Nhận thức chung至上：重新思考 ZK 时代的基础层

Tác giả: krane, lamby (Asula), sylve, lancelot (Hyle) Nguồn: bedlam research Dịch: Shàn ōu bā, Jinse Cái jīng

Giới thiệu

Trong tuần qua, chúng tôi đã thấy một số đề xuất liên quan đến lộ trình của lớp cung cấp Nhận thức của ETH Square. Đáng chú ý nhất, Justin Drake đã đưa ra tầm nhìn của mình cho kỷ nguyên ETH Workshop ZK trong bài thuyết trình của mình tại Devcon 2024. Được gọi là chuỗi dầm hoặc dầm fork, nó đã thực hiện một số nâng cấp lớn cho các lô ETH Workshop, bao gồm thời gian khe ngắn hơn, hoàn thiện nhanh hơn và "snarkification" của ETH Workshop Nhận thức chung. Đã có những phản ứng trái chiều đối với tham vọng của đề xuất và thời gian cho những thay đổi này. Tuy nhiên, với quy mô nền kinh tế của ETH Workshop, chúng ta cũng nên thừa nhận tầm quan trọng của việc tiếp cận Hội thảo ETH một cách thận trọng. Mặc dù thừa nhận điều này, nhưng thật hữu ích khi xem xét tương lai đầy tham vọng nhất trông như thế nào đối với lớp cơ sở của hệ sinh thái tập trung vào rollup. Với tinh thần "không bị gánh nặng bởi quá khứ, chỉ vì tương lai", bài viết này giới thiệu một tương lai tận dụng tiến trình nghiên cứu của ZK và Nhận thức chung.

Chúng tôi sẽ bắt đầu bằng việc nghiên cứu tầng cơ bản từ góc độ nguyên lý cơ bản, sau đó khám phá các khái niệm cốt lõi trong nghiên cứu Nhận thức chung. Cuối cùng, chúng tôi sẽ đi sâu vào việc áp dụng nghiên cứu này vào thiết kế tầng cơ bản thế hệ mới, đặc biệt là trong cơ chế ZK.

Tầng cơ bản

Hiện nay, hầu hết các Rollup đều sử dụng bộ sắp xếp trung tâm để sắp xếp và thực hiện các giao dịch. Sau khi bộ sắp xếp tạo ra khối, nó còn phụ trách tạo ra chứng minh thực hiện để người khác xác minh. Để có thể xác minh việc thực hiện, bên thứ ba cần dữ liệu trạng thái của Rollup cùng với chứng minh thực hiện. Dữ liệu trạng thái và chứng minh thường được phát hành vào lớp có sẵn dữ liệu (DA), việc chuyển đổi trạng thái được xác minh bởi lớp xác minh (thường bị gọi nhầm là lớp thanh toán).

Trong giai đoạn đầu, Ethereum đã đề ra một roadmap tập trung vào rollup và trở thành tầng cơ bản ban đầu, đồng thời thực hiện DA và xác minh. Trạng thái độc đáo của Ethereum (tức là lượng tài sản có giá trị được phát hành trên Ethereum) đã khiến nó trở thành tầng xác minh hoặc thanh toán tự nhiên cho rollup. Bằng cách sử dụng Ethereum làm nền tảng, rollup không chỉ có thể kế thừa tính bảo mật mà còn có thể kế thừa tính thanh khoản của Ethereum. Dù sao, vào thời điểm đó, không có tùy chọn thanh toán hoặc DA chuyên dụng trên thị trường.

Ngay cả trong thế giới ngày nay với nhiều lớp chuyên biệt, ETH với bộ trình xác thực PoS và hỗ trợ blob lớn nhất là một lựa chọn rất an toàn như một lớp DA. Ngoài ra, số lượng gia đình tài sản trên quảng trường ETH và Vốn hóa thị trường đã được tăng lên. Vì "Thanh toán" là tài sản cụ thể, các bản tổng hợp cho phép thoát bắt buộc phải được xác thực trên chuỗi của tài sản phát hành. Nếu một rollup muốn cho phép rút bắt buộc tài sản của ETH Place, nó phải sử dụng ETH Workshop để xác thực.

