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Vitalik:区块链扩容的终局_陀螺科技

写作: Vitalik Buterin,以太坊联合创始人

编辑:南风

特别是感谢Optimism和Flashbots的团队参与了这篇文章的创意,以及Karl Floersch、Phil Daian、Alex Obadia的反馈和评论。

研究“拥有大区块的区块链”——,区块频率非常高,区块大小非常大,每秒可以处理数千笔交易,但高度中心化。 由于每个块都很大,因此只有少数几十个或几百个节点能够运行完全参与节点、创建块或验证当前链。 那么,怎样才能使这种链条具有可以接受的可靠性和抗审查性呢? 至少按我的标准?

以下是可行的路线图。

添加Staking (质押)层后,资源需求变低,可以进行分布式块验证。 一个块中的事务被划分为100个小区域(buckets ),每个bucket都有Merkle或Verkle树的状态根。 这个Staking层的各个当铺(staker )随机分配给其中一个bucket。 只有至少有2/3的验证者在每个bucket上签署了这个组,整个块才能被接受。

引入欺诈证书和ZK-SNARKs,允许用户直接(廉价)检查数据块的有效性。 ZK-SNARKs可以直接用密码学证明块的有效性; 欺诈证书(fraud proofs )是一种更简单的方案,如果某个块包含无效的bucket,任何人都可以广播该bucket的欺诈证书。 该方案在随机分配验证者的基础上提供了另一个级别的安全性。

部署数据可用性采样(DAS ),以便用户可以检查块的可用性。 如果使用DAS进行检查,则灯光客户端只需下载特定块的随机选择部分(pieces ),即可确认该块是否已公开。

增加2级交易渠道以对抗审查。 一种方法是二级质押(stakers )提交一些交易清单,以确保下一个主要区块必须包括这些交易。

完成以上事情后,我们能得到什么? 我们会得到这样的区块链。 其中的区块生产仍然是中心化的,但区块验证不需要信任和高度的中心化,并且具有阻止区块生产者(对交易)进行审核的特殊审核耐受性。 虽然这条链条在结构上有点难看,但确实会提供我们所追求的基本保证。 即使连锁所有的主要当铺(区块生产者)都有意攻击和审查,他们能做的也就是全部离线。 此时,连锁将集中他们的资源,停止接收交易,直到建立诚实的主要质押节点。

现在,考虑一下Rollups可能的长期未来吧.

想象一下,Arbitrum、Optimism、zkSync、StarkNet或新的Rollup——在节点实现的设计上非常出色。 如果使用足够强大的硬件,这个Rollup真的可以每秒处理10,000笔交易。 原则上,这方面所需的技术众所周知,Dan Larimer和其他人已经在多年前实现了。 将执行(execution )分为一个CPU线程)执行非并行化但廉价的业务逻辑)和其他许多线程)价格昂贵但高度并行化的密码学)。 想象一下,以太网实现了具有数据可用性采样(DAS )的片) sharding ),在这64个片之间有空间存储该Rollup链上的数据。 结果,每个人都将迁移到此Rollup。 那个世界会变成什么样呢?

再次,我们得到了一个区块生产去中心化,但区块验证不需要信任和高度中心化,依然经得起检验的世界。 由于Rollup区块生产者必须处理大量交易,因此这是一个难以进入的市场,但无法推动无效区块通过。 数据块的可用性由底层链保护,数据块的有效性由滚动逻辑保证。 ZK-Rollup的情况下,通过SNARKs确保安全性。 对于Optimistic Rollup,只要有诚实的参与者在运行欺诈证书节点,就可以从Gitcoin获得补助金。 此外,由于用户总是可以选择通过链上的二级封装渠道提交交易,因此Rollup可编程控制器实际上无法进行审核。

现在,让我们来考虑Rollups的另一个可能的长期未来.

没有Rollup可以使伊萨利姆上的大部分活动成功。 但是,它们的峰值都是每秒数百笔交易。 我们得到了多罗尔上的以太坊的未来。 与Cosmos多链的设想类似,但位于提供数据可用性和共享安全性的底层之上。 用户通常依赖Rollup桥,在不同的Rollup之间跳跃,而不像主链那样支付高昂的费用。 那个世界会变成什么样呢?

