09/19 -09/25 58 期 由 Assembly Partners 和 Nothing Research 提供研究支持

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L1 区块链的核心部分为执行层、共识层、数据可用性层，通过模块化执行和数据可用性层，分别对每一层进行性能改进，可以实现一个更可扩展、可组合和去中心化的系统。此外，通过模块化架构，计算和验证成本之间的相关性被打破，区块链既能够扩展吞吐量，又能保持网络去信任和去中心化的属性，从而解决可扩展性不可能三角难题。

Celestia 是一个模块化区块链，提供数据可用性和共识层。Fuel Labs 正在开发并行化虚拟机，它的定位是模块化执行层。事实上 StarkEx、zkPorter 都可提供数据可用性，而 Rollup 也属于执行层。模块化的独特性体现在可插拔、可组合。

本期周报通过 Celestia、Fuel 和 Polygon Avail 介绍模块区块链。

Celestia —— 第一个真正的模块化区块链

目前大多数区块链都是单片链形式，即在同一网络中处理数据、共识、执行任务。不过随着生态发展，单片链逐渐暴露出拥堵、低效率等问题。比如很多项目的治理提案都和执行有关，如果不能快速做出响应，用户则可能会承担时间和金钱的双重成本。也有一些单片链开发了类似模块化的组件以解决这些问题，比如以太坊上的 Rollup，Avalanche 的子网等等，但它们不能算作真正的模块化区块链。

模块化区块链背后的框架在于模块化设计原则，即将系统划分为更小部分的概念，也就是说模块化区块链是一种仅专注于少数功能而非全部功能的区块链。正因为如此，模块化区块链被安排在一个堆栈中，这些堆栈结合起来可以实现与单片链相同的功能。

Celestia 采用模块化架构，将区块链堆栈解耦为专门的组件。通过将交易执行（有效性）与共识层解耦，使共识层只负责排序交易并保证数据可用性。

数据可用性层将验证状态迁移有效性所需的数据发布并储存。在恶意区块提议者扣留交易数据的攻击事件中，这些数据可以被轻松验证。数据可用性层是区块链可扩展性不可能三角中的主要瓶颈。

Celestia 工作原理：

• Celestia 通过一个共识协议 (Tendermint) 来排序交易

• Celestia 不去推理这些交易的有效性, 也不负责执行它们，平等对待所有交易。

• 所有交易的有效性证明都由 Rollup 节点在客户端中执行

• Rollup 不需要另一个链来执行，只需就排序交易的共享历史达成一致即可。

两大优势：

1、自主权

• Celestia 的 Rollup 工作原理则与其他 Rollups 不一样。它独立于任何结算层。

• Celestia 不会对储存的数据和有效性证明进行验证，无需依赖结算层提供状态更新和证明。

• Rollup 状态由客户端节点独立决定。因此它的运行方式与 L1 是一样的。

• Celestia 无需担心分叉导致的安全性问题。

2、可扩展性

使数据验证简单化是提高扩展的关键。Celestia 使用数据可用性抽样（DAS）解决数据可用性问题，使具有资源限制的轻节点也可验证从而保证安全。具体吞吐量由单次采样数据量与轻节点的目标块头大小决定。在Celestia 给出的验证结果中，区块大小与网络轻节点数量呈线性关系。

Fuel - 另一個模块化区块链的协议

Fuel 是继 Celestia 之后，另一个强调模块化区块链概念的协议。Fuel 的定位是模块化执行层，而 Celestia 针对数据可用性和排序进行了优化，它不执行，只处理数据可用性和共识。

Fuel v1 最初是用于单一以太坊的L2扩容方案，也是以太坊主网上的首个Optimistic Rollup，于2020年底部署。但单纯的L2严重受主网性能的制约（例如 gas 費），即使将执行层分割出去，仍然不能达到彻底扩容的目的。Fuel 试图通过模块化的执行层来优化基础层，并且改进L2的执行状态，真正实现扩容。其创始人将Fuel定位为“去中心化协调的纽带”，以探索更强的可组合性。

