Konsens zuerst: Überdenken der Grundlagen der ZK -Ära

Autor: Krane, Lamby (Asula), Sylve, Lancelot (Hyle) Quelle: Bedlam Research Translation: Shan Oppa, Bitchain Vision

einführen

In der vergangenen Woche haben wir mehrere Vorschläge zur Roadmap der Ethereum Consensus Layer gesehen.Vor allem Justin Drake hat seine Vision für die Ethereum ZK -Ära in seiner Devcon 2024 -Rede ausgearbeitet.Es wird als Beam -Kette oder Strahlgabel bezeichnet, die viele wichtige Upgrades für Ethereum -Chargen implementiert hat, einschließlich der Verkürzung der Schlitzzeit, der Beschleunigung der endgültigen Gewissheit und der „Snarkifikation“ des Ethereum -Konsens.Die Menschen reagierten auf die Ambitionen des Vorschlags und die Zeitleiste dieser Änderungen.Angesichts der Größe der Wirtschaft von Ethereum sollten wir jedoch auch zugeben, wie wichtig es ist, vor dem Ethereum vorsichtig zu sein.Obwohl es zugibt, ist es nützlich zu überlegen, wie die größte ehrgeizige Zukunft der grundlegenden Schicht eines rollup-zentrierten Ökosystems ist.Im Einklang mit demLassen Sie sich nicht von der Vergangenheit belastet, nur für die ZukunftIn diesem Artikel wird eine Zukunft eingeführt, die den Fortschritt von ZK und Konsensforschung nutzt.

Wir werden zuerst die Grundschicht aus der Perspektive von Grundprinzipien untersuchen und dann die Kernkonzepte in der Konsensforschung untersuchen.Schließlich werden wir eingehend untersuchen, wie diese Studie auf die nächste Generation von Grundschichtdesign angewendet werden kann, insbesondere unter dem ZK-Mechanismus.

Grundschicht

Heute verwenden die meisten Rollups einen zentralen Sortierer, um Transaktionen zu sortieren und auszuführen.Nachdem der Sortierer den Block generiert hat, ist er auch für die Generierung des Ausführungsnachweises für die Überprüfung durch andere verantwortlich.Um die Ausführung überprüfbar zu machen, benötigen Dritte die Statusdaten des Rollups sowie den Nachweis der Ausführung.Statusdaten und Beweise werden normalerweise veröffentlicht zuDatenverfügbarkeit (DA), Zustandsübergänge vonÜberprüfungsschicht(normalerweise fälschlicherweise als Siedlungsschicht bezeichnet) Überprüfung.

In den frühen Tagen entwickelte Ethereum eine rollup-zentrierte Roadmap und wurde zur anfänglichen Grundlagenschicht, während DA und Überprüfung durchführte.Der einzigartige Zustand von Ethereum (d. H. Die große Anzahl wertvoller Vermögenswerte auf Ethereum) macht es zu einer natürlichen Überprüfung oder Siedlungsschicht für Rollups.Durch die Verwendung von Ethereum als Grundlage kann Rollup nicht nur seine Sicherheit, sondern auch seine Liquidität erben.In jedem Fall gab es zu diesem Zeitpunkt keine speziellen Abrechnung oder DA -Optionen auf dem Markt.

Sogar in der heutigen Welt mit vielen engagierten Schichten ist Ethereum, das den größten POS -Validator -Set und die Blob -Unterstützung hat, eine sehr sichere Wahl als DA -Schicht.Darüber hinaus sind die Anzahl und der Marktwert von Vermögensfamilien in Ethereum kontinuierlich gewachsen.Da „Siedlung“ von Vermögenswerten spezifisch ist, müssen Rollups, die erzwungene Ausgänge ermöglichen, in der Kette überprüft werden, in der die Vermögenswerte ausgestellt werden.Wenn Rollup einen erzwungenen Ausstieg aus einem von Ethereum ausgestellten Vermögenswert zulassen möchte, muss er mit Ethereum überprüft werden.