Hôm nay, Ethereum trông như thế này:

Tuy nhiên, các lớp DA và lớp thanh toán đặc biệt thực sự cạnh tranh trực tiếp với Ethereum trong việc thực hiện các hoạt động này. Ví dụ, Celestia và EigenDA đã cung cấp khả năng xử lý DA rõ ràng cao hơn (mặc dù mô hình bảo mật khác nhau). Tương tự, Initia đang mở rộng khái niệm xác minh hoặc trung tâm thanh toán bằng cách cung cấp máy Oracle, trải nghiệm Ví tiền thống nhất và tích hợp sẵn tính tương tác, mang đến trải nghiệm mượt mà hơn cho người dùng trong hệ sinh thái (điều này cũng là một điểm quan trọng trên lộ trình Ethereum trong vài tháng qua).

Tất cả các hệ thống này đều sử dụng cùng một hình thức như Ethereum, với tầng cơ bản được phân chia thành tính sẵn có của dữ liệu và xác minh, mỗi tầng đều hoạt động như một trung tâm chuyên biệt của chính nó:

Khái niệm thiết kế mới cốt lõi là phải tối ưu hóa và phân tách lớp DA và lớp xác minh. Chức năng ban đầu của blockchain là tạo ra một bên thứ ba đáng tin cậy cho các bên tham gia giao dịch không tin tưởng lẫn nhau trong Phi tập trung. Trong hệ thống tập trung vào rollup, vai trò của lớp cơ bản là làm bên thứ ba đáng tin cậy cho tất cả các rollup trong Phi tập trung, từ đó đảm bảo tính tương tác giữa chúng. Khi lớp cơ bản xác minh trạng thái của rollup, tất cả các rollup khác đều có thể tin tưởng lớp cơ bản một cách ngầm định. Một tính năng cốt lõi khác của thiết kế tập trung vào rollup là nó cho phép các ứng dụng cung cấp quyền truy cập nhanh và rẻ cho người dùng để xác nhận giao dịch trong trường hợp trung bình (thông qua bộ sắp xếp một cách tương đối tập trung), mà không gây tổn hại đến sự kháng cự cuối cùng trong trường hợp tồi nhất (thông qua việc đẩy ra khỏi lớp cơ bản).

Với sự hiểu biết về sự phân tách giữa tính sẵn có của dữ liệu và xác minh, cũng như vai trò cốt lõi của lớp cơ bản trong việc cung cấp tính năng tương tác giữa sự kháng cự, Rollup và việc phát hành tài sản, chúng ta có thể suy ra cách xây dựng một lớp cơ bản tốt hơn. Hiện tại, Rollup công bố dữ liệu trạng thái lên lớp cơ bản mỗi vài giờ, điều này có nghĩa là xác nhận trước được cung cấp bởi bộ sắp xếp Rollup chỉ hoàn thành trong khoảng thời gian này trên lớp cơ bản. Lớp cơ bản với khả năng xử lý dữ liệu cao hơn ETH L1 có thể cho phép Rollup công bố dữ liệu một cách thường xuyên hơn, giảm thời gian từ xác nhận trước trên Rollup đến xác nhận trên lớp cơ bản, từ đó nâng cao tính bảo mật của Rollup. Tương tự, việc xác minh với tốc độ nhanh hơn có thể thực hiện tính tương tác nhanh hơn giữa các Rollup, mà không cần cầu nối và nhà cung cấp thanh khoản. Chúng ta có thể sử dụng hiểu biết cụ thể về hình dạng công việc mà lớp cơ bản phải xử lý để xây dựng một lớp cơ bản với khả năng xử lý cao hơn và giao tiếp nhanh hơn giữa các Rollup.

