Автори: krane, lamby (Asula), sylve, lancelot (Hyle) Джерело: bedlam research Переклад: Шан Оуба, Золоті Фінанси

Вступ

За останній тиждень ми побачили кілька пропозицій щодо дорожньої карти рівня Консенсус ETH Workshop. Зокрема, Джастін Дрейк виклав своє бачення ери ETH Workshop ZK у своїй презентації на Devcon 2024. Відомий як променевий ланцюг або променевий форк, він реалізував ряд основних оновлень для пакетів ETH, включаючи коротший час слотів, швидшу фіналізацію та «снаркіфікацію» ETH. Були неоднозначні реакції на амбіції пропозиції та терміни цих змін. Однак, враховуючи розмір економіки ETH Workshop, ми також повинні визнати, наскільки важливо підходити до ETH Workshop з обережністю. Незважаючи на визнання цього, корисно розглянути, як виглядає найамбітніше майбутнє базового рівня екосистеми, орієнтованої на зведення. У дусі «не обтяжений минулим, тільки для майбутнього» ця стаття представляє майбутнє, яке використовує досягнення досліджень ZK та Консенсус.

Спочатку ми розглянемо основний рівень з точки зору основних принципів, а потім вивчимо основні концепції дослідження Консенсусу. Нарешті, ми детально розглянемо, як застосувати це дослідження до дизайну нового покоління основи, особливо в умовах механізму ZK.

Базовий рівень

Зараз більшість Rollup використовують централізований сортувальник для сортування та виконання транзакцій. Після створення блоку сортувальник також відповідає за створення доказу виконання для перевірки іншими. Для того щоб зробити виконання перевіреним, третя сторона потребує даних стану Rollup та доказу виконання. Дані стану і докази зазвичай публікуються на рівні доступності даних (DA), а станові переходи перевіряються на рівні перевірки (зазвичай помилково називаються рівнем розрахунків).

На ранніх етапах Ethereum розробив дорожню карту, що базується на rollup, і став першим основним шаром, що виконує DA та верифікацію. Унікальний стан Ethereum (тобто велика кількість цінних активів, що випускаються на Ethereum) робить його природнім шаром для верифікації або Розрахунок rollup. Використовуючи Ethereum як основу, rollup може успадкувати не лише його безпеку, але й його Ліквідність. Однак на той час на ринку не було окремих варіантів Розрахунку або DA.

Навіть у сучасному світі з безліччю спеціалізованих рівнів, ETH з найбільшим набором валідаторів PoS і підтримкою BLOB-об'єктів є дуже безпечним вибором в якості рівня DA. Крім того, кількість сімейств активів на площі ETH та Ринкова капіталізація постійно зростає. Оскільки "Розрахунок" є специфічним для конкретного активу, то для роллапів, які допускають примусові виходи, вони повинні бути валідовані в ублокчейні випускного активу. Якщо ролап хоче дозволити примусове зняття активів біржі ETH, він повинен бути підтверджений за допомогою біржі ETH.

Сьогодні Ethereum виглядає наступним чином:

Однак, спеціальні шари DA та Розрахунок дійсно конкурують з ETH у виконанні цих операцій. Наприклад, Celestia і EigenDA вже надають значно більшу пропускну здатність DA (хоча моделі безпеки різні). Так само, Initia розширює концепцію перевірки або центру розрахунку, надаючи Оракул-машина, єдиний Гаманець, інтегровану спроможність працювати спільно, що забезпечує користувачам екосистеми більш безшовний досвід (це також стало важливою точкою на шляховій карті ETH у останні кілька місяців).

Усі ці системи використовують ту саму форму, що й Ethereum, базовий шар розбивається на доступність даних та перевірку, кожен шар є спеціалізованим центром для відповідних операцій:

Нові ключові уявлення про новий дизайн полягають в тому, що шар DA та верифікації повинні бути оптимізовані та відокремлені. Початкова функція блокчейну полягає в забезпеченні децентралізації довіри між двома недовірливими контрагентами через довірену третю сторону. У системі, яка зосереджена на rollup, основна функція полягає в тому, щоб виступати як довірена третя сторона Децентралізація між rollup, щоб забезпечити їхню взаємодію. Як тільки основний рівень підтвердить статус rollup, всі інші rollup можуть неявно довіряти основному рівню. Ще одна ключова властивість дизайну, орієнтованого на rollup, полягає в тому, що він дозволяє додаткам забезпечувати користувачам швидкий та економічний доступ до підтверджень транзакцій у середньому випадку (через відносно централізованого впорядника), не шкодуючи остаточному огляду спротив у найгіршому випадку (через примусове виходження з основного рівня).

