Consensus:详解区块链分层结构：不同开发框架的核心特征与价值

区块链分层结构作为一种新的范式，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。

前言

区块链分层结构=DisaggregatedBlockchainLayers=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。

TL,DR;

相较于MonolithicBlockchain，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」，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/安全性/主权性/工程量方面有不同的表现；

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：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：负责对运行了一段时间后区块链的状态进行确认；

存储层：确保相关数据的可用性&正确性。

区块链分层结构价值何在？

CryptoPunk#3997以6.9枚ETH成交:8月15日消息，北京时间2023年8月15日02:18:59，CryptoPunk#3997以6.9枚ETH（12696美元）成交，该NFT上次成交价格为47.69ETH。[2023/8/15 21:24:03]

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MonolithicBlockchain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

CelestiaCo-FounderMustafaAlBassam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

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：

跨链流动性协议Symbiosis上线zksync主网:4月10日消息，跨链流动性协议Symbiosis已上线zksync主网。此前消息，Symbiosis已将其治理代币SIS部署在BNB链上，相关代币用例也将在BNB上实现。[2023/4/10 13:54:37]

TxsSequenceConsensus：这一层负责对整个P2P网络中所有已支付GasFee的交易进行先后排序；

GlobalStateConsensus：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ConsensusLayer。

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

目前主流的Rollup模式

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：外置一个ExecutionLayer，并将这ExecutionLayer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。

目前的Validium

代表项目：Anytrust(byOffchain-labs),ZkPorter(byMatterLabs)

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。

数据：DeFi TVL约为420亿美元，MakerDAO位列第一:金色财经报道，数据显示，目前DeFi的TVL约为420亿美元，其中，MakerDAO约为66亿美元，占比15.78%，位列第一。其次是Lido，约61亿美元。第三是AAVE，约38亿美元。[2022/12/5 21:22:34]

较Rollup，Validium拥有更高的扩容性，但同时也舍弃了一定的安全性；

目前市面上的Validium在DA层的选择上有不少方案，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。

Danksharding

代表项目：难度太大，目前只此一家，别无分号

作为目前ETH2.0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，但又仍在Ethereum的安全范围内；

TxsSequenceConsensus和GlobalStateConsensus已分拆成先后两步骤来进行，从而大幅降低了GlobalStateConsensus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。其逻辑在于让验证节点能够只验证所有交易中的一部分

如果对Danksharding的细节感兴趣，可以参阅DelphiDigital的阐述

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TxsSequenceConsensus

SovereignChain

去中心化预测平台BetDEX宣布将为Solana生态活跃地址发放BETWC空投:11月24日消息，去中心化预测平台 BetDEX 宣布将为 Solana 生态活跃地址发放 BETWC 空投。据悉，BETWC 可直接用于参与本次世界杯的结果预测活动，世界杯比赛结束后，奖金将以 1-1 的比例兑换为 USDT。[2022/11/24 8:02:24]

代表项目：暂无

这是Celestia最原始的架构，即Celestia只管DA和TxsSequenceConsensus，而再往上的两层GlobalStateConsensus和Execution则可自由发挥。

之所以称之为「SovereignChain」，源于链的运行者能够在GlobalStateConsensus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：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SovereignChain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SovereignChain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SovereignChain这一层的执行者来实现，即安全性很大程度上取决于SovereignChain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；

Interlay：暂未受到aUSD增发影响:金色财经消息，发行比特币封装资产iBTC的波卡平行链Interlay在Twitter上表示，Interlay暂未受到aUSD增发影响，且持有增发aUSD的地址也未进行跨链转账，但具体情况仍在调查之中。[2022/8/14 12:24:45]

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EthereumL1社区的共识。

ExecutionRollup

代表项目：Cevmos,dYmension,Eclipse

ExecutionRollup的设计是在Celestia的基础之上搭建了一个通用的GlobalStateConsensus层，而开发者可以以这个StateConsensusHub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绑定Ethereum来实现TxsSequenceConsensus&GlobalStateConsensus；

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SovereignChain少开发&运营一个GlobalConsensusLayer；

比CurrnetRollup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通常只能选择其下层的StateConsensusHub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

Celestia和Ethereum的梦幻联动：Celestia作为EthereumValidium的DA层，比DataAvailabilityCommittes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

EthereumV.S.Celestia——不同的DBL设计理念

你可能已经发现了：Danksharding都是让EthereumBeconChain(也可以说是L1结构)来负责GlobalStateConsensus，而Celestia系列的任意框架中并不会由Celestia自身来负责这部分。

以下是我个人归纳的一些可能的原因：

Danksharding：作为最去中心化的区块链，Ethereum拥有全网最棒的安全性&鲁棒性，所以我们看到Danksharding在尽快的延续这部分价值。

Celestia：考虑到现在已几乎不可能再有网络能够积攒到与Ethereum匹敌的去中心化节点数量，且市场也并不需要第二个Ethereum，Celestia选在在安全性上作出了一定的妥协，以换取了更多的自定义能力以及主权性。

Ethereum&Celestia之外的DBL方案

Nervos系列

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：

TheNervosNetworkhasalayeredarchitecture,withasingleLayer1blockchain,theNervosCommonKnowledgeBase(CKB),andmanyLayer2systems.Layer1isfocusedonprovidingsecurityanddecentralization,whiledeveloperscanconstructlayer2systems(focusedonfunctionalityandperformance)thataresecurelyrootedinandinteroperablewiththeLayer1CKB.

虽然从图上来看与CurrentRollup极为相像，但Nervos在L1层面选择了UTXO：

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

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TxsSequenceConsensus，即基于Arweave搭建的智能合约链需要自己负责TxsSequenceConsensus，GlobalStateConsensus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

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ExecutionRollup类似，Avail提供Celestia的功能，而StateConsensusHub则由Polygon来承担，开发者可在其上建立自己的ExecutionRollup。

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