Việc tích hợp Blockchain có khu vực 'trạng thái nóng' như các hồ DEX thường bị tấn công thường xuyên. Điều này làm cho thứ tự tương đối của tất cả các giao dịch của tất cả các bên tham gia trở nên rất quan trọng. Trong khi đó, rollup thường hoạt động trên không gian trạng thái độc lập đáng kể, hầu hết các giao dịch chỉ ảnh hưởng đến trạng thái trong rollup của chính nó. Mặc dù tương tác giữa các rollup sẽ xảy ra (ví dụ, khi người dùng chuyển tài sản giữa các rollup hoặc khi các rollup kết hợp với nhau), nhưng các tương tác này là rõ ràng, được xác định rõ ràng và được biết trước. Do hầu hết các giao dịch trong mỗi rollup đều chạy trên các trạng thái không liên lạc và giao dịch giữa các rollup được xử lý thông qua các cơ chế tương tác cụ thể, việc sắp xếp toàn bộ dữ liệu rollup trên cơ sở lớp cơ sở là ít cần thiết hơn. Ngược lại, chỉ có thể thực hiện việc sắp xếp có chọn lọc khi các rollup tương tác rõ ràng.

Hai Rollup công bố danh sách sự khác biệt trạng thái và chứng minh ZK của chuyển đổi trạng thái của chúng đến lớp cơ bản

Chú ý: Chúng tôi giả định rằng Rollup công bố danh sách sự khác biệt trạng thái ở đây cùng với chứng minh ZK về chuyển đổi trạng thái Rollup của nó.

Những quan điểm cốt lõi ở đây xoay quanh mối quan hệ nhân quả giữa các giao dịch, và đã hỗ trợ rất nhiều công việc xoay quanh mô hình đồ thị có định hướng không tuần hoàn (DAG). Nói chung, thuật toán DAG cố gắng chỉ rõ mối quan hệ phụ thuộc để tính toán/xử lý có thể diễn ra song song. Dựa trên những ý tưởng này, chúng tôi dự kiến rằng lớp cơ bản rollup sẽ xuất hiện, trong đó nhận thức chung được mở rộng một cách đáng kể để hỗ trợ khả năng xử lý cao hơn và độ trễ thấp hơn.

Trạng thái Rollup tự nhiên cho thấy rằng việc buộc tất cả các giao dịch Rollup tuân theo thứ tự tổng có thể là một loại chi phí không cần thiết. Hệ thống delta và Hylé đã tận dụng thông tin này, cho phép Rollup hoạt động độc lập chỉ cần điều phối chuyển đổi tài sản giữa các lĩnh vực. Tuy nhiên, điều này không hoàn toàn loại bỏ Nhận thức chung; ngược lại, đây là cải tiến ở những nơi thực sự cần Nhận thức chung. Điều độc đáo là nhận ra rằng sắp xếp này có thể bị hạn chế ở những nơi thực sự cần thiết, thay vì áp dụng toàn cầu trong tất cả các giao dịch.

Tác động lớn nhất của loại phân vùng này là tạo ra một giải pháp Rollup duyên dáng để tăng khả năng xử lý của môi trường thực thi chuyên dụng mà không đánh đổi tính kết hợp với các Rollup khác.

Sắp xếp theo nguyên tắc và sắp xếp toàn bộ

Trước khi tiến hành thảo luận sâu hơn, hãy cùng nhau nhìn lại quá trình sắp xếp. Nói một cách tổng quát, Nhận thức chung là ý kiến đồng thuận của tất cả Nút trong mạng về việc sắp xếp giao dịch hợp lệ:

• Blockchain tuyến tính phải đạt được sự đồng thuận về thứ tự toàn bộ giao dịch, tức là một thứ tự tuyến tính đầy đủ về sự kiện nhìn từ tất cả các Nút tham gia. Các giao dịch không liên quan vẫn được xếp theo thứ tự toàn cầu.
• Một mặt khác, việc sắp xếp theo nguyên nhân và hậu quả chỉ đơn giản là sắp xếp các giao dịch, tức là các giao dịch xảy ra trước được sắp xếp trước các giao dịch phụ thuộc vào đầu ra của chúng. Các giao dịch không có mối quan hệ nguyên nhân và hậu quả không cần được sắp xếp theo thứ tự. Điều này còn được gọi là tương quan. DAG chỉ là một cấu trúc dữ liệu triển khai tương quan trong một nhóm giao dịch. Tương quan cũng mở ra cánh cửa cho việc thực hiện các giao dịch song song giữa các phần không giao nhau trong DAG. Ở đây, không có sắp xếp giao dịch duy nhất và toàn cầu được tất cả các Nút đồng ý.