Беручи до уваги розуміння розділення доступності даних та перевірки, а також основового шару щодо основної функціональності інтероперабельності між спротивом розгляду, роллапу та випуску активів, ми можемо припустити, як побудувати кращий основовий шар. Наразі роллап кожні кілька годин публікує дані стану на основовий шар, що означає, що передпідтвердження, надані роллап сортувальником, завершуються лише в цьому часовому проміжку на основовому шарі. Високий пропускний здатність даних на основовому шарі, яка перевищує основний шар ETH L1, дозволяє роллапу частіше публікувати дані, скоротити час від передпідтвердження роллапу до підтвердження на основовому шарі та підвищити безпеку роллапу. Так само, швидка перевірка може забезпечити швидку взаємодію між роллапами, без потреби містити мости та ліквідність. Ми можемо використовувати конкретні проникнення в форму функцій, які повинен обробляти основовий шар, щоб побудувати основовий шар з більш високою пропускною здатністю та швидшим зв'язком між роллапами.

Інтеграція Блокчейну має «гарячі» області, такі як DEX-басейни, які часто піддаються атакам. Це робить відносний порядок угод всіх учасників надзвичайно важливим. З іншого боку, rollup зазвичай працює на значній віддаліні від стану, більшість угод впливає лише на їх власний стан в межах rollup. Хоча між rollup взаємодії дійсно відбуваються (наприклад, коли користувачі перекладають активи між rollup або поєднують rollup), але ці взаємодії є явними, чітко визначеними та попередньо відомими. Оскільки більшість угод у кожному rollup працює в роз'єднаних станах, а між rollup угоди обробляються за допомогою певного механізму взаємодії, то необхідність у суворому повному порядку всіх даних rollup на рівні базового рівня є меншою. Навпаки, порядок може бути вибірково виконаний лише у випадку явної взаємодії між rollup.

Два Rollup опублікували список відмінностей стану від основного шару та їх перетворення стану з доказом ZK

УВАГА: Ми припускаємо, що Rollup публікує список різниць у стані та доказ ZK для переходу у стан Rollup тут.

Основні уявлення тут обертаються навколо причинно-наслідкових зв'язків між угодами та великого обсягу роботи, яка підтримує орієнтований ациклічний граф (DAG) Консенсус. Загалом DAG Алгоритм намагається чітко вказати залежності, щоб обчислення/обробка могли відбуватися паралельно. За цими ідеями ми очікуємо, що на рівні основи rollup з'явиться, де Консенсус буде в значній мірі розширено, щоб підтримувати більший пропускний здатність та меншу затримку.

Розподіл станів Rollup показує, що примусове дотримання загального порядку для всіх транзакцій Rollup може бути непотрібним накладним витратою. Системи, такі як delta та Hylé, використовують цей інсайт, дозволяючи незалежність Rollup та потребують лише координації переказу активів між доменами. Однак це не повністю усуває Консенсус ; натомість це поліпшення в тих місцях, де дійсно потрібен Консенсус. Інновація полягає в тому, що визнається, що це упорядкування може бути обмежене лише до місць, де воно дійсно потрібне, а не примусово застосовуватися до всіх транзакцій.

Найбільш значний вплив цього розділення полягає в створенні елегантного рішення Rollup для збільшення продуктивності спеціалізованого середовища виконання, не жертвуючи комбінаторною можливістю з іншими Rollup.

Порядок причинно-наслідкових відносин та загальний порядок

Перед подальшою дискусією давайте спочатку розглянемо питання сортування. Загалом, Консенсус означає єдину думку всіх Нод мережі щодо впорядкування дійсних транзакцій:

• Лінійний Блокчейн має досягнути згоди щодо повного порядку транзакцій, тобто в повному лінійному порядку подій у всіх учасних Нодах. Незалежні транзакції все одно будуть розміщені у глобальному порядку.
• З іншого боку, порядок причинно-наслідкових зв'язків стосується лише упорядкування угод, тобто угоди, які відбулися раніше, розташовані перед угодами, що залежать від їх виводу. Угоди без причинно-наслідкових зв'язків не потребують взаємного упорядкування. Це також називається частковим порядком. DAG є лише структурою даних, що реалізує частковий порядок в групі угод. Частковий порядок також відкриває двері для паралельних угод між неперетинаючими частинами DAG. Тут немає єдиної глобальної угоди, щодо якої всі Нода погоджуються.

