区块链分层结构 = Disaggregated Blockchain Layers = DBL

当前的市场中，关于DBL的叙事，不仅有Celestia，更有Danksharding，而后者标志着Ethereum正式进入模块化时代 >>> 区块链分层结构 YYDS

TL, DR;

• 相较于Monolithic Blockchain，DBL是一种更优秀的范式，也是当前区块链底层架构的主流趋势；
• 虽然都是DBL，但Danksharding和Celestia的设计理念存在着本质的区别：Danksharding最大程度的延续了以太坊的 ” 安全性 “ V.S. Celestia用一定的安全性交换到了一些极为重要的 “自由度”；
• 众所周知，基于DBL搭建的链通常在扩容和可定制两方面具备显著的优势，但这里还想强调“Sovereignty”（自定义特性的一种进阶特性，链的运行方对链的状态拥有独立的控制权），这个特性对那些大社区型项目很重要；
• 不同的DBL设计在扩容性（Scalability） / 安全性（Security） / 主权性（Sovereignty） / 工程量（Ease of Development） 方面有不同的表现（详见图1）；
• Celestia的架构更适合大项目&大社区，他们有能力支撑Sovereignty；以太坊的各种架构对于新&工具类项目来说是最好的选择，因为有最强的安全支撑和大量的用户流量；

什么是区块链分层结构?

区块链分层结构（感谢@polynya，个人认为这个说法比模块化区块链更准确）意味着将计算/存储/共识这区块产生的三大基本步骤拆分成相对独立的三层 <> 当前主流区块链架构为非分层结构，即计算/存储/共识三部分均有同一批节点来执行。

• 计算层（又名Execution Layer）：负责执行用户提交的交易，理论上这一层可支持任意的执行架构；
• 共识层（又名Consensus Layer）：负责对运行了一段时间后区块链的状态进行确认；
• 存储层（又名Data Availability，DA）：确保相关数据的可用性&正确性。

区块链分层结构价值何在？

扩容能力YYDS！

如果不想在不可能三角上做出任何妥协，但又要提升Monolithic Blockchain的性能，那只能寄希望于更好的硬件支持。

不幸的是，现在的硬件好像还无法支持这样的要求（建议阅读Vitalik的阐述）

而DBL，作为一种新的范式，让我们可以在不妥协 / 尽可能少的妥协情况下实现对区块链的扩容，其背后的逻辑如下：

DBL结构下的节点只需要专注于存储/计算/共识三项中的一部分，工作量大幅下降，所以更多的硬件设备可以支持节点运行，即在面临更大的区块容量时，仍能保证网络的安全性。

可定制能力也很重要，甚至比扩容能力更有价值！

zkVM、uVM，我们已经看到在以太坊L2这个层面，有项目突破了EVM限制并进行了各自的定制！

而Celestia无疑在可定制化这条路上走的更远：节点可以通过单方面分叉的方式来升级他们的版本，并用他们自认为合理的方式来解读底层交易数据。

DBL 汇总与比较

考虑到Celestia进一步细化了分层架构，这里将以太坊的共识层进一步拆分：

• **Txs Sequence Consensus（交易顺序共识层）：**这一层负责对整个P2P网络中所有已支 付Gas Fee的交易进行先后排序；
• **Global State Consensus（全链状态共识层）：**这一层负责对执行所有有效交易后的链的状态进行共识；

这两部分在以太坊中是在一层内完成的，被称为Consensus Layer（共识层）

在这样的一套分析框架之上，我们对每一个开发框架的核心特征与价值进行了一些阐述：

Ethereum系列

1. 目前主流的Rollup模式（Current Rollup）

此类方案可以称之为是分层扩容的开端（Nervos的确是更早的，但在市场普及方面较弱）：外置一个Execution Layer，并将这Execution Layer最终的共识交付给Ethereum一层来完成；

设计的好处：通过分摊固定成本 以及 一些压缩技术，来降低存储交易数据的成本。

2. 目前的Validium（Current Validium）

作为Rollup的一种变体，Validium方案的DA层不再交由Ethereum负责，而是通过一些链下的结构来提供DA支持。

较Rollup，Validium拥有更高的扩容性（区块有限的空间不再需要存储DA相关的数据），但同时也舍弃了一定的安全性（毕竟DA层的安全性不再由Ethereum来保障）；

目前市面上的Validium在DA层的选择上有不少方案（DA委员会，监督者等），均不同程度上的削弱了安全性，但整体上的安全性较Rollup是显著削弱。

3. Danksharding

作为目前ETH 2.0最新的设计方案，Danksharding在 ‘DBL‘ 这条路上走的比Rollup和Validium更远：

• 将DA独立成一层（比Rollup更高效），但又仍在Ethereum的安全范围内（比Validium更安全）；
• Txs Sequence Consensus和Global State Consensus已分拆成先后两步骤来进行（虽然仍放在一层内去执行），从而大幅降低了Global State Consensus的门槛；

设计的好处：能够在不降低整个区块链网络安全性的情况下推行大区块（代表着更高的扩容能力）。其逻辑在于让验证节点能够只验证所有交易中的一部分（即区块大一些不会给验证节点带来额外负担）

