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？

四川省擬出臺元宇宙產業發展行動計劃，計劃2025年規模達2500億元:8月17日消息，四川省經濟和信息化廳網站于8月15日發布公告，面向社會公開征求《四川省元宇宙產業發展行動計劃（2023-2025年）（征求意見稿）》。《行動計劃》提出：到2025年，全省元宇宙相關產業規模達到2500億元，賦能制造業數字化轉型智能化升級，初步建成具有重要影響力的元宇宙產業發展高地。

《行動計劃》還提出，提升區塊鏈基礎設施能力建設，強化隱私保護、跨鏈控制、互信互認、質量溯源、知識產權、跨境貿易等區塊鏈共性應用支撐；聚焦數字孿生、VR/AR/MR、人工智能、物聯網、區塊鏈等元宇宙核心技術領域，著力引進和培育優勢龍頭企業，支持國內外元宇宙行業領軍企業在我省建設區域總部，增強其在元宇宙產業中生態主導力。加強區塊鏈風險管理制度建設，探索創新監管模式，抓好合規引導，營造元宇宙開放可信發展生態。在依法合規的前提下積極鼓勵金融服務機構加大對元宇宙產業支持，探索數字資產質押方式，推動企業數字化發展。

此前，成都市新經濟發展工作領導小組辦公室也印發《成都市元宇宙產業發展行動方案（2022—2025年）》。到2025年，成都元宇宙產業體系初具雛形，相關產業規模達到1500億元。[2023/8/17 18:05:34]

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：

前美國OCC負責人加入Hashdex董事會:金色財經報道，前美國貨幣監理署（OCC）署長Brian Brooks成為Hashdex董事會的最新成員，他將擔任加密資產管理公司的戰略顧問，并為其在監管領域的努力提供建議。[2023/7/22 15:52:30]

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

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

Eight Roads Ventures任命前Coinbase Japan CEO為合伙人:6月22日消息，由富達投資支持Eight Roads Ventures任命前Coinbase Japan首席執行官Nao Kitazawa為合伙人。Kitazawa自2018年加入Coinbase以來一直負責Coinbase在日本的業務。此前，他還曾擔任日本機器人咨詢公司Money Design的首席運營官。[2023/6/22 21:54:19]

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)

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

Bitfinex交易所ETH永續期貨未平倉量達18個月低點:7月11日消息，據Glassnode數據顯示，當前Bitfinex交易所ETH永續期貨合約未平倉量為71,668,890.86美元，達18個月低點。[2022/7/11 2:04:24]

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；

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。

比特幣挖礦軟件和服務提供商Luxor Technology推出托管市場:金色財經消息，全棧比特幣挖礦軟件和服務提供商Luxor Technology正在為礦工推出一個市場，客戶可以在其中為他們的挖礦設備購買托管服務。Luxor業務發展總監Aaron Foster表示，“該托管市場使礦工能夠選擇滿足其獨特運營和地理要求的托管提供商，我們不是一刀切的方法，而是旨在提供一種白手套服務，消除托管決策的不確定性”。Luxor表示，它通過其采礦設備經紀服務完成了超過1億美元的交易。（Coindesk）[2022/6/29 1:37:36]

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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