Das heutige Ethereum sieht so aus:

Die dedizierte DA -Schicht und die Siedlungsschicht konkurrieren jedoch auch direkt mit Ethereum um diese Operationen.Zum Beispiel haben Celestia und Eigena bereits einen signifikant höheren DA -Durchsatz bereitgestellt (obwohl das Sicherheitsmodell unterschiedlich ist).In ähnlicher Weise erweitert Initia das Konzept der Überprüfungs- oder Siedlungszentren, um Nutzern im Ökosystem eine nahtlosere Erfahrung zu bieten, indem sie Orakel, einheitliche Brieftaschenerfahrung und integrierte Interoperabilität zur Verfügung stellen (die auch in den letzten Monaten zur Ethereum-Route geworden ist. A. a wichtiger Punkt auf dem Diagramm).

Alle diese Systeme nehmen die gleiche Form wie Ethereum an, wobei die zugrunde liegende Schicht in die Datenverfügbarkeit und -überprüfung unterteilt ist. Jede Schicht dient als dedizierter Hub für ihre jeweiligen Operationen:

Die wichtigsten Einblicke in das neue Design sind die Optimierungstrennung, die von der DA -Schicht und der Verifizierungsschicht durchgeführt werden muss.Die anfängliche Rolle der Blockchain besteht darin, die Dezentralisierung vertrauenswürdiger Dritter zwischen zwei gegenseitig misstrauischen Gegenparteien zu erreichen.In einem rollup-zentrierten System besteht die Rolle der Basisschicht darin, als vertrauenswürdige Dritte zu fungieren, um zwischen Rollups zu dezentralisieren, um die Interoperabilität zwischen ihnen zu erreichen.Sobald die Basisschicht den Zustand des Rollups überprüft, können alle anderen Rollups der Basisschicht implizit vertrauen.Eine weitere Kerneigenschaft des rollup-zentrierten Designs besteht darin, dass Anwendungen den Benutzern durchschnittlich (über irgendwie zentralisierten Sortierer) ohne die schlechten Situationen (durch Zwangsausgang aus der Basisschicht) einen schnellen und billigen Zugang zur Bestätigung des Transaktion ermöglichen, den ultimativen Zensurwiderstand schaden.

Angesichts der Tatsache, dass wir die Trennung zwischen Datenverfügbarkeit und Überprüfung und den Kernfunktionen der Basisschicht bei der Bereitstellung des endgültigen Zensurwiderstands, der Interoperabilität zwischen Rollups und der Ausgabe von Asset -Emissionen verstehen, können wir schließen, wie eine bessere Basisschicht aufgebaut wird.Derzeit veröffentlicht Rollup staatliche Daten alle paar Stunden an der Basisschicht, was bedeutet, dass die vom Rollup-Sortierer bereitgestellte Vorbeurteilung nur innerhalb dieses Zeitrahmens durchgeführt wird.Die grundlegende Schicht mit einem höheren Datendurchsatz als Ethereum L1 ermöglicht es Rollup, Daten häufiger zu veröffentlichen, wodurch die Zeit von der Rollup-Vorbestätigung auf die Basisschichtbestätigung verkürzt wird, wodurch die Sicherheit von Rollup verbessert wird.Ebenso ermöglicht die Überprüfung bei höheren Geschwindigkeiten eine schnellere Interoperabilität zwischen Rollups, wodurch die Notwendigkeit von Liquiditätsbrücken und Marktmachern beseitigt wird.Wir können spezifische Erkenntnisse in die Form der Workloads nutzen, die die Basisschicht verarbeiten muss, um eine Basisschicht mit höherem Durchsatz und einer schnelleren Kommunikation mit Inter-Rollup zu erstellen.

