共识至上：重新思考 ZK 时代的基础层

2024年11月20日 10:05

作者：krane,lamby(Asula),sylve,lancelot(Hyle)来源：bedlamresearch翻译：善欧巴，金色财经介绍

在过去一周，我们看到了多项关于Ethereum共识层路线图的提案。最值得注意的是，JustinDrake在Devcon2024的演讲中阐述了他对EthereumZK时代的愿景。它被称为beam链或beam分叉，为Ethereum批量实现了许多重大升级，包括缩短slot时间、加快最终确定性和Ethereum共识的“snarkification”。人们对该提案的雄心和这些变化的时间表反应不一。然而，考虑到Ethereum的经济规模，我们也应该承认，谨慎对待Ethereum有多么重要。尽管承认这一点，但考虑一下以rollup为中心的生态系统的基础层的最大雄心勃勃的未来是什么样的还是很有用的。本着“不为过去的所累，只为未来”的精神，本文介绍了一种利用ZK和共识研究进展的未来。

我们将首先从基本原理的角度研究基础层，然后探索共识研究中的核心概念。最后，我们将深入探讨如何将这项研究应用于新一代基础层设计，尤其是在ZK机制下。基础层

如今，大多数Rollup都采用中心化排序器来对交易进行排序和执行。排序器生成区块后，还负责生成执行证明以供其他人验证。为了使执行可验证，第三方需要Rollup的状态数据以及执行证明。状态数据和证明通常发布到数据可用性(DA)层，状态转换由验证层（通常被误称为结算层）验证。

早期，Ethereum制定了以rollup为中心的路线图，并成为最初的基础层，同时执行DA和验证。Ethereum的独特状态（即在Ethereum上发行的大量有价值资产）使其成为rollup的天然验证或结算层。通过使用Ethereum作为基础，rollup不仅可以继承其安全性，还可以继承其流动性。无论如何，当时市场上没有专门的结算或DA选项。

即使在当今拥有许多专门层的世界里，拥有最大PoS验证器集和blob支持的Ethereum作为DA层也是一个非常安全的选择。此外，Ethereum上的资产家族的数量和市值一直在持续增长。由于“结算”是特定于资产的，因此对于允许强制退出的rollup，必须在发行资产的链上进行验证。如果rollup想要允许强制退出Ethereum发行的资产，它必须使用Ethereum进行验证。

今天的Ethereum看起来是这样的：

鉴于我们理解了数据可用性和验证之间的分离，以及基础层在提供最终的审查阻力、Rollup之间的互操作性和资产发行方面的核心功能，我们可以推断如何构建更好的基础层。目前，Rollup每隔几个小时将状态数据发布到基础层，这意味着Rollup排序器提供的预确认仅在此时间范围内在基础上完成。数据吞吐量高于EthereumL1的基础层可以让Rollup更频繁地发布数据，减少从Rollup预确认到基础层确认的时间，从而提高Rollup的安全性。同样，以更高的速度进行验证可以实现Rollup之间的更快互操作性，从而无需流动性桥梁和做市商。我们可以利用对基础层必须处理的工作负载形状的具体见解来构建具有更高吞吐量和更快Rollup间通信的基础层。

集成Blockchain具有“热状态”区域，例如经常受到攻击的DEX池。这使得所有参与者的交易的相对排序变得非常重要。另一方面，rollup通常在很大程度上独立的状态空间上运行，大多数交易仅影响其自己的rollup内的状态。虽然跨rollup交互确实会发生（例如，当用户在rollup之间转移资产或rollup相互组合时），但这些交互是明确的、定义明确的并且是提前知道的。由于每个rollup中的绝大多数交易都在脱节的状态下运行，并且跨rollup交易是通过特定的互操作性机制处理的，因此在基础层上对所有rollup数据进行严格的全排序的必要性较小。相反，只有在rollup明确交互的情况下才能有选择地执行排序：