我们似乎可以拥有所有这一切。 是去中心化的验证、强大的抗审查性,乃至分散块生产。 由于各Rollup较小,因此其中容易开始生产区块。 但是,区块生产的去中心化可能无法持续。 因为,《跨域网》(cross-domainmev )编辑注:这里的domain是指模块化以太坊生态系统中的信标链、执行链、L2s网络、L2s网络, 因为MEV指的是模块化区块链生态系统中相互关联的区块链网络,它表示的是“最大的可提取价值”,即Maximal Extractable Value,旧称“矿工可提取价值” 如果可以在多个域中同时构建下一个块,这将带来很多好处。 可以创建块,使用两个Rollups之间、一个Rollup与主网络之间的交易,甚至依赖于更复杂的组合的仲裁机会。

上图: Western Gate发现的跨域MEV机会

因此,在很多domains的世界里,让同一组控制所有domains上的区块生产有很强的压力倾向。 这可能不会发生,但也可能发生。 我们必须为那个可能性做好准备。 对此,我们能做什么呢? 目前,我们知道的最佳方法是将以下两种方法结合起来。

Rollups实现某种结构,通过各slot拍卖区块生产,或者通过以太坊基层实现提案者/构筑者分离(proposer/builder separation,PBS ),或者两者都实现。 这样至少保证了区块生产中的去中心化趋势完全由精英控制,集中化的质押市场不会导致区块主导的验证。

Rollups实现了耐检索的迂回路径(bypass channels ),以太网基层实现了耐PBS检索的技术。 这样,在可能高度中心化的“纯粹”区块生产市场上的赢家如果试图审查交易,就可以绕过该审查。

这样的结果怎么样? 区块生产是中心化的,区块验证不需要信任和高度的中心化,审核依然很强。

通向同一目的地的三条路

这意味着什么呢?

构建可扩展、安全的长期区块链生态系统有很多方法,但这些方法似乎都是面向非常相似的未来构建的。 块状生产最终很可能中心化。 是Rollups中的网络效应,还是“跨域MEV”的网络效应,都以不同的方式将我们推向了这个方向。 但是,我们能做的就是使用委员会验证、数据可用性采样、绕行道路(bypass channels )等协议级技术“监督”市场,以防止赢家滥用权力。

这对砌块生产者意味着什么? 区块生产很可能成为专业化市场,对域名的专业知识很可能在不同的域名中使用。 好的Optimism砌块生产者的90%也会成为好的Arbitrum砌块生产者、好的Polygon砌块生产者、甚至好的以太坊基层砌块生产者。 如果存在很多domains的话,跨domain套利也有可能成为重要的收入来源。

这对以太坊来说意味着什么? 首先,以太坊处于非常有利的位置,尽管有固有的不确定性,但它能够适应未来的世界。 以Rollup为中心的以太坊路线图带来的巨大好处意味着以太坊对所有未来都是开放的,而不是主张哪个未来一定会赢。 用户是否希望在一个Rollup中? 根据现有路线,以太坊作为其基层,可以自动提供抗欺诈和审查的“盔甲”,这是保护大容量domains所必需的。 制作大容量的domain在技术上非常复杂吗? 还是用户只是对多样性有很大的需求? 伊利亚姆还作为其基础层,是非常好的基础层。 因为通过可靠的共同来源,在Rollups之间安全、廉价地转移资产变得容易了。

但同时,以太坊的研究者们应该认真考虑在砌块生产中能够实现多大的去中心化。 “跨域MEV”,或者甚至跨片MEV,在无法持续进行去中心化的区块生产的情况下,为了实现高度去中心化的区块生产,不值得追加复杂的管线设计。

这对“大区块的区块链”意味着什么? 这些区块链有一种方法,不需要信任和抗审查性。 很快就会知道核心开发者和社区是否真的重视抗审查性和中心化。

这可能都需要几年。 分片技术和数据可用性采样(DAS )是一种实现复杂的技术。 要使人们完全适应将资产存储在运行完整EVM的ZK-Rollup网络上,需要几年的改进和鉴定。 跨域mev (跨域mev )的研究也还处于起步阶段。 但是,越来越明显的是,可扩展的区块链很可能呈现出这样一个现实而光明的未来。

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