模塊化區塊鏈:Web3的最後一塊拼圖

2024-05-13 16:05:05

一. 引言

模塊化區塊鏈是一種創新的區塊鏈設計範式,旨在通過專業化和分工提高系統的效率和可擴展性。模塊化區塊鏈誕生之前,一個單一(Monolithic)鏈需要處理所有的任務,包括執行層、數據可用性層、共識層以及結算層。模塊化區塊鏈將這些工作視為可自由組合的模塊來解決這些問題,每個模塊都專注於特定的功能。

執行(Execution)層:負責處理和驗證所有交易,以及管理區塊鏈狀態變更。

共識(Consensus)層:就交易順序達成一致。

結算(Settlement)層:用於完成交易,驗證證明,並在不同執行層之間架起橋梁。

數據可用性(Data Availability)層:負責確保所有必要的數據對網絡中的參與者是可獲取的,以便於驗證。

模塊化區塊鏈的趨勢不僅僅是技術上的變革,更是推動整個區塊鏈生態系統迎接未來挑战的重要策略。GeekCartel 將對模塊化區塊鏈的概念以及相關項目進行分析,旨在提供全面、實用的模塊化區塊鏈知識解讀,幫助讀者更好地理解模塊化區塊鏈,同時展望未來的發展趨勢。注意:本文內容不構成投資建議。

二. 模塊化區塊鏈的先導者-Celestia

在 2018 年,Mustafa Albasan 和 Vitalik Buterin 發表了一篇开創性的文章,為解決區塊鏈的可擴展性問題提供了新思路。“數據可用性抽樣和欺詐證明”介紹了一種方法,通過這種方法區塊鏈能隨着網絡節點增加而自動擴展存儲空間。2019 年,Mustafa Albasan 深入研究並撰寫了“Lazy Ledger”,提出了一個只處理數據可用性的區塊鏈系統概念。

基於這些理念,Celestia 應運而生,作為第一個採用模塊化結構的數據可用性(DA)網絡。它利用 CometBFT 和 Cosmos SDK 構建,是一個權益證明(PoS)區塊鏈,有效提高了可擴展性,同時保持了去中心化特性。

DA 層對任何區塊鏈的安全性都至關重要,因為它確保任何人都可以檢查交易账本並對其進行驗證。如果區塊生產者在非所有數據可用的情況下提出了一個區塊,區塊可以達成最終確定性但會包含無效交易。 即使區塊是有效的,但那些不能完全進行驗證的區塊數據將對用戶和網絡的功能造成負面影響。

Celestia 實現了兩個關鍵功能,分別是數據可用性抽樣 (DAS) 和命名空間默克爾樹 (NMT)。DAS 使輕節點能夠驗證數據可用性,而無需下載整個區塊。NMTs 使得區塊數據可以被劃分為不同應用程序的單獨命名空間,這意味着應用程序只需要下載和處理與它們相關的數據,大大減少了數據處理需求。重要的是,DAS 允許 Celestia 隨着用戶數量(輕節點)的增加而擴展,而不會影響最終用戶的安全性。

模塊化區塊鏈正在以前所未有的方式使得構建新鏈成為可能,不同類型的模塊化區塊鏈可以以不同目的和不同架構的方式協作工作。Celestia 官方提出了幾種模塊化架構設計的思路及實例,向我們展示了模塊化區塊鏈的靈活性和可組合性:

圖 1 Layer 1 和 Layer 2 架構

Layer 1 和 Layer 2 :Celestia 稱之為樸素的模塊化,最初是為了以太坊作為單體 Layer 1 的可擴展性而構建的,Layer 2 專注於執行,Layer 1 提供其他關鍵功能。