注意：这也可以被视为提出一个包含一个单独交易的区块）。

总结一下DAG中交易验证的工作原理：

用户将交易广播给验证器节点的子集。

当节点收到交易时，它首先根据图的本地视图检查该交易是否与其当前知道的任何交易相冲突。

如果存在冲突，例如试图花费相同的资金，则交易会被拒绝。

如果没有冲突，接收节点将与网络中的其他节点进行交互，以就交易的有效性达成某种形式的一致。其中一种方法是子采样，其中节点通过对其他节点的子集进行采样并询问他们是否根据自己的本地观点认为该交易有效来开始几轮查询。如果采样节点的阈值为肯定响应，则查询轮次被视为成功，并且表示已达到法定人数。重复此采样过程，直到节点对交易有效性充满信心。此过程允许节点快速就交易有效性达成概率共识，而无需全局一致。重复采样有助于确保整个网络达成共识，使得冲突交易极不可能同时被接受。

上述系统取决于基于ZK的执行分片，而不是复制执行作为可验证应用程序的未来。

在两个rollup之间移动数据的跨分片交易需要排序，但这也是部分的。例如，将资产X从rollupA转移到rollupB需要rollupA的提款交易达到法定人数，然后rollupB才能包含存款交易。来自基础层的快速确认将为同一生态系统中rollup之间的互操作性提供可靠的保证，从而为基础层创造网络效应。快速的互操作性加上大量有价值的资产可能足以使基础层对潜在的rollup具有吸引力。总而言之，这种专门的设计将允许：

Rollup交易的确认时间快速。

Rollup之间的快速互操作性（无需流动性桥梁或做市商）。

用于Rollup的专用DA吞吐量。

用于Rollup的专用验证工具（更多证明系统）。简要说明：基础资产的价值累积

上述讨论为rollup提供了一个廉价、快速且安全的基础层。然而，目前围绕以rollup为中心的路线图的大部分讨论都围绕着rollup存在下ETH和Ethereum的价值累积。拥有用户关系的L2（如Base）能够对其区块空间收取溢价，并且只需将其收入的一小部分以DA费用的形式返还给Ethereum。

通过允许rollup更频繁地发布状态数据来实现快速互操作性，基础层可以获得一些原本会损失给做市商和流动性桥梁的收入。尽管更好的互操作性系统为基础层带来的价值完全取决于需要相互通信的rollup数量。在rollup不满足多个应用程序需求的设置中，基础层的价值累积变得更加清晰。应用程序只需使用基础层进行交互即可实现可组合性。应用程序可以获得高吞吐量和对自己空间的控制权，而不会牺牲可组合性。

还有一些论点认为，通过改进基础层的执行来提高原生Tokens的价值累积。这实际上允许基础层与rollup竞争，违背了以rollup为中心的设计原则。包含执行的另一种方法（也可能是我们的首选方法）是构建enshrinedrollup，其中基础层资产通过重新质押来保护rollup排序器。如果需要，基础层验证者集甚至可以充当rollup的排序器集（尽管验证者集不必相同）。事实上，在MartinKppelmann在Devcon2024上的演讲之后，enshrined或原生rollup的话题开始升温。对于像Ethereum这样的生态系统，它将允许ETH赚回一些损失的价值，同时也允许开发人员在rollup上更自由地进行实验，因为rollup的质押可能会比EthereumLayer-1低得多。结论

总的来说，我们认为ZK时代代表着Ethereum和整个Blockchain真正令人兴奋且具有前瞻性的未来。在这篇文章中，我们概述了ZK与最先进的共识的结合如何代表以rollup为中心的系统中基础层的潜在新方向。通过将零知识证明与借鉴自基于DAG的共识机制的想法相结合，我们可以重新构想真正针对rollup进行优化的基础层。共识仅应用于实际共享状态的地方，而不是作为所有操作的统一要求。随着生态系统继续向模块化设计发展，我们预计这种更细致入微的基础层共识方法将成为模块化Blockchain的标准。

总的来说，我们认为，鉴于几项新的支持技术刚刚投入生产，基础层必须采用这项技术才能保持竞争力。

我们不能害怕拥有更大的梦想。

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