# 2023年重要敘事，模塊化區塊鏈在做什麼？ By [小烏鴉Ma𝕏](https://paragraph.com/@soaringcrowz-2) · 2023-01-15 --- 本文轉譯自Thor Hartvigsen《The Modular Blockchain Thesis🪐》 前言 -- 「區塊鏈模塊化」這個議題其實一直被拿出來討論，隨著區塊鏈發展越來越全面，越來越多人開始討論將區塊鏈模塊化設計後，到底能不能解決區塊鏈的「三角悖論」？ 這篇文章剛好就來探討一下，區塊鏈模塊化會是 2023 年最重要的敘事嗎？隨著區塊鏈模塊化的發展越來越完整，真的能徹底改變發展空間和應用嗎？ > 聲明：本文已取得原文作者授權，作者為 Thor Hartvigsen（@ThorHartvigsen） 文章內容 ---- ### 第一部分 當前需要改進的問題： * 無需信任的跨鏈溝通 * Rollups 的可擴展性（當交易數量增長到足夠一定量時） * 提高吞吐量同時保持高水平的安全性和去中心化（區塊鏈三角悖論） ![圖片來源：Fuel Labs](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/c771ee51181048d4eaf666d1255c957844476676088580c56c37aa0f3387a00f.jpg) 圖片來源：Fuel Labs 為了確保透徹理解這些概念，本文將分成幾個區塊進行討論， > **區塊** 區塊是區塊鏈的組成部分。單個塊由兩個部分組成： * 區塊頭：包含前一個塊的哈希值、時間戳等數據。 * 區塊體：包含此塊中包含的所有交易。 ![圖片來源：Thor Hartvigsen](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/45d277b86832d5a1e5f01cd8ca39c77bed04df5852e869fd298b6dc236e4539b.png) 圖片來源：Thor Hartvigsen 目前最受歡迎的擴展策略是直接擁有更大的區塊（例如 Solana）。 「更大的區塊」代表「吞吐量增加」，但在去中心化方面是一個問題。 對於更大的區塊，節點必須下載更多的數據；畢竟很少人能夠負擔得起所需的更昂貴設備。  > **節點** * Full Nodes： 需要存儲整個區塊鏈以及自第一個區塊以來執行過的所有交易。確保共識並確保數據可用並且區塊有效以便在區塊鏈上執行交易。 * Light Nodes（又名 Light Clients）： 用於匯總並將大部分工作外包給完整節點。 不驗證交易，但檢查每個區塊是否達成共識，區塊數據是否可用於網絡。大多數 Light Nodes 依賴於「誠實多數假設」，假設大多數參與者（例如驗證者）是誠實的。 由於 Light Nodes 不需要過多硬體設備。但需要更多節點，導致有時整體安全性較弱。 ![圖片來源：Fuel Labs](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/71a81ccae1469b04e9951b7965b437850dc8b8e797862caa2b53f55dd1109719.png) 圖片來源：Fuel Labs > **Rollups（以太坊）** Layer 2 是建立在以太坊之上的鏈，使用以太坊主網作為結算層。而Rollups 可以被認為是一個單獨的執行層，並將交易包發送回主網進行驗證。  目前常見的 Rollups 有兩種類型： * Optimistic Rollups * Zk Rollups > **區塊鏈層** 區塊鏈可以分為 4 個不同的層： * 執⾏層 (Execution Layer)：為 DApp 提供環境並處理交易。  * 數據可⽤性層 (Data Availability Layer)：節點從區塊生產者那裡接收區塊並檢查數據（交易）是否公開可用。 * 共識層 (Consensus Layer)：決定交易的順序性、有效性以及節點之間的⼀致性。 * 結算層 (Settlement Layer)：決定區塊鏈的實際狀態（最終性）。 > **單體區塊鏈 (Monolithic) vs 模塊化區塊鏈 (Modular)** * 單體區塊鏈：是由四層組成的鏈，會處理區塊過程的所有部分。以太坊和目前所知道的大多數其他區塊鏈都是單體區塊鏈。  * 模塊化區塊鏈：是將這些層中的一個或多個外包給外部鏈的鏈。由於模塊化區塊鏈可以專注於特定元素，因此可以達到新的可擴展性水平。 ![圖片來源：Fuel Labs](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/f6273501fef8bc680602f758663029cfcdb8498773a77b75a975be7c71799cc0.png) 圖片來源：Fuel Labs 以太坊上的當前 Rollups（例如 Arbitrum 和 Optimism）充當執行層，並使用以太坊主網實現數據可用性、共識和結算。 這些 Rollups 使用「鏈上數據可用性」，因為它們將數據發佈到指定的 Layer 1（以太坊）。  相比之下：具有「鏈下數據可用性」的 Rollups 在其指定的 Layer 1 以外的其他地方發布其數據。 Rollups 仍然可以使用以太坊作為結算層，但通過 Celestia 作為數據可用性層發布其數據（鏈下數據可用性）。 ![圖片來源：Celestia](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/a523b3a23cf0bf3cca9c46deecd06c1b7d08cccb6f7032878e01e48e8e4b5739.jpg) 圖片來源：Celestia 以下是以太坊上不同類型的 Rollups 結構。 * 基礎層：Ethereum 主網。 * Rollup：例如 Arbitrum & Optimism（作為執行層並使用 Ethereum 做其他事情）。 * Validium：類似採用「鏈下數據可用性」的 Rollup，例如 Celestia。 ![圖片來源：Thor Hartvigsen](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/09af28a22ed5f917d639090a19d1d019e7e4b48e857e04aae0328da623908e0d.jpg) 圖片來源：Thor Hartvigsen ### 第二部分 Celestia 是一個模塊化的區塊鏈網絡。所有 VM（不僅僅是 EVM）的區塊鏈和 Rollup 可以使用 Celestia 作為數據可用性層和共識層。 讓我們仔細看看它是如何工作的。 ![圖片來源：Celestia](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/84056d707f7fee27aa012cc9aae9f66b845356fab03ca0c68e9a99bf667ba0d2.png) 圖片來源：Celestia 如下圖所示，Celestia 為模塊化擴展提供了不同的解決方案，例如：「Sovereign Rollups」、「Celestium」等。 首先，讓我們快速了解一下 Celestia 的內部結構並深入了解「數據可用性層」。 ![圖片來源：Celestia](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/a440bedd387e6753752ee6de83f38c35c7be56ac93368158c5438abbeacf252b.png) 圖片來源：Celestia > **數據可用性：** 作為一個節點，從區塊生產者那裡收到一個區塊，並且需要驗證數據是否公開（已發布），以便可以將其添加為區塊鏈中的下一個鏈。 > **數據可用性問題：** 數據被隱瞞時發生。 具體來說，區塊生產者不會洩露新區塊的數據（數據隱瞞攻擊）。節點突然無法批准該塊，因為它無法讀取數據。這是 Rollup 中的常見問題。  > **數據可用性採樣 (Data Availability Sampling, DAS)** Light Clients 無需下載所有數據即可驗證數據可用性。由於運行數據的小樣本，每次都會增加 50% 的數據實際發布的確定性。 ![圖片來源：Celestia](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/eec7bcb5fcfec059dda8c0bd4a5d835d8666787d455e66dfbbf348005bdd683e.jpg) 圖片來源：Celestia Nick White 的討論串（詳參考資料2）以非常直接的方式強調了這一點的改進。 [https://twitter.com/nickwh8te/status/1559977957195751424](https://twitter.com/nickwh8te/status/1559977957195751424) 在許多情況下，Light Nodes 只需下載不到 1% 的數據，就可以 99% 地確定所有數據都已發布。 這是一個巨大的進步！ 暫時回到 Light Client。之前說過，Light Nodes 在硬體設備要求方面要便宜得多，但由於它們依賴於「誠實多數假設」，因此安全性有所降低。 那麼，Light Client 的「誠實少數假設」呢？ ![圖片來源：Fuel Labs](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/11016cd4258235640174e56c9a95dd1155db9be717bbd2a88b460c43fe20da5e.png) 圖片來源：Fuel Labs Celestia 的 Light Nodes 通過下載一小部分數據來使用數據可用性採樣。他們依賴於「誠實少數假設」（假設少數區塊鏈參與者是誠實的並遵守協議規則），這顯著提高了安全性。 ![圖片來源：Celestia](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/5939ce2c02b6b4444fccf63f135da665e712f5fab1906826a0f98a1a6abec6bd.jpg) 圖片來源：Celestia 這是對不同 Nodes / Client 的深入比較： ![圖片來源：Fuel Labs](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/df9265a8fbd187fb3289d3781bae11ccbc901f89aeb656ef516cd323b0309f32.png) 圖片來源：Fuel Labs 現在讓我們看看 Celestia 的不同解決方案： > **Sovereign Rollups** 自己處理執行和結算，而不是使用以太坊作為結算層（如 Arbitrum 和 Optimism）。 Sovereign Rollups 的好處： * 更多執行環境的自由度 * 不共享計算資源 * 如果出現問題，能夠進行硬分叉 Sovereign Rollups 與 Layer 1 更相似，並且可以「橋」接到其他 Sovereign Rollups 和結算層。  > **Cluster** 區塊鏈 Cluster 是一組區塊鏈和 Rollups，它們可以以「信任最小化方式」進行相互溝通，信任最小化橋是兩個鏈之間的橋樑，不需要中間人或「誠實多數假設」來確保資金安全。 ![圖片來源：Thor Hartvigsen](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/2d1735cdba7f5bc793883e65a636621bf3b99388e977d8200bbd25d655c4f351.png) 圖片來源：Thor Hartvigsen Cluster 的一個例子是以太坊及其 Rollups（Layer 2）或 Cosmos 生態系統中的不同鏈。 這些能夠進行 Cluster 溝通（信任最小化的橋而不是受信任的橋）。 以下是所有與 Celestia 結合的內容： 信任最小化溝通（Cluster 內部溝通）需要「誠實少數假設」。 這正是 Celestia 使用的，因為 Light Nodes 使用數據可用性採樣！ 信任最小化橋要要安全得多，形成鏈的「Cluster」和「Cluster 內部溝通」，因此，Celestia 為 Rollup 提供了關鍵部分以形成 Cluster，並以無信任的方式進行溝通。 > **Celestia Quantum Gravity Bridge & Celestiums** Quantum Gravity Bridge 是以太坊和 Celestia 之間的數據可用性橋。 它允許以太坊上 Layer 2 的「鏈下數據可用性」（即使用 Celestia 作為數據可用性層的以太坊 Rollups。） ![圖片來源：Celestia](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/7bc780090c13ed100a425489ade18c31653c582879035938e55fa598d10c2428.png) 圖片來源：Celestia Celestium 是建立在以太坊之上的 Layer 2 Rollups，它使用 Celestia 而不是以太坊作為數據可用性層。但它仍然使用以太坊主網進行結算和共識。其他 Layer 2 也可以做同樣的事情以提高可擴展性。 **結論** Celestia 作為一個獨立的數據可用性層，在某些情況下也可以是共識層，由於數據可用性採樣和「少數誠實」Light Nodes的固有技術，Rollups 可以使用 Celestia 來提高可擴展性。 ### 第三部分 通過談論 Fuel Labs 來結束這一切，Fuel Labs 正在構建一個可與以太坊和 Celestia 實現的執行層，保持高安全性和去中心化的前提來擴展吞吐量。 ![圖片來源：Fuel Labs](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/9786654263c875df0057248a6e183f5741caff819655deda1f7e45cdc85a8793.png) 圖片來源：Fuel Labs Fuel Labs 的一款產品是他們為擴展以太坊而構建的 Optimistic Rollups。包括： * Fuel 和 Ethereum 之間的信任最小化橋。 * FuelVM：通過使用「UTXO」（Unspent Transaction Output）運行智能合約進行並行驗證。 * Sway 程式語言。 ![圖片來源：Fuel Labs](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/9dba31e079466ff087f192bb192f82bff66734647c3dac50f9a3d67105c7dd4d.png) 圖片來源：Fuel Labs 簡單描述一下，FuelVM 可以同時運行多個處理程序（並行驗證）。 因為 Celestia 適用於所有 VM，Fuel 還可以使用 Celestia 作為數據可用性層和/或共識層來啟動 Rollups。 ![圖片來源：Fuel Labs](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/25274f4c202393f9121cf67f8bf586af7e9d05efb7f20464ceaf9137253b6346.jpg) 圖片來源：Fuel Labs 結論 -- 如同前言所提到的，「區塊鏈模塊化」的議題一直被拿出來討論，那麼到底跟過往我們理解的區塊鏈架構差異在哪裡？這篇文章或許會是一個稍微好理解的內容。 模塊化將各自負責的功能分權出去，雖然是希望透過這樣的作法去解決三角悖論，但我看到現在，其實還沒有一個項目可以完全解決這個問題，幻想是美好的，但現實總是打臉我們；雖然短時間真的要看到吞吐量高，又兼顧安全性和去中心化的區塊鏈架構有點難，但看到不少項目都在研究這一塊，或許，一兩年之內真有機會看到完美解法。 我自己的看法則是「區塊鏈模塊化」長期發展下去，是可以幫助區塊鏈蓬勃發展。畢竟可以使開發者更容易地創建新應用，同時減少重複的開發工作。還可以提高區塊鏈系統的可擴展性和可維護性。因此，模塊化這一個趨勢對區塊鏈技術的發展會產生積極且正面的影響。 參考資料 ---- 1. [Thor Hartvigsen 《The Modular Blockchain Thesis》](https://twitter.com/ThorHartvigsen/status/1613579112534396928) 2. [Nick White 《Data Availability Sampling is a major breakthrough in blockchain scaling》](https://twitter.com/nickwh8te/status/1559977957195751424) 3. [Celestia](https://celestia.org/) 4. [Fuel Labs](https://fuel-labs.ghost.io/) --- *Originally published on [小烏鴉Ma𝕏](https://paragraph.com/@soaringcrowz-2/2023)*