Toàn thứ tự có thể được xây dựng trên DAG. Điều đó đòi hỏi một Cơ chế đồng thuận bổ sung để đạt được thứ tự của các sự kiện đồng thời. Narwhal And Tusk giao thức hoặc Sui của Mysticeti là một ví dụ về sự phát triển mới hơn trong nhận thức chung.

DAG có thể xác nhận giao dịch mà không cần phụ thuộc vào các giao dịch không liên quan khác. Một khi giao dịch nhận được sự chấp thuận của đa số Người xác thực, nó được coi là hợp lệ. Việc cho phép xác nhận giao dịch độc lập thay vì xác nhận trong Khối có thể tăng đáng kể năng suất giao dịch, vì có thể đồng thời đề xuất và xác nhận nhiều giao dịch. Điều này có thể được coi là một sự tổng quát hóa của Nhận thức chung đơn lẻ, trong đó bất kỳ Người xác thực nào cũng có thể đề xuất giao dịch mới (Chú ý: điều này cũng có thể được coi là đề xuất một Khối chứa một giao dịch đơn lẻ).

Tóm lại nguyên tắc hoạt động của việc xác thực giao dịch trong DAG là gì:

• Người dùng sẽ Phát sóng giao dịch给验证器Nút的子集。
• Khi Nút nhận được giao dịch, trước tiên nó sẽ kiểm tra xem giao dịch đó có xung đột với bất kỳ giao dịch nào mà nó hiện đang biết theo quan điểm địa phương của đồ thị hay không.
• Nếu có xung đột, ví dụ như cố gắng chi tiêu cùng một khoản tiền, giao dịch sẽ bị từ chối.
• Nếu không có xung đột, Nút nhận sẽ tương tác với các Nút khác trong mạng để đạt được sự nhất quán về tính hợp lệ của giao dịch. Một trong các phương pháp là mẫu con, trong đó Nút thăm dò một tập con của các Nút khác và hỏi họ xem họ có cho rằng giao dịch đó là hợp lệ dựa trên quan điểm địa phương của họ hay không để bắt đầu một số vòng truy vấn. Nếu ngưỡng phản hồi tích cực của các Nút mẫu được vượt qua, vòng truy vấn được coi là thành công và đại diện cho việc đạt được số lượng pháp lý. Lặp lại quá trình mẫu này cho đến khi Nút tin tưởng rằng giao dịch là hợp lệ. Quá trình này cho phép Nút nhanh chóng đạt được khả năng nhận thức chung về tính hợp lệ của giao dịch mà không cần đến sự nhất quán toàn cầu. Việc lặp lại mẫu giúp đảm bảo cả mạng lưới đạt được nhận thức chung, làm cho việc chấp nhận đồng thời các giao dịch xung đột trở nên rất không thể.

Thực hiện mẫu con cho xác minh giao dịch

Cần nhấn mạnh rằng, bất kỳ Nút nào có thể chạy quá trình tương tác này vào bất kỳ thời điểm cụ thể nào để đạt được số lượng pháp định, từ đó cho phép nhiều con đường để đạt được Nhận thức chung. Ở một khía cạnh nào đó, mỗi máy chứng thực hoặc bản sao đều đang chạy chuỗi khối của riêng mình và định kỳ đồng bộ hóa với các Nút khác. Ý tưởng tiến hành nhiều chuỗi khối khác nhau trước khi điều phối cũng được nghiên cứu trong thiết kế không phải DAG, ví dụ như Autobahn (vẫn phụ thuộc vào việc tách biệt giữa truyền thông dữ liệu và sắp xếp). Trong Autobahn, mỗi máy chứng thực duy trì kênh giao dịch của riêng mình, sau đó điều phối trong quá trình đồng bộ hóa. Mặc dù trong bài viết này chúng tôi không rõ ràng gọi chúng là chuỗi khối, nhưng chúng tôi cho rằng kênh giao dịch rất gần với chuỗi khối và quá trình đồng bộ tương tự như việc hợp nhất nhiều chuỗi khối.

