Endgame
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December 7th, 2021

特别感谢Optimism和Flashbots的一对老铁对这篇文章的讨论和思考,以及Karl Floersch, Phil Daian和Alex Obadia的反馈和评论。

考虑一下一般的 "大区块链"——非常高的区块频率和区块大小,每秒数千笔交易,却也是高度中心化的:因为区块太大,只有少数几十个或几百个节点能负担得起运行一个全节点的成本,可以创建区块或验证现有的链。要怎样才能使这样的链变成那种可接受的无需信任和抗审查,至少以我的标准来说是这样?

这里有一个貌似合理的路线图:

  • 增加第二层权益质押,低资源要求,做分布式区块验证。一个区块中的交易被分成100个桶(buckets),每个桶后有一个Merkle或Verkle树状态根。每一个二级质押者(staker)被随机分配到其中一个桶里。一个区块只有在分配给每个桶的验证者中至少有2/3的人签字时才会被接受。
  • **引入欺诈证明或ZK-SNARKs,让用户直接(和廉价地)检查区块的有效性。**ZK-SNARKs可以直接加密证明区块的有效性。欺诈证明是一个更简单的方案,如果一个区块有一个无效的桶,任何人都可以广播该桶的欺诈证明。这在随机分配的验证者之上提供了另一层安全。
  • 引入数据可用性采样,让用户检查块的可用性。通过使用DAS检查,轻客户端可以通过只下载一些随机选择的片段来验证一个区块是否被发布。
  • 增加二级交易渠道来达到防审查。其中一个方法是允许二级质押者(staker)提交下一个主区块必须包括的交易清单。

在这一切完成后,我们会得到什么?**我们得到一条链,其中区块生产仍然是中心化的,但区块验证是无需信任和高度去中心化的,而且有专门的抗审查魔法(magic)可以防止区块生产者进行审查。**这在审美上有些丑陋,但它确实提供了我们正在寻找的基本保证:即使每一个主要质押者(staker)(区块生产者)都打算攻击或审查,他们最坏的情况是全部离线,在这一点上,链停止接受交易,直到社区汇集他们的资源,建立一个诚实的主要质押者(staker)节点。

现在,考虑下 rollups 一个可能的长期未来......

想象一下,一个特定的rollup——无论是Arbitrum、Optimism、Zksync、StarkNet还是全新的东西——在工程节点实现方面都做得非常好,以至于如果有足够强大的硬件,它真的可以做到每秒10000笔交易。这样做的技术在原则上是众所周知的,Dan Larimer和其他人在很多年前就实现过:将执行分成一个CPU线程,运行不可并行但便宜的业务逻辑,以及大量的其他线程,运行昂贵但高度可并行的密码学。还可以想象一下,以太坊实现了数据可用性采样的分片,并且有足够的空间在其64个分片之间存储该rollup的链上数据。因此,每个人都会迁移到这个rollup上。那么那个世界会是什么样子?

再一次,我们得到了一个世界,其中,区块生产是中心化的,区块验证是无需信任和高度去中心化的,而审查制度仍然被阻止。Rollup区块生产者必须处理大量的交易,因此这是一个难以进入的市场,但他们没有办法将无效的区块推过去。区块的可用性由底层链保证,区块的有效性由rollup逻辑保证:如果是ZK rollup,它由SNARKs保证,只要有一个诚实的行为者在某处运行一个欺诈验证器节点(他们可以用Gitcoin补助金来补贴)那optimism rollup就是安全的。此外,由于用户总是可以选择通过链上的二级收录渠道来提交交易,rollup排序器也无法有效审查。

现在,考虑一下rollups的另一个可能的长期未来...

没有一个单一的rollup能够成功地与大多数以太坊活动保持一致。相反,他们都是以每秒几百笔交易为顶点。我们得到了以太坊的一个multi-rollup的未来——Cosmos的多链愿景,但这是在一个提供数据可用性和共享安全性的基础层之上。用户经常依靠cross-rollup 桥接在不同的rollups之间转移,而不需要支付主链上的高额费用。那样世界又会是什么样子?