Повна послідовність може бути побудована на DAG. Для досягнення узгодженості порядку паралельних подій потрібен додатковий механізм консенсусу. Протокол Narwhal And Tusk або більш новий розвиток у Mysticeti Sui є прикладом.

DAG угоди внутрішні транзакції можуть бути підтверджені незалежно від інших не пов'язаних угод. Як тільки угода отримує визнання більшості валідаторів, вона вважається дійсною. Дозвіл на окреме підтвердження угод, а не підтвердження угод в блоках, може значно збільшити пропускну здатність угод, оскільки можна паралельно пропонувати та підтверджувати багато угод. Це можна розглядати як узагальнення консенсусу з одним лідером, де будь-який валідатор може пропонувати нові угоди (Зверніть увагу: це також можна розглядати як пропозиція, яка містить окрему угоду в блоку).

Підсумовуючи, принцип роботи перевірки транзакцій в DAG наступний:

• Користувач передає підмножину Трансляція транзакцій вузлу перевірки Нода.
• Коли Нода отримає транзакцію, вона спочатку перевіряє, чи конфліктує ця транзакція з будь-якою транзакцією, яку вона вже знає, відповідно до місцевого вигляду графа.
• Якщо виникає конфлікт, наприклад, спроба витратити однакові кошти, то операція буде відхилена.
• Якщо немає конфлікту, приймаюча нода взаємодіє з іншими нодами в мережі, щоб досягти деякої форми згоди щодо дійсності транзакції. Один з методів - підвибірка, коли нода починає кілька раундів запитів, досліджуючи підвибірку інших нод та запитуючи їх, чи вони вважають транзакцію дійсною згідно свого власного місцевого погляду. Якщо підвибіркова нода отримує позитивну відповідь від достатнього числа нод, раунд запитів вважається успішним і вказує на досягнення потрібної кількості. Цей процес повторюється, поки нода не буде впевнена в дійсності транзакції. Цей процес дозволяє ноді швидко досягнути ймовірності консенсусу щодо дійсності транзакції, не вимагаючи глобальної узгодженості. Повторна вибірка допомагає забезпечити досягнення консенсусу в усій мережі, зробивши прийняття конфліктуючих транзакцій малоймовірним.

Проводьте підзразки перевірки угод

Потрібно підкреслити, що будь-яка Нода в будь-який данний момент може запустити цей інтерактивний процес для досягнення законної кількості, що дозволяє різноманітним шляхам досягти Консенсус . У певному сенсі кожен валідатор або репліка працює на своєму власному блокчейні та періодично синхронізується з іншими Нода. Ця ідея просування кількох різних блокчейнів перед координацією також досліджується в недаг дизайні, наприклад, Autobahn (що все ще залежить від розділення передачі даних та упорядкування). У Autobahn кожен валідатор підтримує власний канал транзакцій, після чого здійснюється координація під час синхронізації. Хоча в цій статті вони не прямо називаються блокчейнами, ми вважаємо, що канали дуже схожі на блокчейни, а процес синхронізації схожий на об'єднання кількох блокчейнів.

Взаємозв'язок в базовому рівні

Зараз, оскільки ми розуміємо поняття причинно-наслідкових зв'язків, ми можемо спробувати з'ясувати відношення цього поняття до базового рівня. Як зазначено вище, rollup зазвичай публікує дані стану або список різниці у стані, які відповідають оновленням стану на їхньому власному постійному розділенні. Дані, опубліковані двома rollup, не конфліктують щодо деяких "гарячих станів", оскільки дані не перетинаються. Це послаблює потребу в базовому рівні у глобальному упорядкуванні. Крім того, для перевірки нового стану rollup достатньо перевірити раніше опублікований стан rollup. Таким чином, базовий рівень може вільно упорядковувати ці транзакції rollup, дозволяючи їм працювати незалежно одна від одної, не чекаючи глобального упорядкування:

В более широком смысле, rollup повинен вільно публікувати дані та докази на базовий рівень без обтяження витратами. При поширенні даних в мережі валідатори базового рівня перевірятимуть докази, опубліковані сортувальником rollup. Якщо певна кількість валідаторів перевірить цей доказ, то здійснюється припущення, що транзакція підтверджена. Така система дозволить rollup підтверджувати дані на базовому рівні зі швидкістю передачі даних. Теоретично, це також має скоротити час між попередньою підтвердженням сортувальника та підтвердженням на базовому рівні.