Fuel 在做的是模块化执行层，它通过轻客户端和欺诈证明解决可扩展性的问题。Fuel 采用的方案类似Optimistic Rollup，默认多数节点都是诚实的，所以在发布时不要求随附证明有效性，而是采取欺诈证明的机制来确保 L2 网络的正确共识。在假设区块链有效的前提下，轻客户端只需下载区块头并检查其工作量证明 （PoW）即可验证交易，而无需下载所有区块。其次，通过新的虚拟机 FuelVM 改进了 EVM 低效、浪费资源的执行环境。FuelVM 从模块化执行层角度来考虑可扩展性，⽽不是从以扩展特定基础层（例如以太坊）为主的Rollup出发。推崇计算⽽不是数据，并尽量减少状态的使⽤。

Fuel 并不满足于成为任何单一区块链的 L2，只进行“不痛不痒”的降费，而是更加灵活、彻底，既可以成为 L2、也可以成为 L1、侧链，甚至是状态通道。就像 Celestia 一直强调的拥有“可插拔”的可组合性。

• 作为 Rollup 或 L2

Fuel 的模块化执行层配置本身就类似于以太坊上部署的以 Rollup 为主的 L2，但 Fuel 的技术方案和Zk、OP 的 Rollup 均有不同，而是可以用作有效性或欺诈证明系统。

• 作为 L1

Fuel 技术包括作为完整的 L1 运行所有组件。这些组件包括共识、数据可用性、结算和交易执行。在这种模式下运行的常见配置是权限证明和通过 Tendermint-BFT 风格的权益证明。

• 作为状态通道

FuelVM 是一种具有确定性状态系统的定价虚拟机架构，这使其非常适合多方通道设计，在这种设计中，各方都必须清楚地了解每个通信步骤或窗口中系统的确切状态。

• 作为侧链

Fuel 技术还支持作为现有 L1 的侧链运行。这意味着在 L1 和 Fuel 之间有一个消息传递桥。在这种配置中，数据可用性将由侧链处理，而结算由第 1 层处理。

參考链接 https://www.chaincatcher.com/article/2080056

Polygon Avail：Polygon 模块化区块链的选择

8 月 31 日模块化区块链 Polygon Avail 测试网已经上线。出块时间 20 秒，区块大小 2MB，如果假设平均交易大小为 250 直接，那么 TPS 可以达到 420。Polygon Avail 还声称，在有需求的情况下，可以快速填充区块容量，进一步扩容到 25000 的 TPS，但是扩容的叙事在大部分公链间都有流传，实际经历压力测试才能得知其真实情况。

• Polygon Avail 的设计理念

  1. Avail 仅提供数据储存层和共识层中的交易排序共识层功能，承担类似 Celestia 的功能，但是同 Celestia 的区别在于，全链状态共识层的功能由 Polygon 主网承担，开发者可以在上面建立自己的 Rollup 执行层。

  2. Avail 可以支持不同的项目方需求，比如主权链、侧链和链下扩展解决方案，比如 Validiums 可以将 Avail 用作链下数据可用性层来提供更高的可拓展性吞吐量。

• Polygon Avail 的优势

  1. 具有大规模可扩展性 扩展性是通过关键模式创新得以保障，在 Avail 中效验数据有效性不需要欺诈证明，而是通过使用纠删码（erasure coding）和 Kate 多项式承诺的有效性证明获得，这是一种在数据冗余设计中的成熟方式，同时只需下载总数据中非常小的随机样本即可确定数据可用性。这样的设计使得全网资源需求低，轻客户端可以仅查询相关数据，而不用下载整个块；节点要求也降低，有利于进一步扩容和去中心化。

  2. 安全性较高： Avail 提供区块链安全性，不需要项目方自己建立验证者集。

  3. 链路可以多路复用： 由于数据共识层不知道交易代表什么，所以 Avail 可以多路复用来保存多个独立、主权链的交易。这些链只共享 Avail 的共识和数据可用性功能，每个链都可以实现并完全拥有自己的执行环境。也可以实现更为显著的 Rollup 以降低交易价格。

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