Mối quan hệ nhân quả trong tầng cơ bản

Bây giờ, bây giờ chúng ta đã hiểu khái niệm nhân quả, chúng ta có thể cố gắng ghép lại với nhau cách khái niệm liên quan đến lớp nền tảng. Như đã đề cập trước đó, các bản tổng hợp thường xuất bản dữ liệu trạng thái hoặc danh sách khác biệt trạng thái tương ứng với các bản cập nhật trạng thái trên trạng thái phân vùng liên tục của riêng chúng. Dữ liệu được công bố bởi hai bản tổng hợp không gây tranh cãi đối với một số "trạng thái nóng" vì dữ liệu hoàn toàn không giao nhau với nhau. Điều này làm giảm nhu cầu đặt hàng toàn cầu ở lớp cơ sở. Ngoài ra, để xác minh trạng thái tổng hợp mới, chỉ cần xác minh trạng thái tổng hợp đã xuất bản trước đó. Do đó, lớp cơ sở có thể tự do sắp xếp các giao dịch tổng hợp này, cho phép chúng tiến hành độc lập với nhau mà không phải chờ đặt hàng toàn cầu:

Nói một cách rộng hơn, rollup nên có khả năng tự do phát hành dữ liệu và chứng minh xuống tầng cơ bản mà không cần lo ngại về phí. Khi dữ liệu lan truyền trên mạng, Người xác thực của tầng cơ bản sẽ xác minh chứng minh được phát hành bởi bộ sắp xếp rollup. Nếu một số lượng nhất định của Người xác thực xác minh chứng minh đó, thì giao dịch được cho là đã được xác nhận. Hệ thống như vậy sẽ cho phép rollup xác nhận với tốc độ dữ liệu lan truyền qua tầng cơ bản. Lý thuyết cho rằng điều này cũng sẽ rút ngắn thời gian xác nhận trước của bộ sắp xếp và tầng cơ bản.

Hệ thống đã đề cập phụ thuộc vào việc thực hiện Phân mảnh dựa trên ZK thay vì thực hiện sao chép như một ứng dụng có thể xác minh trong tương lai.

Việc chuyển dữ liệu giữa hai rollup khác nhau trong giao dịch chéo các phân đoạn cần phải được sắp xếp, nhưng đây chỉ là một phần. Ví dụ, việc chuyển tài sản X từ rollup A sang rollup B đòi hỏi giao dịch rút tiền của rollup A phải đạt đến số lượng người theo quy định, sau đó rollup B mới có thể chứa giao dịch gửi tiền. Xác nhận nhanh chóng từ lớp cơ sở sẽ cung cấp sự bảo đảm đáng tin cậy cho tính tương thích giữa các rollup trong cùng một hệ sinh thái, từ đó tạo ra hiệu ứng mạng cho lớp cơ sở. Tính tương thích nhanh chóng cùng với một lượng lớn tài sản có giá trị có thể đủ để làm cho lớp cơ sở trở nên hấp dẫn đối với các rollup tiềm năng. Tóm lại, thiết kế đặc biệt này sẽ cho phép:

• Thời gian xác nhận giao dịch Rollup nhanh chóng.
• Sự tương tác nhanh chóng giữa các Rollup (không cần cầu nối Thanh khoản hoặc nhà tạo lệnh).
• Số lượng DA đặc biệt dành riêng cho Rollup.
• Công cụ xác thực đặc biệt dành cho Rollup (hệ thống chứng minh khác).