Ця система залежить від Шардингу на основі ZK, а не від реплікації, як майбутній варіант для перевірки додатків.

Пересилання даних між двома rollup-ами вимагає сортування у попередньому розподіленні транзакцій, але це є частковим рішенням. Наприклад, перенесення активу X з rollup A на rollup B потребує досягнення законного числа зняття коштів з rollup A, перш ніж rollup B може містити операції депозиту. Швидке підтвердження з базового рівня забезпечить надійну взаємодію між rollup-ами в одній екосистемі, створюючи мережеві ефекти для базового рівня. Швидка взаємодія між багатьма рішеннями, а також значні цінності активів, можуть зробити базовий рівень привабливим для потенційних rollup. Загалом, такий спеціальний дизайн дозволить:

• Підтвердження операцій Rollup відбувається швидко.
• Швидка взаємодія між Rollup (без потреби мостів або ліквідності робити ринок).
• Спеціальний обсяг DA пропускної здатності для Rollup.
• Спеціальний інструмент для перевірки, що використовується для Rollup (більше систем підтвердження).

Короткий опис: накопичення вартості базового активу

Вищезазначене обговорення надає rollup дешевий, швидкий та безпечний базовий рівень. Однак наразі більшість обговорень щодо шляху, що центрується навколо rollup, стосується накопичення вартості ETH та Ethereum. L2 зі зв'язками користувачів (наприклад, Base) може вимагати премію за свій Блок-простір, але повертати лише невелику частину свого доходу у вигляді DA-плати для Ethereum.

Шляхом дозволу роллапу частіше публікувати дані стану, основний шар може отримати частину доходу, який раніше втрачався для ліквідності між постачальниками та містками. Хоча значення кращої системи взаємодії для основного шару повністю залежить від кількості роллапів, які потребують взаємодії. У налаштуваннях, коли роллап не задовольняє потребам декількох додатків, набуває чіткішого значення накопичення вартості основного шару. Додатки можуть взаємодіяти, використовуючи лише основний шар для забезпечення комбінаторності. Додатки можуть отримати високу пропускну здатність та контроль над своїм простором, не жертвуючи комбінаторністю.

Існують деякі доводи, що вдосконалення виконання базового рівня може збільшити накопичену вартість нативного Токен. Фактично це дозволяє базовому рівню конкурувати з rollup, суперечить центральним принципам дизайну rollup. Ще один спосіб включення виконання (і, можливо, наш вибір) - це побудова enshrined rollup, де активи базового рівня захищаються застейканням rollup. При необхідності навіть набірвалідаторів базового рівня може виступати як набір сортувальників rollup (навіть якщо набірвалідаторів не обов'язково однаковий). Фактично, після виступу Мартіна Кеппельмана на Devcon 2024 тема enshrined або нативних rollup почала набирати обертів. Для екосистеми, подібної до ETH, це дозволить ETH відновити деяку втрачену вартість, а також дозволить розробникам вільніше експериментувати на rollup, оскільки застейкання rollup, можливо, буде набагато нижче, ніж у ETH Layer-1.

Висновок

В цілому ми вважаємо, що ZK-часи представляють собою справжньо захоплююче та передбачуване майбутнє для Ethereum та всього блокчейну. У цій статті ми узагальнили, як поєднання ZK з передовими методами Консенсус як представляє потенційно нові напрямки в базовому шарі системи, що спрямовані на rollup. Шляхом поєднання ідеї zk-SNARKs з принципами Механізм консенсусу, які базуються на DAG, ми можемо переосмислити базовий шар, що оптимізований спеціально для rollup. Консенсус застосовується лише там, де фактично спільний стан, а не як єдине вимога для всіх операцій. З екосистемою, яка продовжує розвиватися в напрямку модульного дизайну, ми очікуємо, що цей більш деталізований підхід до Консенсусу на базовому рівні стане стандартом модульного блокчейну.

В цілому ми вважаємо, що з урахуванням того, що декілька нових технологій підтримки щойно були введені в експлуатацію, базовий рівень повинен використовувати цю технологію, щоб зберегти конкурентоспроможність.

Ми не можемо боятися мати більші мрії.