以太坊:V神科普的“Danksharding”到底是什么？

北京时间2月14日情人节当晚，以太坊创始人VitalikButerin联合以太坊基金会研究人员DankradFeist一起举办了一场关于扩容解决方案“Danksharding”的教育研讨会，如果你想了解区块链如何在增加“去中心化”和“安全性”属性的同时大规模实现扩容，那么这场研讨会就是一个好的切入点。

注：关于“Danksharding”对以太坊的意义，建议读者先阅读一下《一文了解以太坊的“扩容杀手锏”danksharding》这篇文章。

以下内容来自DankradFeist提供的《Dude,what’stheDankshardingsituation??》PPT，如果你想观看完整的研讨会视频，可以访问以太坊基金会的官方youtube频道?。

概述

1、什么是旧的：

数据分片；

使用KZG承诺的数据可用性；

使用分离分片方案进行原始数据分片；

2、什么是新的：

提议者-构建者分离(PBS)；

crList；

2D方案；

CZ：Binance将实施V神新想法并为行业开源:11月20日消息，在Vitalik Buterin发布新文章《拥有一个安全的CEX：证明偿付能力及其他》后，Binance首席执行官CZ在社交媒体上表示将致力于Vitalik的新想法，并坦言自己不太明白Vitalik Buterin文章里的所有方程式，但Binance团队会实施其想法并为行业开源。

此前报道，Vitalik Buterin分析了交易平台进行去中心化资产证明的尝试历史、技术局限性，以及如何使用ZK-SNARK和其他先进技术来极大地简化和改进目前Merkle tree资产证明协议中的隐私问题和稳健性。[2022/11/20 22:09:32]

建议的架构

3、总结优点和缺点

什么是旧的

数据分片

为Rollup和其他扩容解决方案提供数据可用性；

数据的含义由应用层定义；

以太坊基础共识除了确保数据可用外不承担任何责任；

为什么没有执行分片？与原生执行相比，rollup二层网络的效率要高100倍，很难看出执行分片会有什么需求；

目标：提供约1.3MB/s的数据可用性层和完整的分片功能；

自2019年底以来，数据分片一直是以太坊的目标；

数据可用性采样

想知道通过O(1)工作获得的O(n)数据是可用的；

V神：若监管通过验证节点对以太坊进行审查，会将其视为对以太坊的攻击:8月16日消息，以太坊联合创始人Vitalik Buterin（V神）在社交平台参与讨论“若监管通过某些协议（如Lido、Coinbase等）的验证者节点对以太坊进行协议级别的审查，以太坊社区将如何反应”这一话题时表示，会将这种审查视为对以太坊的攻击，并选择通过更广泛共识（social consensus）将这些节点销毁。[2022/8/16 12:28:26]

思路：将数据分布到n个chunk分块中；

每个节点下载k个chunk分块；

纠删码

使用?Reed-Solomon编码扩展数据；

例如，在编码率r=0.5时，这意味着任何50%的区块都足以重建整个数据；

现在采样变得高效

但是，我们需要确保编码是正确的；

V神入围时代杂志评选的2021年最具影响力人物名单:金色财经报道，特斯拉首席执行官、狗狗币支持者埃隆马斯克和以太坊联合创始V神（Vitalik Buterin）入围了时代杂志评选的2021年100位最具影响力人物名单。在关于其作为以太坊联合创始人的简介中，Reddit联合创始人Alexis Ohanian引用了V神在将以太坊网络建设到超过4000亿美元市值以及鼓励开发去中心化应用程序和NFT方面的作用。[2021/9/16 23:28:21]

KZG承诺

多项式

承诺C(f)

评估y=f(z)

证明者可以计算证明π

使用C(f),π，y以及z，验证者可以确认f(z)=y

C(f)以及π是一个椭圆曲线元素

KZG承诺作为数据可用性根

声音 | V神：跨链缺乏共享的安全性和共同基本资产 分片则反之:近日，在社区的讨论中，Vitalik对跨链和分片发表观点，跨链：没有共享的安全性，没有共同的基本资产，分片：有共享的安全性，有共同的基本资产。[2020/1/17]

