量子引力桥(Quantum Gravity Bridge):用Celestia为Ethereum L2s提供安全的链下数据可用性
0xE43a
April 26th, 2022

2022-2-8

原文链接:

原文作者:AditiJohn AdlerMustafa Al-Bassam

译者:Evelyn|W3.Hitchhiker

**tl;dr:**这篇文章介绍了量子引力桥项目,一个Celestia到以太坊数据可用性(DA)桥。

从2020年DeFi Summer的开始,到2021年NFT的爆发,以及现在DAO的升级,以太坊上对区块空间的需求已经爆发。

高额费用和缓慢交易的致命组合已经导致各种团队致力于两种类型的layer 2(L2)解决方案,即所谓的rollup——optimistic rollup和零知识——目的是使以太坊更具可扩展性,同时保留去中心化和安全性。然而,随着更多项目的加入和交易量的增加,rollups也将经历如雨后春笋般的费用激增。

今天,我们将重点讨论Celestia如何使用Celestiums作为可扩展的链下数据可用性(DA)解决方案为以太坊 rollup团队服务。

这篇文章假设读者了解rollups(或一般的L2)、数据可用性、validiums和volitions。关于这些主题的更多信息,请查看本帖底部的进一步阅读部分。

Celestiums 介绍

(Figure 1: rollups currently interacting with Ethereum.)
(Figure 1: rollups currently interacting with Ethereum.)

Celestia是一个layer 1(L1)区块链,为交易数据的排序和使其有效进行了优化。这使得它成为rollup团队输入交易数据的完美可插拔组件,并且具有很高的数据吞吐量。

目前,以太坊 rollups将多个交易的数据收集到一个单一的批次交易中,并发布到以太坊。该批交易包括作为calldata的rollup交易数据,即被发布到以太坊但不直接执行的数据。

在实践中,由于以太坊的数据容量有限,将所有这些calldata发布到以太坊的相关成本可能会变得非常昂贵。

这就是Celestia和Celestiums的作用。Celestium是一个以太坊 L2链,它使用Celestia来提供数据可用性,但它使用以太坊来进行结算和解决争端。

如前所述,Celestia作为L1,不处理计算,只充当数据层。以太坊的资源定价随着对区块空间需求的增加而使gas成本上升。Celestia的好处是只根据字节而不是计算和存储来定价,这是因为它处理交易数据的排序和可用性。这使得Celestia的数据吞吐量比以太坊更大。

因此,这里就是Celestiums的样子,利用Celestia作为数据可用性层:

(Figure 2: an overview of how the Quantum Gravity Bridge can be used by Ethereum L2s.)
(Figure 2: an overview of how the Quantum Gravity Bridge can be used by Ethereum L2s.)

Celestia的数据可用性桥合约,即量子引力桥,将会位于以太坊上。以太坊L2运营商将能够把他们的交易数据发布到Celestia网络上,由Celestia的权益证明(PoS)验证者将其放入区块。然后,这些数据会以数据可用性证明的形式从Celestia传递到以太坊。该证明是由Celestia验证者签署的L2数据的Merkle根,证明该数据在Celestia上是可用的事实。

量子引力桥合约验证了来自Celestia的DA证明上的签名。因此,当以太坊上的L2合约更新其状态时,它并不依赖于交易数据作为calldata发布到以太坊上,而是通过查询DA桥合约来确保Celestia上的数据正确可用。桥合约将对之前传递给它的任何有效证明返回一个肯定的回应,否则它将返回一个否定的回应。

Celestiums将为以太坊 L2s提供高吞吐量的数据可用性,与其他链下数据可用性技术相比,安全性更高,我们将在下面的权衡部分讨论此问题。

Rollup 成本

(Figure 3: transaction batch size vs. per transaction cost in gas for a theoretical STARK based rollup.)
(Figure 3: transaction batch size vs. per transaction cost in gas for a theoretical STARK based rollup.)