  • Celestia 支持基於Arbitrum Orbit、Optimism Stack以及Polygon CDK(即將支持) 技術堆棧構建的鏈使用 Celestia 作為 DA 層,現有的 Layer 2 可以用 Rollup 技術將其數據從發布到以太坊上切換到發布到 Celestia。對區塊的承諾發布在 Celestia 上,這比將數據發布到單一鏈上的傳統方法更具可擴展性。
  • Celestia 支持基於Dymension技術組件構造的 RollApp(專用於應用程序的鏈)作為執行層,與以太坊的 Layer 1 和 Layer 2 概念類似,RollApps 的結算層依賴 Dymension Hub(後面將展开解釋),DA 層使用 Celestia,鏈之間通過IBC協議交互(IBC 基於 Cosmos SDK, 是一種允許區塊鏈相互通信的協議。使用 IBC 的鏈可以共享任何類型的數據,只要它是以字節為單位編碼的)。

圖 2 :執行、結算和 DA 層架構

執行、結算和數據可用性:優化的模塊化區塊鏈,比如可以將執行、結算和數據可用性層在專門的模塊化區塊鏈之間解耦。

圖 3:執行和 DA 層架構

執行和 DA:由於實現模塊化區塊鏈的目的是靈活的,因此執行層不僅限於將其區塊發布到結算層。例如,可以創建一個模塊化堆棧,該堆棧不涉及結算層,只涉及共識層和數據可用性層之上的執行層。

在這個模塊化堆棧下,執行層將是主權(sovereign)的,它將其交易發布到另一個區塊鏈,通常用於排序和數據可用性,但處理自己的結算。在模塊化堆棧的上下文中,主權 Rollup 負責執行和結算,而 DA 層則處理共識和數據可用性。

主權 Rollup 與智能合約 Rollup 的區別在於:

  • 智能合約 Rollup 交易由結算層的智能合約驗證。主權 Rollup 的交易由主權 Rollup 的節點進行驗證。
  • 與智能合約 Rollup 相比,主權 Rollu 的節點擁有自主權。在主權 Rollup 中,交易的排序和有效性是由 Rollup 自己的網絡管理,而不依賴於單獨的結算層。

目前Rollkit和Sovereign SDK提供了用於在 Celestia 上部署主權 Rollup 測試網的框架。

三. 探索區塊鏈生態中的模塊化方案

1. 執行層模塊化

在介紹執行層模塊化之前,我們應該了解什么是 Rollup 技術。

目前執行層模塊化技術主要依賴 Rollup,這是一種在 Layer 1 鏈外運行的擴容解決方案。這種解決方案在鏈外執行交易,這意味着它佔用更少的區塊空間,也是以太坊重要的擴容方案之一。執行交易後,它將向 Layer 1 發送一批交易數據或執行證明,並在 Layer 1 進行結算。Rollup 技術為 Layer 1 網絡提供了一種可擴展性解決方案,同時保持了去中心化和安全性。

圖 4: Rollup 技術架構

以以太坊為例,Rollup 技術可以通過使用 ZK-Rollup 或者 Optimistic Rollup 來進一步提高性能和隱私。

  • ZK-Rollup 使用零知識證明來驗證打包的交易的正確性,從而確保交易的安全性和隱私性。
  • Optimistic Rollup 在提交交易狀態到以太坊主鏈之前,首先假設這些交易是有效的,在質詢期期間,任何人都可以計算欺詐證明來驗證交易。

1.1 以太坊 Layer 2 :構建未來的擴容解決方案

以太坊最初採用側鏈和分片技術進行擴容,但是側鏈犧牲了一些去中心化和安全性來實現高吞吐量;Layer 2 Rollups 的發展速度比預期的要快得多,並且已經提供了大量的擴展,並且在實現 Proto-Danksharding 之後將提供更多。這意味着不再需要“分片鏈”,現已從以太坊的路线圖中刪除。

以太坊將執行層外包給基於 Rollup 技術的 Layer 2 s 來減輕主鏈負擔,EVM 為在 Rollup 層上執行的智能合約提供了標准化和安全的執行環境。一些 Rollup 解決方案在設計時考慮到了與 EVM 的兼容性,使得在 Rollup 層上執行的智能合約仍然可以利用 EVM 的特性和功能,如OP Mainnet,Arbitrum One和Polygon zkEVM等。

