下：

DBL结构下的节点只需要专注于存储/计算/共识三项中的一部分，工作量大幅下降，所以更多的硬件设备可以支持节点运行，即在面临更大的区块容量时，仍能保证网络的安全性。

可定制能力也很重要，甚至比扩容能力更有价值！

zkVM、uVM，我们已经看到在以太坊L2这个层面，有项目突破了EVM限制并进行了各自的定制！

而Celestia无疑在可定制化这条路上走的更远：节点可以通过单方面分叉的方式来升级他们的版本，并用他们自认为合理的方式来解读底层交易数据。

DBL汇总与比较

彭博社：“美SEC或禁止面向散户的质押服务”将对Lido业务产生挑战:金色财经报道，负责管理Lido Finance的DAO业务发展负责人Jacob Blish表示，如果美国监管机构最终得出“任何美国个人都无法与任何质押服务进行交互”的结论，那么Lido Finance将会遇到问题。

但Jacob Blish辩称，“Lido在提供质押服务时充当的是‘渠道’功能。Lido是一个软件，用户要么选择参与所提供的服务，要么不选择，用户拥有完全的控制权。Lido的治理由Lido DAO管理，成员通过投票决定Lido协议的关键参数。运行Lido项目的代码是开源的，可在区块链上公开获取。”（彭博社）[2023/2/13 12:03:31]

图1，1~5分的评分越高代表着该方案在此项的表现越好

考虑到Celestia进一步细化了分层架构，这里将以太坊的共识层进一步拆分：

TxsSequenceConsensus：这一层负责对整个P2P网络中所有已支付GasFee的交易进行先后排序；

GlobalStateConsensus：这一层负责对执行所有有效交易后的链的状态进行共识；

这两部分在以太坊中是在一层内完成的，被称为ConsensusLayer。

在这样的一套分析框架之上，我们对每一个开发框架的核心特征与价值进行了一些阐述：

Ethereum系列

目前主流的Rollup模式

代表项目：Optimism,Arbitrum,StarkNet,Zk-Sync,Scroll,Fuel

此类方案可以称之为是分层扩容的开端：外置一个ExecutionLayer，并将这ExecutionLayer最终的共识交付给Ethereum一层来完成；

马斯克通知其共同投资者准备收购推特的交易提供资金:金色财经报道，消息人士：马斯克通知其共同投资者，准备在周五之前为收购推特(TWTR.N)的交易提供资金。（金十）[2022/10/26 16:38:42]

设计的好处：通过分摊固定成本以及一些压缩技术，来降低存储交易数据的成本。

目前的Validium

代表项目：Anytrust(byOffchain-labs),ZkPorter(byMatterLabs)

作为Rollup的一种变体，Validium方案的DA层不再交由Ethereum负责，而是通过一些链下的结构来提供DA支持。

较Rollup，Validium拥有更高的扩容性，但同时也舍弃了一定的安全性；

目前市面上的Validium在DA层的选择上有不少方案，均不同程度上的削弱了安全性，但整体上的安全性较Rollup是显著削弱。

Danksharding

代表项目：难度太大，目前只此一家，别无分号

作为目前ETH2.0最新的设计方案，Danksharding在「DBL」这条路上走的比Rollup和Validium更远：

将DA独立成一层，但又仍在Ethereum的安全范围内；

TxsSequenceConsensus和GlobalStateConsensus已分拆成先后两步骤来进行，从而大幅降低了GlobalStateConsensus的门槛；

设计的好处：能够在不降低整个区块链网络安全性的情况下推行大区块。其逻辑在于让验证节点能够只验证所有交易中的一部分

数据：韩国2022年上半年加密货币市场价值为23万亿韩元:金色财经报道，根据韩国金融情报机构（KoFIU）的数据，2022年上半年，韩国的加密货币市场价值为23万亿韩元（约161亿美元），较去年年底的六个月期间下降58%。

此外，日交易量下降了53%，平均为5.3万亿韩元（约37亿美元）。韩国的虚拟资产服务提供商的总营业利润下降了62%，从1.64万亿（约11亿美元）下降到0.63万亿韩元（约4.41亿美元）。（Forkast）[2022/9/27 22:32:22]

如果对Danksharding的细节感兴趣，可以参阅DelphiDigital的阐述

Celestia系列

作为彻底带火DBL概念的设计，Celestia的基础理念极为新颖：Celestia只负责DA层和TxsSequenceConsensus

SovereignChain

代表项目：暂无

这是Celestia最原始的架构，即Celestia只管DA和TxsSequenceConsensus，而再往上的两层GlobalStateConsensus和Execution则可自由发挥。

之所以称之为「SovereignChain」，源于链的运行者能够在GlobalStateConsensus上自由发挥，即网络在某个时刻的最终状态由链的运行方独立说了算：我们把这种对链的最终状态拥有独立决定权的情形称为拥有主权，Sovereign。