将“KZG根”想象成类似于Merkle根的东西；

不同之处在于“KZG根”承诺了一个“多项式”；

分离分片提案

什么是新的

提议者-构建者分离(PBS)

被发明用来对抗MEV导致的中心化趋势；

MEV意味着更成熟的参与者可以比普通验证者提取更多的价值，这对大型矿池而言意味着优势；

PBS在一个独立的角色中“包含”了这种复杂性/中心化，并具有诚实的少数假设；

提议者=验证者，诚实的多数假设意味着高度的去中心化要求；

数据生成者=单独的角色，诚实的少数假设，意味着去中心化只需要确保一个诚实的数据生成者；

声音 | V神：以太坊计划在2019年开始动手削减能源浪费:据人民网报道，以太坊创始人Vitalik Buterin近日在接受采访时表示，以太坊的耗电量惊人，这不仅造成了巨大的能源浪费，导致了污染和二氧化碳等环境问题，也将真正的消费者排挤在外。他表示，以太坊计划在2019年开始动手削减能源浪费，据目前开发人员预计，到 2019 年底，用以太坊新代码来交易，耗电量可望大幅减少 99％ 。[2019/2/3]

审查阻力方案–crList

PBS的危险之处：一个高效的构建者可以永久审查一些交易；

crLists允许提议者指定构建者必须包含的tx列表，从而恢复旧的平衡；

crList

KZG2d方案

为什么不在KZG承诺中编码所有内容？

需要一个超级节点来构建和重建以防失败的情况；

我们希望避免这种假设的有效性；

目标：在d个KZG承诺中编码m个分片blob；

如果我们天真地去这样做，那就需要m*k个样本，这样数据就太多了；

相反，我们可以再次使用Reed-Solomon编码将m个承诺扩展到2*m个承诺；

KZG2d方案属性

所有样本都可以直接根据承诺进行验证；

恒定数量的样本确保概率数据可用性；

如果75%+1的样本可用：

所有数据都可用；

它可以从只观察行和列的验证器中重构；

不需要节点观察所有的情况；

组合在一起就是Danksharding

执行区块和分片区块是一起构建的；

我们以前需要分片委员会，因为每个分片blob可能无法单独使用；

现在，数据生成者的责任是使执行区块有效，并且所有分片blob都可用；

?验证可以是聚合的；

Danksharding诚实多数验证

每个验证者选择s=2随机行和列；

仅证明分配的行/列是否可用于整个epoch时期；

一个不可用的区块不能获得超过2^(-2s)=1/16的证明；

Danksharding重构

每个验证者都应该重构他们遇到的任何不完整的行/列；

这样做时，他们应该将丢失的样本转移到正交线；

每个验证器可以在行/列之间传输4个缺失的样本

DankshardingDA采样

未来升级

每个全节点检查方块矩阵上的75个随机样本；

这确保了不可用区块通过的概率<2^(-30);

带宽75*512B/16s=2.5kb/s；

总结优点和缺点

优点

简单的设计：

不需要分片委员会基础设施；

不需要跟踪分片blob确认；

没有额外的构建者基础设施

可以使用现有的执行层费用市场基础设施；

执行链和分片之间的紧密耦合：

使得rollup设计更简单；

zkRollup和执行链之间的同步调用是可能的；

分片不需要单独的PBS；

随着数据立即被验证者集的1/32确认，并在一个epoch时期内增加到完整的验证者集，抗贿赂的能力增强了；

得益于2d方案，全节点将能通过75个样本确保数据可用性，而不是30*64=1920个样本；

新的挑战

增加了数据生成者要求：

构建32MB数据的KZG证明

需要2.5GBit/s的互联网连接来分发样本；

为数据生成者提供了更多权力，因为他们充当了执行+数据层服务提供商；

需要通过crList缓解；

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