圖 5: 以太坊的第 2 層擴展解決方案

這些 Layer 2 s 執行智能合約並處理交易,但仍依賴以太坊進行以下操作:

結算: 所有 Rollup 交易都在以太坊主網上完成。Optimistic Rollups 的用戶必須等待質詢期過去,或者在反欺詐計算後交易被視為有效。ZK Rollups 的用戶必須等到有效性得到證明。

共識和數據可用性:Rollups 以 CallData 的形式將交易數據發布到以太坊主網,使任何人都可以執行 Rollup 交易並在必要時重建其狀態。在以太坊主鏈上確認之前,Optimistic Rollups 需要大量的區塊空間和 7 天的挑战期。ZK Rollups 提供即時最終確定性,且將可用於驗證的數據存儲 30 天,但需要大量的計算能力來創建證明。

1.2 B² Network:开創比特幣 ZK-Rollup

B² Network 是第一個比特幣上的 ZK-Rollup,可在不犧牲安全性的情況下提高交易速度。利用 Rollup 技術,B² Network 提供了一個能夠運行圖靈完備智能合約進行鏈下交易的平臺,從而提高了交易效率,並最大限度地降低了成本。

圖 6 :B² Network 架構

如圖所示,B² Network 的 ZK-Rollup Layer 採用 zkEVM 解決方案,負責 Layer 2 網絡內用戶交易的執行和相關證明的輸出。

與其他 Rollup 不同的是,B² Network ZK-Rollup由多個組件組成,包括账戶抽象模塊、RPC Service、Mempool、Sequencers、zkEVM、Aggregators、Synchronizers 和 Prover。其中账戶抽象模塊實現了本機帳戶抽象,它允許用戶靈活地將更高的安全性和更好的用戶體驗編程到他們的帳戶中。zkEVM 與 EVM 兼容,它還可以幫助开發人員將 DApp 從其他 EVM 兼容鏈遷移到 B² Network。

Synchronizers確保將信息從 B²節點同步到 Rollup 層,包括序列信息、比特幣交易數據等細節。B² 節點充當鏈下驗證者,是 B² 網絡中多個獨特功能的執行者。B² 節點中的比特幣 Committer模塊構建一個數據結構來記錄 B² Rollup 數據,並生成一個被稱為“B²銘文”的 Tapscript。然後,比特幣 Committer 發送一個單位為一聰(satoshi )的 UTXO 到一個包含$B^{ 2 }$銘文的Taproot地址,Rollup 數據將被寫入比特幣。

此外,比特幣 Committer 設置一個時間鎖定的挑战,允許挑战者質疑 zk 證明驗證的承諾。如果在時間鎖定期間沒有挑战者或挑战失敗,那么 Rollup 最終在比特幣上確認;如果挑战成功,Rollup 將被回滾。

不論是以太坊還是比特幣,從本質上講,Layer 1 都是單一鏈,它們從 Layer 2 接收擴展的數據。在大多數情況下,Layer 2 的容量也取決於 Layer 1 的容量。因此,Layer 1 和 Layer 2 堆棧的實現對於可擴展性來說並不理想。當 Layer 1 達到其吞吐量上限時,Layer 2 也會受影響,這可能導致交易費用上升和確認時間延長,影響整個系統的效率和用戶體驗。

2. DA 層模塊化

除了 Celestia 的 DA 解決方案受到 Layer 2 s 的青睞之外,還有其他專注於 DA 的創新方案相繼出現,在整個區塊鏈生態系統中發揮了關鍵作用。

2.1 EigenDA:為 Rollup 技術賦能

EigenDA 是一種安全、高吞吐量和去中心化的 DA 服務,其設計靈感來自 DankshardingRollup 能夠將數據發布到 EigenDA,以便在整個 EigenLayer 生態系統中獲得更低的交易成本、更高的交易吞吐量和安全的可組合性。

在以太坊 Rollup 構建去中心化的暫時性數據存儲時,數據存儲可以由 EigenDA 運營商直接處理。運營商(Operators)是指參與網絡運作,負責處理、驗證和存儲數據,EigenDA 可以隨着質押量和運營商的增長而水平擴展。