Integrierte Blockchains verfügen über „heiße Zustandsbereiche“ wie Dex -Pools, die häufig angegriffen werden.Dies macht es sehr wichtig, die relative Art von Transaktionen für alle Teilnehmer zu haben.Andererseits laufen Rollups normalerweise auf weitgehend unabhängigen Zustandsräumen, und die meisten Transaktionen beeinflussen nur den Zustand innerhalb ihrer eigenen Rollups.Während interpretierende Interaktionen auftreten (z. B. wenn Benutzer Vermögenswerte zwischen Rollups oder Rollups miteinander übertragen) sind diese Interaktionen klar, gut definiert und im Voraus bekannt.Da die überwiegende Mehrheit der Transaktionen in jedem Rollup in einem getrennten Zustand und Kreuzrollup-Transaktionen durch spezifische Interoperabilitätsmechanismen verarbeitet wird, ist es notwendig, alle Rollup-Daten auf der Basisschicht streng vollständig zu sortieren.Stattdessen kann die Sortierung nur selektiv durchgeführt werden, wenn Rollup explizit interagiert:

Zwei Rollups veröffentlichen eine Liste staatlicher Unterschiede und einen ZK -Beweis für ihre Zustandsübergänge zur Basisschicht

Beachten: Nehmen wir an, Rollup veröffentlicht hier eine Liste staatlicher Unterschiede und dessen ZK -Beweis für den Übergang des Rollup -Zustands.

Die Kerneinsichten hier drehen sich um den kausalen Zusammenhang zwischen Transaktionen und untermauern die große Menge an Arbeiten, die sich um das DAG -Konsensmodell (Cripted Acyclic Graph) (DAG) erledigen.Im Allgemeinen versucht der DAG -Algorithmus, die Abhängigkeiten explizit aufzunehmen, damit die Berechnung/Verarbeitung parallel durchgeführt werden kann.Wir gehen auf diese Ideen aus und erwarten, dass die Rollup -Basisschicht entsteht, wo der Konsens weitgehend entspannt ist, um einen höheren Durchsatz und eine geringere Latenz zu unterstützen.

Die natürliche Aufteilung der Rollup -Zustände legt nahe, dass das Erzwingen aller Rollup -Transaktionen, die Gesamtreihenfolge zu befolgen, ein unnötiger Overhead sein kann.Systeme wie Delta und Hylé verwenden diese Erkenntnis, sodass Rollup unabhängig durchgeführt werden kann, sodass nur die Koordination von Cross-Domain-Vermögensübertragungen erforderlich ist.Dies ist jedoch keine vollständige Beseitigung des Konsenses.Die Innovation ist die Erkenntnis, dass diese Sortierung darauf beschränkt sein kann, wo sie tatsächlich benötigt wird, anstatt in allen Transaktionen global durchgesetzt zu werden.

Der größte Einfluss dieser Partition besteht darin, eine elegante Rollup -Lösung zu schaffen, um den Durchsatz einer dedizierten Ausführungsumgebung zu erhöhen, ohne die komponierende Komposition mit anderen Rollups zu beeinträchtigen.

Kausalart und Vollsorten

Bevor wir weiter diskutieren, überprüfen wir die Sortierung.Im Großen und Ganzen ist der Konsens der Konsens aller Knoten im Netzwerk auf der Reihenfolge gültiger Transaktionen:

• Die lineare Blockchain muss sich auf die vollständige Reihenfolge der Transaktionen einigen, dh der vollständigen linearen Reihenfolge der Ereignisse in den Augen aller teilnehmenden Knoten.Transaktionen, die nicht miteinander verbunden sind, sind noch ordentlich in der globalen Reihenfolge platziert.

