共識至上：重新思考 ZK 時(shí)代的基礎(chǔ)層
作者：krane,lamby(Asula),sylve,lancelot(Hyle)來源：bedlamresearch翻譯：善歐巴，金色財(cái)經(jīng)介紹
在過去一周，我們看到了多項(xiàng)關(guān)于Ethereum共識層路線圖的提案。最值得注意的是，JustinDrake在Devcon2024的演講中闡述了他對EthereumZK時(shí)代的愿景。它被稱為beam鏈或beam分叉，為Ethereum批量實(shí)現(xiàn)了許多重大升級，包括縮短slot時(shí)間、加快最終確定性和Ethereum共識的“snarkification”。人們對該提案的雄心和這些變化的時(shí)間表反應(yīng)不一。然而，考慮到Ethereum的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，我們也應(yīng)該承認(rèn)，謹(jǐn)慎對待Ethereum有多么重要。盡管承認(rèn)這一點(diǎn)，但考慮一下以rollup為中心的生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)層的最大雄心勃勃的未來是什么樣的還是很有用的。本著“不為過去的所累，只為未來”的精神，本文介紹了一種利用ZK和共識研究進(jìn)展的未來。
我們將首先從基本原理的角度研究基礎(chǔ)層，然后探索共識研究中的核心概念。最后，我們將深入探討如何將這項(xiàng)研究應(yīng)用于新一代基礎(chǔ)層設(shè)計(jì)，尤其是在ZK機(jī)制下。基礎(chǔ)層
如今，大多數(shù)Rollup都采用中心化排序器來對交易進(jìn)行排序和執(zhí)行。排序器生成區(qū)塊后，還負(fù)責(zé)生成執(zhí)行證明以供其他人驗(yàn)證。為了使執(zhí)行可驗(yàn)證，第三方需要Rollup的狀態(tài)數(shù)據(jù)以及執(zhí)行證明。狀態(tài)數(shù)據(jù)和證明通常發(fā)布到數(shù)據(jù)可用性(DA)層，狀態(tài)轉(zhuǎn)換由驗(yàn)證層（通常被誤稱為結(jié)算層）驗(yàn)證。
早期，Ethereum制定了以rollup為中心的路線圖，并成為最初的基礎(chǔ)層，同時(shí)執(zhí)行DA和驗(yàn)證。Ethereum的獨(dú)特狀態(tài)（即在Ethereum上發(fā)行的大量有價(jià)值資產(chǎn)）使其成為rollup的天然驗(yàn)證或結(jié)算層。通過使用Ethereum作為基礎(chǔ)，rollup不僅可以繼承其安全性，還可以繼承其流動性。無論如何，當(dāng)時(shí)市場上沒有專門的結(jié)算或DA選項(xiàng)。
即使在當(dāng)今擁有許多專門層的世界里，擁有最大PoS驗(yàn)證器集和blob支持的Ethereum作為DA層也是一個(gè)非常安全的選擇。此外，Ethereum上的資產(chǎn)家族的數(shù)量和市值一直在持續(xù)增長。由于“結(jié)算”是特定于資產(chǎn)的，因此對于允許強(qiáng)制退出的rollup，必須在發(fā)行資產(chǎn)的鏈上進(jìn)行驗(yàn)證。如果rollup想要允許強(qiáng)制退出Ethereum發(fā)行的資產(chǎn)，它必須使用Ethereum進(jìn)行驗(yàn)證。
今天的Ethereum看起來是這樣的：