EigenDA 結合 Rollup 技術,同時將 DA 部分轉移到鏈下處理實現可拓展性。因此,實際的交易數據不再需要在每一個節點上復制和存儲,減少了對帶寬和存儲的需求。鏈上僅處理與數據可用性相關的元數據和問責機制(問責使數據存儲在鏈下,也可以在必要時驗證其完整性和真實性)。

圖 7: EigenDA 的基本數據流

如圖所示,Rollup 將交易批次寫入 DA 層,與使用欺詐證明來檢測惡意數據的系統不同,EigenDA 將數據分割成塊並生成 KZG 承諾和多重揭示證明,EigenDA 要求節點只下載少量數據 [O(1/n)],而不是下載整個 blob。Rollup 的欺詐仲裁協議還能夠驗證用 blob 數據是否與 EigenDA 證明中提供的 KZG 承諾匹配。在進行此驗證時,Layer 2 鏈可確保 Rollup 狀態根的交易數據不會被排序器/提議者操縱。

2.2 Nubit:比特幣上第一個模塊化 DA 解決方案

Nubit是一個可擴展的、比特幣原生 DA 層。Nubit 正在开創比特幣原生的未來,旨在提高數據吞吐量和可用性服務,以滿足生態系統不斷增長的需求。他們的愿景是將龐大的开發者社區納入比特幣生態系統,並為他們提供可擴展、安全和去中心化的工具。

Nubit 的團隊成員是來自 UCSB(加州大學聖塔芭芭拉分校)的教授和博士生,享有傑出的學術聲譽和全球影響力。他們不僅精通學術研究,而且在區塊鏈工程實施方面具有豐富的經驗。團隊與 domo(Brc 20 的創造者)一起撰寫了模塊化索引器的論文,將 DA 層的設計加入到比特幣 meta protocol 的索引器結構中,參與到行業標准的建立和制定。

Nubit 的核心創新:共識機制、無需信任的橋接和數據可用性,它利用創新的共識算法和閃電網絡來繼承比特幣完全抗審查的特性,利用 DAS 提高效率:

  • 共識機制:Nubit 探索了一種由 SNARK 提供支持的基於 PBFT (實用拜佔庭容錯)的高效共識,用於籤名聚合。PBFT 方案與 zkSNARK 技術結合將驗證者之間驗證籤名的通信復雜度顯著減少,在不需要訪問整個數據集的情況下驗證交易的正確性。
  • DAS:Nubit 的 DAS 是通過對區塊數據的小部分進行多輪隨機抽樣來實現的。每一輪成功的抽樣增加了數據完全可用的可能性。一旦達到預定的置信水平,就認為區塊數據是可訪問的。
  • Trustless Bridge:Nubit 使用了一個 Trustless Bridge,其利用了閃電網絡的支付通道。這種方法不僅與本地比特幣支付方法保持一致,且不會增加額外的信任要求。與現有的橋接方案相比,為用戶帶來了較低的風險。

圖 8 :Nubit 的基本組件

我們進一步利用一個具體的用例來回顧圖 8 所示的完整的系統生命周期。假設 Alice 想要使用 Nubit 的 DA 服務完成一筆交易(Nubit 支持多種數據類型,包括但不限於銘文,Rollup data 等)。

  • 步驟 1.1: Alice 首先需要通過 Nubit 的無信任橋支付 gas 費來繼續服務。特別是,Alice 需要從無信任橋接器中獲得一個公共挑战,記為 X (h)(X 是從可驗證延遲函數(VDF)的哈希範圍到挑战域的加密哈希函數,h 是某個高度區塊的哈希值)。
  • 步驟 1.2 和 步驟 2: Alice 必須獲得與當前回合相關的 VDF 的評估結果 R,提交 R 以及她的數據和交易元數據(如地址和 nonce)發送給驗證器,以便將其合並到內存池中。
  • 步驟 3: 驗證者在達成共識後提出區塊及其頭的過程。塊頭包括對數據的承諾及其相關的 Reed-Solomon Coding(RS Code),而塊本身包含原始數據、相應的 RS Code 和基本的交易細節。
  • 步驟 4: 生命周期以 Alice 的數據檢索結束。輕客戶機下載區塊頭,而全節點獲取區塊及其頭。