• Andererseits ist die kausale Sortierung nur die Sortierung von Transaktionen, dh Transaktionen, die zuerst auftreten, werden vor Transaktionen eingestuft, die von ihrer Ausgabe abhängen.Transaktionen ohne Kausalität müssen nicht zusammengeführt werden.Dies wird auch als Teilreihenfolge bezeichnet.DAG ist nur eine teilweise geordnete Datenstruktur in einer Reihe von Transaktionen.Die teilweise Reihenfolge öffnet auch die Tür zur parallele Transaktionsausführung zwischen disjunkten Teilen in DAG.Hier gibt es keine einzige globale Transaktionssortierung, auf die sich alle Knoten einig sind.

Die vollständige Sequenz kann auf der DAG aufgebaut werden.Es erfordert zusätzliche Konsensmechanismen, um sich auf die Reihenfolge gleichzeitiger Ereignisse zu einigen.Ein Beispiel ist die neuere Entwicklung im Narwhal- und Tusk -Protokoll oder Suis Mysticeti.

Transaktionen innerhalb von DAG können unabhängig von anderen nicht verwandten Transaktionen bestätigt werden.Sobald eine Transaktion von den meisten Validatoren erkannt wird, wird sie als gültig angesehen.Durch die alleinige Bestätigung der Transaktion allein und nicht innerhalb eines Blocks kann der Transaktionsdurchsatz erheblich verbessert werden, da viele Transaktionen parallel vorgestellt und bestätigt werden können.Dies kann als Verallgemeinerung eines einzelnen Leiter -Konsens angesehen werden, bei dem jeder Validator einen neuen Deal vorschlagen kann (Beachten: Dies kann auch als Vorschlag eines Blocks angesehen werden, der eine separate Transaktion enthält).

Fassen Sie das Arbeitsprinzip der Transaktionsprüfung in DAG zusammen:

• Der Benutzer überträgt die Transaktion auf eine Teilmenge des Validator -Knotens.

• Wenn ein Knoten eine Transaktion erhält, prüft er zunächst, ob die Transaktion mit jeder Transaktion, die er derzeit kennt, basierend auf der lokalen Ansicht des Diagramms kennt.

• Wenn es einen Konflikt gibt, z. B. der Versuch, den gleichen Geldbetrag auszugeben, wird die Transaktion abgelehnt.

• Wenn es keinen Konflikt gibt, interagiert der empfangende Knoten mit anderen Knoten im Netzwerk, um eine Übereinstimmung über die Gültigkeit der Transaktion zu erreichen.Eine dieser Methoden ist die Teilabtastung, bei der Knoten mehrere Runden von Abfragen starten, indem sie eine Untergruppe anderer Knoten ausprobiert und sie gefragt, ob sie der Meinung sind, dass die Transaktion aufgrund ihrer lokalen Sichtweise gültig ist.Wenn der Schwellenwert des Stichprobenknotens eine positive Reaktion ist, wird die Abfragerunde als erfolgreich angesehen und zeigt an, dass das Quorum erreicht wurde.Wiederholen Sie diesen Abtastvorgang, bis der Knoten in der Transaktionsvalidität zuversichtlich ist.Mit diesem Vorgang können Knoten ohne globale Konsistenz schnell einen Wahrscheinlichkeitskonsens über die Transaktionsvalidität erreichen.Wiederholte Probenahme hilft, den Konsens im gesamten Netzwerk zu gewährleisten, wodurch widersprüchliche Transaktionen gleichzeitig sehr unwahrscheinlich sind.

Überprüfung der Transaktionsüberprüfung der Subsabtastung

Es sollte wiederholt werden, dass jeder Knoten diesen interaktiven Prozess zu einem bestimmten Zeitpunkt ausführen kann, um ein Quorum zu erreichen, sodass mehrere Pfade einen Konsens erreichen können.In gewisser Weise führt jeder Validator oder Replikat eine eigene Blockchain aus und wird regelmäßig mit anderen Knoten synchronisiert.Diese Idee, mehrere verschiedene Blockchains vor der Koordination voranzutreiben, wird auch in Nicht-DAG-Designs wie Autobahn untersucht (basiert immer noch auf die Trennung der Datenausbreitung und -sortierung).In Autobahn verwaltet jeder Validator seinen eigenen Transaktionskanal und koordiniert dann während des Synchronisationsprozesses.Obwohl sie in diesem Artikel nicht explizit als Blockchains bezeichnet werden, sind wir der Ansicht, dass Kanäle sehr nahe an Blockchains liegen und der Synchronisationsprozess ähnlich dem Zusammenführen mehrerer Blockchains ist.