鑒于我們理解了數(shù)據(jù)可用性和驗(yàn)證之間的分離，以及基礎(chǔ)層在提供最終的審查阻力、Rollup之間的互操作性和資產(chǎn)發(fā)行方面的核心功能，我們可以推斷如何構(gòu)建更好的基礎(chǔ)層。目前，Rollup每隔幾個(gè)小時(shí)將狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)布到基礎(chǔ)層，這意味著Rollup排序器提供的預(yù)確認(rèn)僅在此時(shí)間范圍內(nèi)在基礎(chǔ)上完成。數(shù)據(jù)吞吐量高于EthereumL1的基礎(chǔ)層可以讓Rollup更頻繁地發(fā)布數(shù)據(jù)，減少從Rollup預(yù)確認(rèn)到基礎(chǔ)層確認(rèn)的時(shí)間，從而提高Rollup的安全性。同樣，以更高的速度進(jìn)行驗(yàn)證可以實(shí)現(xiàn)Rollup之間的更快互操作性，從而無需流動性橋梁和做市商。我們可以利用對基礎(chǔ)層必須處理的工作負(fù)載形狀的具體見解來構(gòu)建具有更高吞吐量和更快Rollup間通信的基礎(chǔ)層。
集成Blockchain具有“熱狀態(tài)”區(qū)域，例如經(jīng)常受到攻擊的DEX池。這使得所有參與者的交易的相對排序變得非常重要。另一方面，rollup通常在很大程度上獨(dú)立的狀態(tài)空間上運(yùn)行，大多數(shù)交易僅影響其自己的rollup內(nèi)的狀態(tài)。雖然跨rollup交互確實(shí)會發(fā)生（例如，當(dāng)用戶在rollup之間轉(zhuǎn)移資產(chǎn)或rollup相互組合時(shí)），但這些交互是明確的、定義明確的并且是提前知道的。由于每個(gè)rollup中的絕大多數(shù)交易都在脫節(jié)的狀態(tài)下運(yùn)行，并且跨rollup交易是通過特定的互操作性機(jī)制處理的，因此在基礎(chǔ)層上對所有rollup數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的全排序的必要性較小。相反，只有在rollup明確交互的情況下才能有選擇地執(zhí)行排序：
注意：這也可以被視為提出一個(gè)包含一個(gè)單獨(dú)交易的區(qū)塊）。
總結(jié)一下DAG中交易驗(yàn)證的工作原理：
用戶將交易廣播給驗(yàn)證器節(jié)點(diǎn)的子集。
當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到交易時(shí)，它首先根據(jù)圖的本地視圖檢查該交易是否與其當(dāng)前知道的任何交易相沖突。
如果存在沖突，例如試圖花費(fèi)相同的資金，則交易會被拒絕。
如果沒有沖突，接收節(jié)點(diǎn)將與網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互，以就交易的有效性達(dá)成某種形式的一致。其中一種方法是子采樣，其中節(jié)點(diǎn)通過對其他節(jié)點(diǎn)的子集進(jìn)行采樣并詢問他們是否根據(jù)自己的本地觀點(diǎn)認(rèn)為該交易有效來開始幾輪查詢。如果采樣節(jié)點(diǎn)的閾值為肯定響應(yīng)，則查詢輪次被視為成功，并且表示已達(dá)到法定人數(shù)。重復(fù)此采樣過程，直到節(jié)點(diǎn)對交易有效性充滿信心。此過程允許節(jié)點(diǎn)快速就交易有效性達(dá)成概率共識，而無需全局一致。重復(fù)采樣有助于確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)達(dá)成共識，使得沖突交易極不可能同時(shí)被接受。
上述系統(tǒng)取決于基于ZK的執(zhí)行分片，而不是復(fù)制執(zhí)行作為可驗(yàn)證應(yīng)用程序的未來。
在兩個(gè)rollup之間移動數(shù)據(jù)的跨分片交易需要排序，但這也是部分的。例如，將資產(chǎn)X從rollupA轉(zhuǎn)移到rollupB需要rollupA的提款交易達(dá)到法定人數(shù)，然后rollupB才能包含存款交易。來自基礎(chǔ)層的快速確認(rèn)將為同一生態(tài)系統(tǒng)中rollup之間的互操作性提供可靠的保證，從而為基礎(chǔ)層創(chuàng)造網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。快速的互操作性加上大量有價(jià)值的資產(chǎn)可能足以使基礎(chǔ)層對潛在的rollup具有吸引力。總而言之，這種專門的設(shè)計(jì)將允許：