輕客戶機承擔 DAS 過程以驗證數據可用性。此外,在提出閾值數量的區塊後,該歷史的檢查點通過比特幣時間戳記錄在比特幣區塊鏈上。這確保 validator 集可以阻止潛在的遠程攻擊並支持快速解除綁定。

3. 其他解決方案

除了專注於模塊化特定層的鏈,去中心存儲服務可以為 DA 層提供長期支持。還有一些協議和鏈為开發者提供了定制和全棧方案,這些方案使用戶輕易地構建自己的鏈,甚至無需代碼構建。

3.1 EthStorage - 動態的去中心化存儲

EthStorage 是第一個實現動態的去中心化存儲的模塊化 Layer 2 ,提供由 DA 驅動的可編程鍵值(KV)存儲,以 1/100 到 1/1000 的成本將可編程存儲擴展到數百 TB 甚至 PB。它為 Rollups 提供了長期的 DA 解決方案,並為遊戲、社交網絡、AI 等完全鏈上的應用程序开闢了新的可能性。

圖 9: EthStorage 的應用場景

EthStorage 的創始人,Qi Zhou,自 2018 年全身心投入Web3行業,持有喬治亞理工學院的博士學位,曾任職於谷歌和 Facebook 等頂尖公司的工程師。其團隊也獲得了以太坊基金會的支持。

作為以太坊坎昆升級的核心特性之一,即EIP-4844 (也稱為 Proto-dank sharding),引入了用於 Layer 2 Rollup 存儲的臨時數據塊 (blob),提高了網絡的可擴展性和安全性。網絡無需驗證區塊中的每筆交易,只需確認附加到區塊的 blob 是否攜帶正確的數據,這大大降低了 Rollup 的成本。但是,Blob 數據僅暫時可用,這意味着它將在幾周內被丟棄。這產生了一個重大影響:Layer 2 無法無條件地從 Layer 1 派生出最新狀態。如果無法再從 Layer 1 檢索到某段數據,則可能無法通過 Rollup 來同步鏈。

有了 EthStorage 作為長期的 DA 存儲解決方案,Layer 2 s 可以隨時從其 DA 層獲取完整數據。

技術特點:

  • EthStorage 可以實現去中心化的動態存儲:現有的去中心化存儲解決方案可以支持大量數據的上傳,但是不能修改或刪除,只能重新上傳新數據。而 EthStorage 通過原創的鍵值存儲範式,實現 CRUD 功能,即創建、更新、讀取和刪除存儲的數據,從而顯著增強了數據管理的靈活性。
  • 基於 DA 層的 Layer 2 去中心化解決方案:EthStorage 是一個模塊化的存儲層,只要有 EVM,有 DA 來減少存儲成本,就可以在任何區塊鏈上運行它(但當前很多 Layer 1 不具備 DA 層),甚至在 Layer 2 上也可以。
  • 高度集成 ETH:EthStorage 的客戶端是以太坊客戶端 Geth 的超集,這意味着運行 EthStorage 的節點的時候,依然可以正常參與以太坊的任何流程,一個節點可以是以太坊的驗證者節點的同時也是 EthStorage 的數據節點。

EthStorage 的工作流程:

  • 用戶將他們的數據上傳到應用程序合約,然後該合約與 EthStorage 合約交互以存儲數據。
  • 在 EthStorage Layer 2 網絡中,存儲提供商會收到有關等待存儲的數據的通知。
  • 存儲提供商從以太坊數據可用性網絡下載數據。
  • 存儲提供商向 Layer 1 提交存儲證明,證明 Layer 2 網絡中有大量副本。
  • EthStorage 合約獎勵成功提交存儲證明的存儲提供商。

