# Danksharding, Celestia 以及区块链分层结构 By [toddz](https://paragraph.com/@toddz) · 2022-07-20 --- _区块链分层结构 = Disaggregated Blockchain Layers = 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 >>> **区块链分层结构 YYDS** TL, DR; ------- * 相较于Monolithic Blockchain，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”（自定义特性的一种进阶特性，链的运行方对链的状态拥有独立的控制权），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（Scalability） / 安全性（Security） / 主权性（Sovereignty） / 工程量（Ease of Development） 方面有不同的表现（详见图1）； * 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（感谢@polynya，个人认为这个说法比模块化区块链更准确）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（又名Execution Layer）：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（又名Consensus Layer）：负责对运行了一段时间后区块链的状态进行确认； * 存储层（又名Data Availability，DA）：确保相关数据的可用性&正确性。 * 区块链分层结构价值何在？ ------------ **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Monolithic Blockchain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（建议阅读[Vitalik的阐述](https://vitalik.ca/general/2021/05/23/scaling.html#its-crucial-for-blockchain-decentralization-for-regular-users-to-be-able-to-run-a-node)） ![Celestia Co-Founder Mustafa Al Bassam对扩容性极其深刻的解释](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/c7f2ea96093f481aae8b8a3cf2f698ab4d003ea08b4ec0092c4bc636187cc13d.png) Celestia Co-Founder Mustafa Al Bassam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 --------- ![图1，1\~5分的评分越高代表着该方案在此项的表现越好](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/343c09ae801d448f88ff87e07bd18aeff063293d4c46ce60a714e13a28a60fc6.png) 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： * \*\*Txs Sequence Consensus（交易顺序共识层）：\*\*这一层负责对整个P2P网络中所有已支 付Gas Fee的交易进行先后排序； * \*\*Global State Consensus（全链状态共识层）：\*\*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Consensus Layer（共识层）** 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 **1\. 目前主流的Rollup模式（Current Rollup）** ![代表项目：Optimism, Arbitrum, StarkNet, Zk-Sync, Scroll, Fuel](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/ca38051f181a24546d2cb388c65e206eab50dfcb5fb9aed4eb4a3f53c32ac5cd.png) 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（Nervos的确是更早的，但在市场普及方面较弱）：外置一个Execution Layer，并将这Execution Layer最终的共识交付给Ethereum一层来完成； _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。_ **2\. 目前的Validium（Current Validium）** ![代表项目：Anytrust (by Offchain-labs), ZkPorter (by Matter Labs)](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/bba551395561656321f05f3506a577bf79969c258d9481e1083ff1ff98192d65.png) 代表项目：Anytrust (by Offchain-labs), ZkPorter (by Matter Labs) 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（区块有限的空间不再需要存储DA相关的数据），但同时也舍弃了一定的安全性（毕竟DA层的安全性不再由Ethereum来保障）； 目前市面上的Validium在DA层的选择上有不少方案（DA委员会，监督者等），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。 **3\. Danksharding** ![代表项目：难度太大，目前只此一家，别无分号](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/9034eac1fe48dab6d34b74427d6af82366aced6f2655c03e4242e98a2faa7f75.png) 代表项目：难度太大，目前只此一家，别无分号 作为目前ETH 2.0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（比Rollup更高效），但又仍在Ethereum的安全范围内（比Validium更安全）； * Txs Sequence Consensus和Global State Consensus已分拆成先后两步骤来进行（虽然仍放在一层内去执行），从而大幅降低了Global State Consensus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（代表着更高的扩容能力）。其逻辑在于让验证节点能够只验证所有交易中的一部分（即区块大一些不会给验证节点带来额外负担） 如果对Danksharding的细节感兴趣，可以参阅[Delphi Digital的阐述](https://members.delphidigital.io/reports/the-hitchhikers-guide-to-ethereum/) ### 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Txs Sequence Consensus **Sovereign Chain** ![代表项目：暂无](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/805a52e0b5736e87583da776d5b3eb3f93d0a516d4b619a3d34fc3c4091b32ea.png) 代表项目：暂无 这是Celestia最原始（你也可以称为基础）的架构，即Celestia只管DA和Txs Sequence Consensus ，而再往上的两层Global State Consensus 和Execution 则可自由发挥。 之所以称之为 “Sovereign Chain” ，源于链（当然也可以是个Rollup）的运行者能够在Global State Consensus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（而不是像Ethereum的Rollup的最终状态由Ethereum L1的节点共识决定）：_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Sovereign Chain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； 即便Sovereign Chain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Sovereign Chain这一层的执行者来实现，即**安全性很大程度上取决于Sovereign Chain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Ethereum L1社区的共识。** **Execution Rollup** ![代表项目：Cevmos, dYmension, Eclipse](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/0b68181f20babf6d5583494b8f73ec434adc22cd32ef0701f5263c44911c838c.png) 代表项目：Cevmos, dYmension, Eclipse Execution Rollup的设计是在Celestia的基础之上搭建了一个通用的Global State Consensus 层（这里称为Hub，前述Cevmos等几个代表项目均是此层的表达），而开发者可以以这个State Consensus Hub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（Execution Rollup）绑定Ethereum（Cevmos, dYmension, Eclipse）来实现Txs Sequence Consensus & Global State Consensus （Cevmos等提供Global State Consensu，Txs Sequence Consensus由Celestia提供）； 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Sovereign Chain少开发&运营一个Global Consensus Layer； * 比Currnet Rollup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Sovereign Chain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State Consensus Hub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](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/13ff23f8c3722c5ed11907ad8480f32ff377d9642cca5b98ddbb96af684e9035.png) 代表项目：暂无 Celestia和Ethereum的梦幻联动：Celestia作为Ethereum Validium的DA层，比Data Availability Committes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](https://blog.celestia.org/ethereum-off-chain-data-availability-landscape/) ### Ethereum & Celestia之外的DBL方案 **Nervos系列** ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/895370e90effe6b9bc8b17208f649d2162881770155f3532ca21539efaaf4754.png) 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： * The Nervos Network has a layered architecture, with a single Layer 1 blockchain, the Nervos Common Knowledge Base (CKB), and many Layer 2 systems. Layer 1 is focused on providing security and decentralization, while developers can construct layer 2 systems (focused on functionality and performance) that are securely rooted in and interoperable with the Layer 1 CKB. 虽然从图上来看与Current Rollup极为相像，但Nervos在L1层面选择了UTXO（而非以太坊的账户模型）： * 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](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/db9eada059ca5700d11df75db75a6be976df2c996d890d711ea9a125e10babb0.png) 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Txs Sequence Consensus，即基于Arweave搭建的智能合约链需要自己负责Txs Sequence Consensus，Global State Consensus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](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/e3f2865fdec517e3161b591e879afed86fae0eb8e60e32987afd1e4e10dbd4b0.png) 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Execution Rollup类似，Avail提供Celestia的功能，而State Consensus Hub则由Polygon来承担，开发者可在其上建立自己的Execution Rollup。 --- *Originally published on [toddz](https://paragraph.com/@toddz/danksharding-celestia)*