Rollup交易的確認(rèn)時(shí)間快速。
Rollup之間的快速互操作性（無需流動性橋梁或做市商）。
用于Rollup的專用DA吞吐量。
用于Rollup的專用驗(yàn)證工具（更多證明系統(tǒng)）。簡要說明：基礎(chǔ)資產(chǎn)的價(jià)值累積
上述討論為rollup提供了一個(gè)廉價(jià)、快速且安全的基礎(chǔ)層。然而，目前圍繞以rollup為中心的路線圖的大部分討論都圍繞著rollup存在下ETH和Ethereum的價(jià)值累積。擁有用戶關(guān)系的L2（如Base）能夠?qū)ζ鋮^(qū)塊空間收取溢價(jià)，并且只需將其收入的一小部分以DA費(fèi)用的形式返還給Ethereum。
通過允許rollup更頻繁地發(fā)布狀態(tài)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)快速互操作性，基礎(chǔ)層可以獲得一些原本會損失給做市商和流動性橋梁的收入。盡管更好的互操作性系統(tǒng)為基礎(chǔ)層帶來的價(jià)值完全取決于需要相互通信的rollup數(shù)量。在rollup不滿足多個(gè)應(yīng)用程序需求的設(shè)置中，基礎(chǔ)層的價(jià)值累積變得更加清晰。應(yīng)用程序只需使用基礎(chǔ)層進(jìn)行交互即可實(shí)現(xiàn)可組合性。應(yīng)用程序可以獲得高吞吐量和對自己空間的控制權(quán)，而不會犧牲可組合性。
還有一些論點(diǎn)認(rèn)為，通過改進(jìn)基礎(chǔ)層的執(zhí)行來提高原生Tokens的價(jià)值累積。這實(shí)際上允許基礎(chǔ)層與rollup競爭，違背了以rollup為中心的設(shè)計(jì)原則。包含執(zhí)行的另一種方法（也可能是我們的首選方法）是構(gòu)建enshrinedrollup，其中基礎(chǔ)層資產(chǎn)通過重新質(zhì)押來保護(hù)rollup排序器。如果需要，基礎(chǔ)層驗(yàn)證者集甚至可以充當(dāng)rollup的排序器集（盡管驗(yàn)證者集不必相同）。事實(shí)上，在MartinKppelmann在Devcon2024上的演講之后，enshrined或原生rollup的話題開始升溫。對于像Ethereum這樣的生態(tài)系統(tǒng)，它將允許ETH賺回一些損失的價(jià)值，同時(shí)也允許開發(fā)人員在rollup上更自由地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因?yàn)閞ollup的質(zhì)押可能會比EthereumLayer-1低得多。結(jié)論
總的來說，我們認(rèn)為ZK時(shí)代代表著Ethereum和整個(gè)Blockchain真正令人興奮且具有前瞻性的未來。在這篇文章中，我們概述了ZK與最先進(jìn)的共識的結(jié)合如何代表以rollup為中心的系統(tǒng)中基礎(chǔ)層的潛在新方向。通過將零知識證明與借鑒自基于DAG的共識機(jī)制的想法相結(jié)合，我們可以重新構(gòu)想真正針對rollup進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)層。共識僅應(yīng)用于實(shí)際共享狀態(tài)的地方，而不是作為所有操作的統(tǒng)一要求。隨著生態(tài)系統(tǒng)繼續(xù)向模塊化設(shè)計(jì)發(fā)展，我們預(yù)計(jì)這種更細(xì)致入微的基礎(chǔ)層共識方法將成為模塊化Blockchain的標(biāo)準(zhǔn)。
總的來說，我們認(rèn)為，鑒于幾項(xiàng)新的支持技術(shù)剛剛投入生產(chǎn)，基礎(chǔ)層必須采用這項(xiàng)技術(shù)才能保持競爭力。
我們不能害怕?lián)碛懈蟮膲粝搿?/p>