3.2 AltLayer - 模塊化定制服務

AltLayer 提供了一個多功能的、無代碼的 Rollups-as-a-Service(RaaS)服務。RaaS 產品專為多鏈和多虛擬機世界而設計,支持 EVM 和 WASM。它還支持不同的 Rollup SDK,例如 OP Stack、Arbitrum Orbit、Polygon zkEVM、ZKSync 的 ZKStack 和 Starkware,不同的共享排序服務(例如 Espresso 和 Radius)以及不同的 DA 層(例如 Celestia,EigenLayer)以及 Rollup 堆棧不同層的許多其他模塊化服務。

通過 AltLayer 可以實現多功能的 Rollup 堆棧,例如,一個為應用程序而設計的 Rollup 可以使用 Arbitrum Orbit 構建,同時使用 Arbitrum One 作為 DA 和結算層,而另一個為通用用途而設計的 Rollup 可以使用 ZK Stack 構建,使用 Celestia 作為 DA 層,以太坊作為結算層。

注:看到這裏你可能會疑惑,為什么結算層可以由 OP 和 Arbitrum 來實現?事實上,目前這些 Layer 2 s 的 Rollup 堆棧正在實現類似 Cosmos 提出的“鏈間”(interchain)工作來實現互聯:OP 提出了 Superchain,OP Stack 作為支持 Optimism 技術的標准化开發堆棧,將不同的 Layer 2 網絡集成在一起,促進了這些網絡之間的互操作性;Arbitrum 提出了 Orbitchain 战略,允許基於 Arbitrum Nitro(技術堆棧)在 Arbitrum 主網上創建和部署 Layer 3 ,也被稱為應用鏈。Orbit Chains 可以直接結算到 Layer 2 s 也可以直接結算到以太坊。

3.3 Dymension - 全棧模塊化

Dymension是一個基於 Cosmos SDK 的模塊化區塊鏈網絡,旨在通過使用 IBC 標准來確保RollApp的安全性和互操作性。

Dymension 將區塊鏈功能分為多層, Dymension Hub 作為結算層和共識層為 RollApp 提供安全性、互操作性和流動性,RollApp 作為執行層。數據可用性層是 Dymension 協議支持的 DA 提供者,开發人員可以根據自己的需求選擇合適的數據可用性提供者。

結算層(Dymension Hub)維護 RollApps 的注冊器和相應的重要信息,如狀態、測序器列表、當前活動測序器、執行模塊校驗和等。Rollup 服務邏輯被固定在結算層內,從而形成了一個原生互操作性的中心。Dymension Hub 作為結算層有以下特點:

  • 在結算層上本地提供 Rollups 服務: 提供了與基礎層相同的信任和安全假設,但具有更簡單、更安全、更有效的設計空間。
  • 通信和交易:Dymension 的 RollApp 通過內嵌模塊在結算層上實現 Inter-RollApp 通信和交易,提供信任最小化的橋接。此外,RollApps 還能通過 Hub 與啓用 IBC 的其他鏈進行通信。
  • RVM(RollApp 虛擬機):Dymension 結算層在欺詐爭議時啓動 RVM。RVM 能夠在各種執行環境(如 EVM)中解決爭議,擴展了 RollApp 執行範圍的能力和靈活性。
  • 抗審查:經歷 Sequencer 審查的用戶可以向結算層發布一個特殊的事務。此事務被轉發到 Sequencer,並請求在指定的時間範圍內執行。如果交易沒有在指定的時間內處理,Sequencer 將受到處罰。
  • AMM(自動做市商):Dymension 在結算中心引入了一個嵌入式的 AMM,從而創建了一個核心金融中心。為整個生態系統提供共享流動性。