当然，你需要注意到主权链的最终安全性其实不完全享受Celestia的保护，例如这样的情形：

当SovereignChain的运行方只执行了被Celestia记录交易中一部分的时候，Celestia是无法强制要求主权链进行修正的；

Coinbase因涉嫌安全漏洞而再次面临集体诉讼:金色财经报道，在美国佐治亚州法院提起的集体诉讼称，加密货币交易所未能保护用户账户免受盗窃和黑客攻击，并要求赔偿超过 500 万美元。向美国佐治亚州北区地方法院提起的诉讼还指控该公司将用户永久或长期锁定在其账户之外，从而对用户造成财务损失，以及通过上市证券违反联邦法律在其交易平台上。Coinbase 去年成为第一家在美国上市的加密货币交易所，目前正面临来自不满投资者的一系列诉讼。（Coindesk）[2022/8/23 12:43:13]

即便SovereignChain能够通过欺诈证明/有效性证明来尽可能避免链运行者的作恶行为，但这样的设计依然完全依赖于SovereignChain这一层的执行者来实现，即安全性很大程度上取决于SovereignChain自身，无法完全依赖于Celestia，更不会像Ethereum框架下的Rollup能够沿袭Ethereum极强的安全性。

但我依然很推崇这样的架构，即便是与其他Celestia系列的架构相比：

链的节点可以自由地选择以不同的方式来解析底层数据，包括在不分叉的情况下升级他们的客户端，例如：如果一个链的社区中两个团体对区块大小有不同的想法，这两个团体完全可以独立更新成不同的客户端到以达到独特的需求，但这两个团体仍可以得到唯一正确的结果；

更重要的是链的社区能够对链的情况拥有绝对的话语权，作为对比，Ethereum框架下的Rollup的行为受制于EthereumL1社区的共识。

ExecutionRollup

代表项目：Cevmos,dYmension,Eclipse

ExecutionRollup的设计是在Celestia的基础之上搭建了一个通用的GlobalStateConsensus层，而开发者可以以这个StateConsensusHub作为基础来搭建多个Rollup；

这套设计某种意义上和以太坊现在的Rollup框架有些类似：

Rollup绑定Ethereum来实现TxsSequenceConsensus&GlobalStateConsensus；

相较于前面的一些方案，这套进一步降低了开发&运营一个Rollup的工作量：

比SovereignChain少开发&运营一个GlobalConsensusLayer；

比CurrnetRollup少支付一个费用高昂的DA层；

但需要注意的是这个方案相较于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通常只能选择其下层的StateConsensusHub给定的几个开发框架，且主权性并不具有。

这样一套有些「中间」味道的设计，某种意义上给区块链领域补充了一种选项，就让我们拭目以待。

Celestium

代表项目：暂无

Celestia和Ethereum的梦幻联动：Celestia作为EthereumValidium的DA层，比DataAvailabilityCommittes以及Guardians等方案更为安全。

如果想要了解不同DA层选项的详细解析，可以查看这里

EthereumV.S.Celestia——不同的DBL设计理念

你可能已经发现了：Danksharding都是让EthereumBeconChain(也可以说是L1结构)来负责GlobalStateConsensus，而Celestia系列的任意框架中并不会由Celestia自身来负责这部分。

以下是我个人归纳的一些可能的原因：

Danksharding：作为最去中心化的区块链，Ethereum拥有全网最棒的安全性&鲁棒性，所以我们看到Danksharding在尽快的延续这部分价值。

Celestia：考虑到现在已几乎不可能再有网络能够积攒到与Ethereum匹敌的去中心化节点数量，且市场也并不需要第二个Ethereum，Celestia选在在安全性上作出了一定的妥协，以换取了更多的自定义能力以及主权性。

Ethereum&Celestia之外的DBL方案

Nervos系列

作为DBL方向比Rollup更早的先行者，Nervos在2018年便发布了分层架构宣言：

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

虽然从图上来看与CurrentRollup极为相像，但Nervos在L1层面选择了UTXO：

众所周知在UTXO之上开发智能合约十分困难，这也的确拖慢了整个生态的发展进程，但好在近期Nervos推出了第一个支持EVM兼容智能合约的L2；

也不是只有缺点，UTXO在并行计算层面相较账户模型有显著优势：以UTXO为基础的L2--Fuel对外展现了不错的可能性；

Arweave系列

代表项目：SmartWeave，Ever.Finance

P.S.这里的DA比较特别：Arweave不仅会存储交易信息，同时也会存储应用最新版本的代码

这个设计利用了Arweave来作为源生的DA层，从而带来了一个很特别的点：永久存储的存储链上面搭DA=一直存在的DA！

但此方案也存在着明显的缺失：

Arweave作为存储链，只会确保信息能够正确存储，而不会查验被存储信息的真实与否，而这意味着Arweave并不会提供TxsSequenceConsensus，即基于Arweave搭建的智能合约链需要自己负责TxsSequenceConsensus，GlobalStateConsensus以及Execution这三部分。

SmartWeave作为Arweave官方推出的智能合约开发框架，让开发者可以进行智能合约级别的开发；

而Ever.Finance则是SmartWeave的抗DDoS优化版本。

Polygon系列

代表项目：暂无

Polygon也在DBL方向提出了Avail，作为一种对Polygon生态开发者的可选项的补充：

架构与ExecutionRollup类似，Avail提供Celestia的功能，而StateConsensusHub则由Polygon来承担，开发者可在其上建立自己的ExecutionRollup。

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