Kausale Beziehung in der Grundschicht

Jetzt, da wir das Konzept der Kausalität verstehen, können wir versuchen, die Beziehung zwischen diesem Konzept und der zugrunde liegenden Ebene zusammenzusetzen.Wie bereits erwähnt, veröffentlichen Rollups in der Regel Statusdaten oder Statusunterschiede, die staatlichen Aktualisierungen in ihren eigenen anhaltenden Partitionszuständen entsprechen.Die von Two Rollups veröffentlichten Daten konkurrieren nicht um einige „heiße Zustände“, da sich die Daten überhaupt nicht miteinander überschneiden.Dies entspannt die Notwendigkeit einer globalen Sortierung in der Basisschicht.Um den neuen Rollup -Status zu überprüfen, überprüfen Sie außerdem den zuvor veröffentlichten Rollup -Status.Daher kann die Basisschicht diese Rollup -Transaktionen so sortieren, dass sie unabhängig voneinander durchgeführt werden können, ohne auf die globale Sortierung warten zu müssen:

Im weiteren Sinne sollte Rollup in der Lage sein, Daten und Beweise frei auf die zugrunde liegende Schicht zu veröffentlichen, ohne sich um Ausgaben zu sorgen.Wenn sich Daten über das Netzwerk ausbreiten, überprüft der Überprüfer in der Basisschicht den vom Rollup Sortierer veröffentlichten Beweis.Wenn eine bestimmte Anzahl von Validatoren den Beweis überprüft, wird angenommen, dass die Transaktion bestätigt wird.Durch ein solches System kann Rollup eine Bestätigung mit der Geschwindigkeit erreichen, mit der sich Daten über die Basisschicht ausbreiten.Theoretisch sollte dies auch die Zeit zwischen der Sortierer-Vorbestätigung und der Basisschichtanerkennung verkürzen.

Die oben genannten Systeme hängen von der ZK-basierten Ausführung ab, anstatt die Ausführung als Zukunft für überprüfbare Anwendungen zu kopieren.

Querschash-Transaktionen, die Daten zwischen zwei Rollups verschieben, müssen sortiert werden, dies ist jedoch auch teilweise.Das Übertragen von Asset X von Rollup A nach Rollup B erfordert beispielsweise Rollup A nach Quorum für Auszahlungsgeschäfte, und Rollup B kann nur Einzahlungstransaktionen enthalten.Eine schnelle Bestätigung aus der Basisschicht bietet eine zuverlässige Gewissheit der Interoperabilität zwischen Rollups im selben Ökosystem, wodurch Netzwerkeffekte für die Basisschicht erzeugt werden.Eine schnelle Interoperabilität in Kombination mit einer großen Anzahl wertvoller Vermögenswerte kann ausreichen, um die zugrunde liegende Schicht für potenzielle Rollups attraktiv zu machen.Alles in allem ermöglicht dieses spezielle Design:

• Die Rollup -Transaktionsbestätigungszeit ist schnell.

• Eine schnelle Interoperabilität zwischen Rollups (keine Liquiditätsbrücken oder Marktmacher erforderlich).

• DD DA -Durchsatz für Rollup.

• Ein dediziertes Verifizierungswerkzeug für Rollup (mehr Proof -System).