如果对Danksharding的细节感兴趣，可以参阅Delphi Digital的阐述

Celestia系列

作为彻底带火DBL概念的设计，Celestia的基础理念极为新颖：Celestia只负责 DA层和Txs Sequence Consensus

Sovereign Chain

这是Celestia最原始（你也可以称为基础）的架构，即Celestia只管DA和Txs Sequence Consensus ，而再往上的两层Global State Consensus 和Execution 则可自由发挥。

之所以称之为 “Sovereign Chain” ，源于链（当然也可以是个Rollup）的运行者能够在Global State Consensus上自由发挥，即网络在某个时刻的最终状态由链的运行方独立说了算（而不是像Ethereum的Rollup的最终状态由Ethereum L1的节点共识决定）：我们把这种对链的最终状态拥有独立决定权的情形称为拥有主权，Sovereign。

当然，你需要注意到主权链的最终安全性其实不完全享受Celestia的保护，例如这样的情形：

• 当Sovereign Chain的运行方只执行了被Celestia记录交易中一部分的时候，Celestia是无法强制要求主权链进行修正的；

即便Sovereign Chain能够通过欺诈证明/有效性证明来尽可能避免链运行者的作恶行为，但这样的设计依然完全依赖于Sovereign Chain这一层的执行者来实现，即安全性很大程度上取决于Sovereign Chain自身，无法完全依赖于Celestia，更不会像Ethereum框架下的Rollup能够沿袭Ethereum极强的安全性。

但我依然很推崇这样的架构，即便是与其他Celestia系列的架构相比：

• 链的节点可以自由地选择以不同的方式来解析底层数据，包括在不分叉的情况下升级他们的客户端，例如：如果一个链的社区中两个团体对区块大小有不同的想法，这两个团体完全可以独立更新成不同的客户端到以达到独特的需求，但这两个团体仍可以得到唯一正确的结果；
• 更重要的是链的社区能够对链的情况拥有绝对的话语权，作为对比，Ethereum框架下的Rollup的行为受制于Ethereum L1社区的共识。

Execution Rollup

Execution Rollup的设计是在Celestia的基础之上搭建了一个通用的Global State Consensus 层（这里称为Hub，前述Cevmos等几个代表项目均是此层的表达），而开发者可以以这个State Consensus Hub作为基础来搭建多个Rollup；

这套设计某种意义上和以太坊现在的Rollup框架有些类似：

• Rollup（Execution Rollup）绑定Ethereum（Cevmos, dYmension, Eclipse）来实现Txs Sequence Consensus & Global State Consensus （Cevmos等提供Global State Consensu，Txs Sequence Consensus由Celestia提供）；

相较于前面的一些方案，这套进一步降低了开发&运营一个Rollup的工作量：

• 比Sovereign Chain少开发&运营一个Global Consensus Layer；
• 比Currnet Rollup少支付一个费用高昂的DA层；

但需要注意的是这个方案相较于Sovereign Chain缺失了很大一部分可定制化能力，即基于此框架打造的Rollup通常只能选择其下层的State Consensus Hub给定的几个开发框架，且主权性并不具有。

这样一套有些 “中间” 味道的设计，某种意义上给区块链领域补充了一种选项，就让我们拭目以待。

Celestium

Celestia和Ethereum的梦幻联动：Celestia作为Ethereum Validium的DA层，比Data Availability Committes以及Guardians等方案更为安全。

如果想要了解不同DA层选项的详细解析，可以查看这里

Ethereum & Celestia之外的DBL方案

Nervos系列

作为DBL方向比Rollup更早的先行者，Nervos在2018年便发布了分层架构宣言：

• The Nervos Network has a layered architecture, with a single Layer 1 blockchain, the Nervos Common Knowledge Base (CKB), and many Layer 2 systems. Layer 1 is focused on providing security and decentralization, while developers can construct layer 2 systems (focused on functionality and performance) that are securely rooted in and interoperable with the Layer 1 CKB.

虽然从图上来看与Current Rollup极为相像，但Nervos在L1层面选择了UTXO（而非以太坊的账户模型）：

• 众所周知在UTXO之上开发智能合约十分困难，这也的确拖慢了整个生态的发展进程，但好在近期Nervos推出了第一个支持EVM兼容智能合约的L2；
• 也不是只有缺点，UTXO在并行计算层面相较账户模型有显著优势：以UTXO为基础的L2--Fuel对外展现了不错的可能性；

Arweave系列

P.S. 这里的DA比较特别：Arweave不仅会存储交易信息，同时也会存储应用最新版本的代码

这个设计利用了Arweave来作为源生的DA层，从而带来了一个很特别的点：永久存储的存储链上面搭DA = 一直存在的DA！

但此方案也存在着明显的缺失：

• Arweave作为存储链，只会确保信息能够正确存储，而不会查验被存储信息的真实与否，而这意味着Arweave并不会提供Txs Sequence Consensus，即基于Arweave搭建的智能合约链需要自己负责Txs Sequence Consensus，Global State Consensus以及Execution这三部分。

SmartWeave作为Arweave官方推出的智能合约开发框架，让开发者可以进行智能合约级别的开发；

而Ever.Finance则是SmartWeave的抗DDoS优化版本；

Polygon系列

Polygon也在DBL方向提出了Avail，作为一种对Polygon生态开发者的可选项的补充：

• 架构与Execution Rollup类似，Avail提供Celestia的功能，而State Consensus Hub则由Polygon来承担，开发者可在其上建立自己的Execution Rollup。