上面是一个图表,比较了基于STARK的,理论上的rollup的交易批量大小和每笔交易的gas成本。为了直观起见,每批交易的规模预计为10,000个,成本以gas计价。在这个分析中,每批交易的固定gas成本被假定为500万gas。

交易批次大小和每笔交易的gas成本有一个渐近关系(asymptotic relationship)。这意味着,无论rollup上的交易批次有多大,以太坊上的gas成本都会接近一个渐近值,这就是向以太坊发布calldata的成本。

这个成本是由向以太坊发布数据的每个字节16 gas成本驱动的,然后再乘以以太坊的交易规模。

这意味着,无论你如何减少rollup的其他成本,你都无法绕过要支付每个字节的数据16 gsa。例如,即使在rollup上发送一个典型的200字节的以太坊交易,仅calldata就会产生3200 gas费。假设不计入状态写入成本和基本交易成本(按今天150 gwei的gas价格和2500美元的ETH),这个交易将花费用户大约1.2美元。终端用户将继续承担以太坊gas费用的问题,即使他们因发布到以太坊而与rollup互动。

反过来说,Celestia严格提供共识和数据可用性,而不是交易执行。由于数据可用性采样,随着为网络的数据可用性做出贡献的Celestia轻节点的数量增加,每个区块的大小也可以增加,而不影响安全性或可扩展性。

权衡空间

链下数据可用性有许多不同的方法,每个方法都在可扩展性和安全性之间做出不同的权衡。L2的链上数据可用性是安全性最高的方法,因为没有办法在不破坏相关链的情况下让数据不可用。这可能会变得昂贵,所以有时可以使用链下DA机制。

在不同的安全保障下,在链下发布数据允许以不同的方式进行破坏。最原始的链下数据机制是一个单一的实体或有许可的实体集合,签署数据的可用性。这些签名者可以在不受惩罚的情况下被破坏,因此该系统的安全性要比具有链上数据可用性的同等系统低。这方面有几种模式,我们将在下面探讨。

Validiums是使用链下数据可用性的一个典型例子。Validiums在链下发布交易数据(在很多情况下是发布到中心化的数据库),但在以太坊的执行层发布证明。Validiums不是一个rollup,因为它们不发布到L1,因此不继承以太坊的安全性。在链下发布交易数据可以节省成本,因为它避免了以太坊的每个字节16 gas的费用。

Volitions也是该领域的一个有趣的发展,因为他们允许用户在每笔交易的基础上选择他们的数据被发布的地方,在链上还是在链下。Volitions允许用户在每笔交易的基础上选择他们的交易数据的发布地点,以成本为代价(链下便宜,链上昂贵)。与validiums相比,Volitions在用户决定在链上发布交易数据的情况下,确实继承了以太坊的安全性,并且在这些情况下会被认为是一种rollup,但如果用户选择链下的选项,就会在安全性方面有所不足。

然而,与其他解决方案相比,Celestiums提供了一个有吸引力的安全性和可扩展性的组合。Celestia作为一个链下数据可用性机制可能比传统的链下DA解决方案更昂贵,这是因为在以太坊上验证Celestia的DA证明的gas成本,以及Celestia上的数据费用将由收费市场决定。然而,数据可用性的保证要高于基于中心化供应商或许可委员会的链下数据可用性机制。

鉴于Celestia采用Tendermint与权益证明,并计划在网络上有一个庞大的、无权限的stakers群体,一个不正确的DA证明可以被砍掉惩罚。这是可能的,因为Celestia链上网络的轻节点可以通过数据可用性采样检测不可用的区块,因此类似于验证器可以在验证器集合变坏时自动停止。Celestia的量子引力桥将为Ethereum L2提供可扩展和安全的链下数据可用性。

了解更多信息和未来发展

量子引力桥是一个仍在开发中的早期项目。请查看GitHub上的存储库来用以跟踪开发进度。

想要更全面地了解各种链下数据可用性解决方案,我们将在未来一周内发布一篇关于以太坊链下DA情况和权衡的文章,作为本篇文章的第二部分。如果你想与我们的团队联系,或者为你自己的rollup测试Celestiums,请在我们的 Discord上与我们联系!

深入阅读

Arweave TX
yR4a2JKUia6TEz2UWGpE2jJ2SsN8YeXDCtfNAExYWq8
Ethereum Address
0xE43a21Ee76b591fe6E479da8a8a388FCfea6F77F
Content Digest
eDDqHj0zbFHG9bIOrqyo3gB6P0HNp0TJWibBBEuFqA8