四. 多生態模塊化區塊鏈對比

在前文中,我們深入探討了模塊化區塊鏈系統和衆多代表性項目,現在我們將把焦點轉移到不同生態間的對比分析上,旨在客觀全面的理解模塊化區塊鏈。

五. 總結與展望

正如我們所看到的,區塊鏈生態在朝着模塊化的方向發展。在過去的區塊鏈世界中,各條鏈孤立運作,相互競爭,這使得用戶、开發者和資產在不同鏈之間難以流動,限制了生態系統的整體發展和創新。在WEB3世界中,問題的發現和解決是共同努力的過程。一开始,比特幣和以太坊作為單一鏈吸引了大量關注,但隨着單一鏈問題的暴露,模塊化鏈逐漸受到關注。因此,模塊化鏈的爆發不是偶然,而是發展的必然。

模塊化區塊鏈通過讓各個組件獨立優化和定制,提高了鏈的靈活性和效率。但這種架構也需面對挑战,如通信延遲和系統交互的復雜性增加。實際上,模塊化架構的長期益處,如提高的可維護性、可復用性和靈活性,通常會超過其短期的性能損失。未來,隨着技術發展,這些問題將找到更好的解決方案。

GeekCartel 認為區塊鏈的生態系統都有責任在整個模塊化堆棧中提供可靠的基礎層和通用的工具,以促進鏈與鏈直接的流暢鏈接,如果生態系統能夠更加和諧和互聯,用戶將能夠更輕松地使用區塊鏈技術,也會吸引更多的新用戶進入Web3。

六. 擴展閱讀:Restaking 協議 — 為異構生態注入原生安全性

目前還出現了一些 Restaking 協議,通過重新質押機制有效地聚合分散的安全資源,提高區塊鏈網絡的整體安全性。這一過程不僅解決了安全資源碎片化的問題,還增強了網絡對潛在攻擊的防御能力,同時為參與者提供了額外的激勵,鼓勵更多的用戶參與到網絡安全維護中來。通過這種方式,Restaking 協議為提升網絡安全性和效率开闢了新途徑,有力地促進了區塊鏈生態系統的健康發展。

1. EigenLayer:去中心化以太坊 Restaking 協議

EigenLayer 是一種建立在以太坊上的協議,它引入了 Restaking 機制,這是加密經濟安全的新原語(primitive)。這個原語允許在共識層上重用 ETH,聚合了所有模塊之間的 ETH 安全性,提高了依賴模塊的 DApp 的安全性。原生質押 ETH 或使用流動性質押代幣 (LST) 質押 ETH 的用戶可以選擇加入 EigenLayer 智能合約來重新質押他們的 ETH 或 LST,並將加密經濟安全性擴展到網絡上的其他應用程序,以獲得額外的獎勵。

當以太坊轉向以 Rollup 為中心的路线圖時,可以在以太坊上構建的應用程序得到了顯着擴展。

然而,任何無法在 EVM 上部署或證明的模塊都無法吸收以太坊的集體信任。這樣的模塊涉及對來自以太坊外部的輸入進行處理,因此它們的處理無法在以太坊內部協議中進行驗證。這樣的模塊包括基於新共識協議的側鏈、數據可用性層、新的虛擬機、預言機網絡、橋等。通常,這樣的模塊需要具有自己的分布式驗證語義的AVS來進行驗證。通常,這些 AVS 要么由它們自己的原生代幣保護,要么具有權限性質。

目前 AVS 生態系統存在一些問題:

  • 安全信任假設。开發 AVS 的創新者必須引導一個新的信任網絡以獲得安全性。
  • 價值泄露。隨着每個 AVS 發展其自己的信任池,用戶除了向以太坊支付交易費用外,還必須向這些池支付費用。這種費用流向的偏離導致了從以太坊中的價值泄露。
  • 成分負擔。對於當今運營的大多數 AVS 來說,質押的資本成本遠遠高於任何運營成本。
  • DApp 的信任模型較低。當前的 AVS 生態系統產生了一個問題,一般來說,DApp 的任何一個中間件依賴都可能成為攻擊的目標。