Chú thích ngắn gọn: tích lũy giá trị của tài sản cơ bản

Cuộc thảo luận trên đã cung cấp một lớp cơ bản giá rẻ, nhanh chóng và an toàn cho rollup. Tuy nhiên, hầu hết cuộc thảo luận hiện tại xoay quanh việc rollup tích lũy giá trị ETH và Ethereum. L2 có quan hệ với người dùng (như Base) có thể tính phí cho không gian Khối của mình và chỉ trả lại một phần nhỏ thu nhập dưới dạng phí DA cho Ethereum.

Bằng cách cho phép rollup phát hành dữ liệu trạng thái thường xuyên hơn để đạt được tính tương tác nhanh chóng, lớp cơ bản có thể có được một số thu nhập mà trước đây sẽ bị mất cho người cung cấp thanh khoản và cầu nối. Mặc dù giá trị mà hệ thống tương tác tốt hơn mang đến cho lớp cơ bản hoàn toàn phụ thuộc vào số lượng rollup cần phải tương tác với nhau. Trong cài đặt mà rollup không đáp ứng được nhu cầu của nhiều ứng dụng, giá trị tích lũy của lớp cơ bản trở nên rõ ràng hơn. Ứng dụng chỉ cần tương tác với lớp cơ bản để đạt được tính kết hợp. Ứng dụng có thể đạt được khả năng xử lý cao và quyền kiểm soát không gian của chính mình mà không cần hy sinh tính kết hợp.

Còn một số quan điểm cho rằng, việc cải thiện việc thực thi của lớp cơ bản để tăng giá trị tích lũy của Token gốc. Điều này thực tế cho phép lớp cơ bản cạnh tranh với rollup, vi phạm nguyên tắc thiết kế tập trung vào rollup. Một cách tiếp cận khác (có thể là phương pháp ưu tiên của chúng tôi) là xây dựng rollup được thể hiện, trong đó các tài sản của lớp cơ bản được bảo vệ bằng cách thế chấp lại cho bộ sắp xếp rollup. Nếu cần, tập hợp người xác thực của lớp cơ bản thậm chí còn có thể đóng vai trò là bộ sắp xếp cho rollup (mặc dù tập hợp người xác thực không cần phải giống nhau). Trên thực tế, sau bài diễn thuyết của Martin Köppelmann tại Devcon 2024, chủ đề rollup được thể hiện hoặc gốc bắt đầu trở nên nổi lên. Đối với hệ sinh thái như Ethereum, nó sẽ cho phép ETH thu lại một số giá trị đã mất, đồng thời cho phép các nhà phát triển tự do thử nghiệm trên rollup, vì thế chấp của rollup có thể thấp hơn nhiều so với Layer-1 của Ethereum.

Kết luận

Nhìn chung, chúng tôi cho rằng thời đại ZK đại diện cho một tương lai thực sự hứng thú và tiên tiến đối với Ethereum và toàn bộ blockchain. Trong bài viết này, chúng tôi tóm tắt cách kết hợp ZK với cơ chế đồng thuận tiên tiến nhất làm thế nào đại diện cho hướng đi mới tiềm năng tại tầng cơ bản của hệ thống tập trung vào rollup. Bằng cách kết hợp chứng minh không kiến thức với ý tưởng lấy cảm hứng từ DAG dựa trên cơ chế đồng thuận, chúng tôi có thể tái tưởng tượng lại tầng cơ bản được tối ưu hóa thực sự cho rollup. Nhận thức chung chỉ được áp dụng trong các nơi chia sẻ trạng thái thực tế, chứ không phải là yêu cầu thống nhất cho tất cả các thao tác. Khi hệ sinh thái tiếp tục phát triển theo hướng thiết kế mô-đun, chúng tôi dự kiến rằng phương pháp tầng cơ bản tinh xảo hơn này của Nhận thức chung sẽ trở thành tiêu chuẩn của chuỗi khối mô-đun.

Nói chung, chúng tôi cho rằng, với một số công nghệ hỗ trợ mới vừa được đưa vào sản xuất, lớp cơ sở phải sử dụng công nghệ này để duy trì sức cạnh tranh.

Chúng ta không thể sợ hãi với những giấc mơ lớn hơn.