Kurze Beschreibung: Die Akkumulation des Wertes der zugrunde liegenden Vermögenswerte

Die obige Diskussion bietet eine billige, schnelle und sichere Grundlagenschicht für Rollup.Der größte Teil der Diskussion, die derzeit die rollup-zentrierte Roadmap umgibt, konzentriert sich auf die Ansammlung von Wert in ETH und Ethereum in Gegenwart von Rollup.L2 mit Benutzerbeziehungen wie der Basis kann eine Prämie in den Blockraum berechnen und einen kleinen Teil seiner Einnahmen in Form von DA -Gebühren an Ethereum zurückgeben.

Durch die Ermöglichung von Rollup kann die Basisschicht häufiger staatlicher Daten veröffentlichen, um eine schnelle Interoperabilität zu erzielen, und kann einige Einnahmen erzielen, die an Markthersteller und Liquiditätsbrücken verloren wären.Obwohl der Wert, der durch bessere Interoperabilitätssysteme in die Basisschicht gebracht wurde, ganz von der Anzahl der Rollups abhängt, die miteinander kommunizieren müssen.In Einstellungen, in denen Rollup nicht mehreren Anwendungsanforderungen entspricht, wird die Wertakkumulation der zugrunde liegenden Schicht klarer.Anwendungen können eine Komposition erzielen, indem sie einfach mit der Basisschicht interagieren.Anwendungen können einen hohen Durchsatz und die Kontrolle über ihren eigenen Raum erhalten, ohne die Komposition zu beeinträchtigen.

Es gibt auch einige Argumente, dass die Wertakkumulation nativer Token durch Verbesserung der Ausführung der Basisschicht verbessert wird.Dadurch kann die Basisschicht tatsächlich mit Rollup konkurrieren und gegen das Rollup-zentrierte Designprinzip verstoßen.Eine andere Möglichkeit, die Ausführung (und wahrscheinlich unsere bevorzugte Methode) einzubeziehen, besteht darin, eine verankerte Rollup zu erstellen, bei der die zugrunde liegenden Ebenenvermögen den Rollup -Sortier durch Wiederherstellung schützen.Der Basisschicht -Validator -Satz kann bei Bedarf sogar als Sortierer für Rollups dienen (obwohl der Validator -Satz nicht gleich sein muss).Tatsächlich begann sich das Thema verankerte oder einheimische Rollup nach Martin Köppelmanns Rede bei Devcon 2024 zu erwärmen.Für ein Ökosystem wie Ethereum ermöglicht es ETH, einen verlorenen Wert zurückzugewinnen, und ermöglicht es den Entwicklern, mit Rollups freier zu experimentieren, da Rollups möglicherweise viel niedriger sein als Ethereum Layer-1.

abschließend

Insgesamt glauben wir, dass die ZK-Ära eine wirklich aufregende und zukunftsweisende Zukunft für Ethereum und Blockchain insgesamt darstellt.In diesem Artikel skizzieren wir, wie die Kombination von ZK mit hochmodernem Konsens eine potenzielle neue Richtung für die zugrunde liegende Schicht in einem rollup-zentrierten System darstellt.Durch die Kombination von Zero-Knowledge-Proof mit der Idee, von einem auf DAG-basierten Konsensmechanismus auszuleihen, können wir die zugrunde liegende Schicht, die wirklich für Rollup optimiert ist, neu interpretieren.Konsens gilt nur für Orte, an denen sich der tatsächliche gemeinsame Staat befindet, und nicht als einheitliche Anforderung für alle Operationen.Wenn sich das Ökosystem weiterhin in Richtung modulares Design bewegt, erwarten wir, dass dieser nuanciertere grundlegende Schicht -Konsensansatz zum Standard für modulare Blockchains wird.

Insgesamt sind wir der Ansicht, dass die Basisschicht angesichts der Tatsache, dass mehrere neue Support -Technologien gerade in die Produktion eingetreten sind, diese Technologie anwenden muss, um wettbewerbsfähig zu bleiben.

Wir können keine Angst haben, größere Träume zu haben.