圖 10 :對比現在的 AVS 服務和 EigenLayer

在 EigenLayer 的架構上,AVS 是基於 EigenLayer 協議構建的服務,利用以太坊的共享安全性。EigenLayer 引入了兩個新穎的方式,即通過質押和自由市場治理實現的集中安全性,它們有助於將以太坊的安全性擴展到任何系統,並消除現有僵化治理結構的低效率:

  • 通過重新抵押提供集合安全性。EigenLayer 通過啓用重新抵押的 ETH 而不是它們自己的代幣來保護模塊,提供了一種新的集合安全性機制。具體而言,以太坊驗證者可以將他們的信標鏈提取憑證設置為 EigenLayer 智能合約,並選擇加入建立在 EigenLayer 上的新模塊。驗證者下載並運行這些模塊所需的任何額外節點軟件。然後,這些模塊可以對選擇加入模塊的驗證者的抵押 ETH 施加額外的罰沒條件。
  • 开放市場提供獎勵。EigenLayer 提供了一個开放市場機制,用於管理驗證者提供的安全性以及 AVSs 消耗的方式。EigenLayer 在市場中創建了一個環境,各個模塊將需要足夠激勵驗證者,讓他們將重新質押的 ETH 分配給自己的模塊,而驗證者將幫助決定哪些模塊值得分配這種額外的集合安全性。

通過結合這些方式,EigenLayer 充當了一個开放的市場,AVS 可以在其中利用以太坊驗證者提供的池化安全性,通過獎勵刺激和懲罰方式促進驗證者在安全性和性能方面做出更優化的權衡。

2. Babylon:為 Cosmos 與其他 PoS 鏈提供比特幣安全性

Babylon 是由斯坦福大學 David Tse 教授創立的 Layer 1 區塊鏈。該團隊由斯坦福大學的研究人員和經驗豐富的开發人員以及商業顧問組成。Babylon 提出了比特幣質押協議,該協議被設計為一個模塊化插件,用於許多不同的 PoS 共識算法之上,提供一個可以重新質押協議的原語。

Babylon 基於比特幣的三個方面----時間戳服務、區塊空間和資產價值----能夠將比特幣的安全性傳遞到所有衆多 PoS 鏈(如 Cosmos、Binance Smart Chain、Polkadot、Polygon 和其他已經擁有強大、可互操作生態系統的區塊鏈),創建更強大和統一的生態系統。

比特幣時間戳解決 PoS長距離攻擊 :

長距離攻擊是指利用了 PoS 鏈中驗證節點解質押後,回到他們還是質押者身份的某個歷史區塊,啓動一條分叉鏈的可能性。這個問題是 PoS 系統固有的,無法僅通過改進 PoS 鏈的共識機制本身來徹底解決,不論是以太坊還是 Cosmos 等 PoS 鏈都面臨着這一挑战。  

在引入比特幣時間戳之後,PoS 鏈的鏈上數據將會以帶有比特幣時間戳的形式,存儲在比特幣鏈上,即便有人想再造一條 PoS 鏈的 fork,它對應的比特幣時間戳肯定晚於原鏈,所以此時長距離攻擊就會失效。

比特幣質押協議:

該協議允許比特幣持有者質押其闲置的比特幣,以提高 PoS 鏈的安全性,並在此過程中獲得收益。

比特幣質押協議的核心基礎設施是比特幣與 PoS 鏈之間的 Control Plane,如下圖所示。

圖 11:具有 Control plane 和 Data plane 的系統架構

Control Plane 以鏈的形式實現,以確保它是去中心化的、安全的、抗審查的和可擴展的。這個控制平面負責各種關鍵功能,包括:

• 為 PoS 鏈提供比特幣時間戳服務,以使它們能夠與比特幣網絡同步。

• 充當市場場所,匹配比特幣質押和 PoS 鏈,並跟蹤質押和驗證信息,比如 EOTS 密鑰的注冊和刷新;

• 記錄 PoS 鏈的最終性籤名;

通過質押他們的 BTC,用戶可以為 PoS 鏈、DA 層、預言機、AVS 等提供驗證服務,Babylon 現在還可以為 Altlayer,Nubit 等提供服務。

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