共識至上：重新思考 ZK 時代的基礎層
作者：krane,lamby(Asula),sylve,lancelot(Hyle)來源：bedlamresearch翻譯：善歐巴，金色財經介紹
在過去一周，我們看到了多項關于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時代的愿景。它被稱為beam鏈或beam分叉，為Ethereum批量實現了許多重大升級，包括縮短slot時間、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間表反應不一。然而，考慮到Ethereum的經濟規模，我們也應該承認，謹慎對待Ethereum有多么重要。盡管承認這一點，但考慮一下以rollup為中心的生態系統的基礎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和共識研究進展的未來。
我們將首先從基本原理的角度研究基礎層，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研究應用于新一代基礎層設計，尤其是在ZK機制下。基礎層
如今，大多數Rollup都采用中心化排序器來對交易進行排序和執行。排序器生成區塊后，還負責生成執行證明以供其他人驗證。為了使執行可驗證，第三方需要Rollup的狀態數據以及執行證明。狀態數據和證明通常發布到數據可用性(DA)層，狀態轉換由驗證層（通常被誤稱為結算層）驗證。
早期，Ethereum制定了以rollup為中心的路線圖，并成為最初的基礎層，同時執行DA和驗證。Ethereum的獨特狀態（即在Ethereum上發行的大量有價值資產）使其成為rollup的天然驗證或結算層。通過使用Ethereum作為基礎，rollup不僅可以繼承其安全性，還可以繼承其流動性。無論如何，當時市場上沒有專門的結算或DA選項。
即使在當今擁有許多專門層的世界里，擁有最大PoS驗證器集和blob支持的Ethereum作為DA層也是一個非常安全的選擇。此外，Ethereum上的資產家族的數量和市值一直在持續增長。由于“結算”是特定于資產的，因此對于允許強制退出的rollup，必須在發行資產的鏈上進行驗證。如果rollup想要允許強制退出Ethereum發行的資產，它必須使用Ethereum進行驗證。
今天的Ethereum看起來是這樣的：
鑒于我們理解了數據可用性和驗證之間的分離，以及基礎層在提供最終的審查阻力、Rollup之間的互操作性和資產發行方面的核心功能，我們可以推斷如何構建更好的基礎層。目前，Rollup每隔幾個小時將狀態數據發布到基礎層，這意味著Rollup排序器提供的預確認僅在此時間范圍內在基礎上完成。數據吞吐量高于EthereumL1的基礎層可以讓Rollup更頻繁地發布數據，減少從Rollup預確認到基礎層確認的時間，從而提高Rollup的安全性。同樣，以更高的速度進行驗證可以實現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層必須處理的工作負載形狀的具體見解來構建具有更高吞吐量和更快Rollup間通信的基礎層。
集成Blockchain具有“熱狀態”區域，例如經常受到攻擊的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立的狀態空間上運行，大多數交易僅影響其自己的rollup內的狀態。雖然跨rollup交互確實會發生（例如，當用戶在rollup之間轉移資產或rollup相互組合時），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rollup中的絕大多數交易都在脫節的狀態下運行，并且跨rollup交易是通過特定的互操作性機制處理的，因此在基礎層上對所有rollup數據進行嚴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行排序：
注意：這也可以被視為提出一個包含一個單獨交易的區塊）。
總結一下DAG中交易驗證的工作原理：
用戶將交易廣播給驗證器節點的子集。
當節點收到交易時，它首先根據圖的本地視圖檢查該交易是否與其當前知道的任何交易相沖突。
如果存在沖突，例如試圖花費相同的資金，則交易會被拒絕。
如果沒有沖突，接收節點將與網絡中的其他節點進行交互，以就交易的有效性達成某種形式的一致。其中一種方法是子采樣，其中節點通過對其他節點的子集進行采樣并詢問他們是否根據自己的本地觀點認為該交易有效來開始幾輪查詢。如果采樣節點的閾值為肯定響應，則查詢輪次被視為成功，并且表示已達到法定人數。重復此采樣過程，直到節點對交易有效性充滿信心。此過程允許節點快速就交易有效性達成概率共識，而無需全局一致。重復采樣有助于確保整個網絡達成共識，使得沖突交易極不可能同時被接受。
上述系統取決于基于ZK的執行分片，而不是復制執行作為可驗證應用程序的未來。
在兩個rollup之間移動數據的跨分片交易需要排序，但這也是部分的。例如，將資產X從rollupA轉移到rollupB需要rollupA的提款交易達到法定人數，然后rollupB才能包含存款交易。來自基礎層的快速確認將為同一生態系統中rollup之間的互操作性提供可靠的保證，從而為基礎層創造網絡效應。快速的互操作性加上大量有價值的資產可能足以使基礎層對潛在的rollup具有吸引力。總而言之，這種專門的設計將允許：
Rollup交易的確認時間快速。
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的專用驗證工具（更多證明系統）。簡要說明：基礎資產的價值累積
上述討論為rollup提供了一個廉價、快速且安全的基礎層。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的價值累積。擁有用戶關系的L2（如Base）能夠對其區塊空間收取溢價，并且只需將其收入的一小部分以DA費用的形式返還給Ethereum。
通過允許rollup更頻繁地發布狀態數據來實現快速互操作性，基礎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為基礎層帶來的價值完全取決于需要相互通信的rollup數量。在rollup不滿足多個應用程序需求的設置中，基礎層的價值累積變得更加清晰。應用程序只需使用基礎層進行交互即可實現可組合性。應用程序可以獲得高吞吐量和對自己空間的控制權，而不會犧牲可組合性。
還有一些論點認為，通過改進基礎層的執行來提高原生Tokens的價值累積。這實際上允許基礎層與rollup競爭，違背了以rollup為中心的設計原則。包含執行的另一種方法（也可能是我們的首選方法）是構建enshrinedrollup，其中基礎層資產通過重新質押來保護rollup排序器。如果需要，基礎層驗證者集甚至可以充當rollup的排序器集（盡管驗證者集不必相同）。事實上，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這樣的生態系統，它將允許ETH賺回一些損失的價值，同時也允許開發人員在rollup上更自由地進行實驗，因為rollup的質押可能會比EthereumLayer-1低得多。結論
總的來說，我們認為ZK時代代表著Ethereum和整個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與最先進的共識的結合如何代表以rollup為中心的系統中基礎層的潛在新方向。通過將零知識證明與借鑒自基于DAG的共識機制的想法相結合，我們可以重新構想真正針對rollup進行優化的基礎層。共識僅應用于實際共享狀態的地方，而不是作為所有操作的統一要求。隨著生態系統繼續向模塊化設計發展，我們預計這種更細致入微的基礎層共識方法將成為模塊化Blockchain的標準。
總的來說，我們認為，鑒于幾項新的支持技術剛剛投入生產，基礎層必須采用這項技術才能保持競爭力。
我們不能害怕擁有更大的夢想。