我们似乎可以拥有这一切:去中心化的验证,强大的抗审查能力,甚至是去中心化的区块生产,因为所有的rollups都是轻便的,而且很容易开始生产区块。但区块生产的去中心化可能不会持久,因为有可能出现跨域的MEV。能够同时在许多域上构建下一个区块会有很多好处:你可以创建利用套利(arbitrage)机会的区块,这些套利(arbitrage)机会依赖于在两个rollups中进行交易,或者一个rollup和主链,甚至更复杂的组合。

西方之门(Western Gate)发现的一个跨域MEV机会
西方之门(Western Gate)发现的一个跨域MEV机会

因此,在一个多领域的世界里,由同一个人控制所有领域的区块生产存在着强烈的压力。这可能不会发生,但也有很大的可能会发生,我们必须为这种可能性做好准备。我们能做什么呢?到目前为止,我们知道的最好的办法是结合使用两种技术:

  • Rollups在每个时间卡槽(slot)会实施一些拍卖区块生产的机制,或者Ethereum基础层实施提案人/建设者分离(PBS)(或两者)。这至少可以确保区块生产中的任何中心化倾向不会导致完全由精英掌控(elite-captured)和集中的质押(staking)池市场来主导区块验证。
  • Rollups实现了抗审查的旁路通道,而Ethereum基础层实现了PBS抗审查技术。这确保了如果有潜在的高度中心化的 "纯(pure) "区块生产市场的赢家试图审查交易,也会有办法绕过审查。

那么结果是什么呢?区块生产是中心化式的,区块验证是无需信任和高度去中心化的,而审查制度仍然被阻止。

Untitled
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三条路通向同一个目的地。

那么这意味着什么呢?

虽然有许多途径可以建立一个可扩展和安全的长期区块链生态系统,但看起来它们都在朝着非常相似的未来发展。区块生产很有可能最终会中心化:无论是rollups的网络效应,还是跨域MEV的网络效应,都会以各自不同的方式将我们推向这个方向。但我们能做的是使用协议层面的技术,如委员会验证、数据可用性抽样和旁路渠道来 "规范 (regulate)"这个市场,确保赢家不能滥用其权力。

**这对区块链生产者来说意味着什么?**区块生产很可能成为一个专门的市场,而领域的专业知识很可能贯穿于不同的领域。90%的优秀乐观主义区块(Optimism block)生产者也会成为优秀的Arbitrum区块生产者,以及优秀的Polygon区块生产者,甚至是优秀的以太坊基础层区块生产者。如果有很多领域,跨领域套利也可能成为一个重要的收入来源。

**这对以太坊意味着什么?**首先,尽管存在固有的不确定性,但以太坊在适应这个未来世界方面处于非常有利的地位。以以太坊rollup为中心路线图的深远好处是,它意味着以太坊对所有的期货(futures)都是开放的,不必承诺哪一个一定会赢的意见。用户会非常强烈地希望在一个单一的rollup上吗?以太坊,按照其现有的路线,可以成为其中的基础层,自动提供反欺诈和反审查的 "盔甲(armor)",而大容量的域需要安全。制作一个高容量的域名在技术上太复杂了,还是用户对多样性有很大的需求?以太坊也可以成为其中的基础层——而且是非常好的基础层,因为共同的信任根使资产在rollups之间更容易安全、廉价地移动。

但是,以太坊的研究人员也应该认真思考,区块生产中的去中心化水平究竟能达到什么程度。如果跨域MEV(甚至一个rollup占用多个分片的跨分片MEV)使其无法持续,那么这可能不值得去增加复杂的管道(plumbing)来使高度去中心化的区块生产变得容易。

**这对大量的区块链来说意味着什么?**它们有一条路径可以让它们变成无需信任和抗审查的东西,通过让它们去做这件事,我们很快就会发现,它们的核心开发者和社区是否真的足够重视抗审查和去中心化。"。

这一切可能需要几年的时间才能实现。分片和数据可用性采样是实现的复杂技术。人们将需要多年的完善和审计,才能完全放心地将他们的资产存储在运行完整EVM的ZK-rollup中。而跨领域的MEV研究也仍然处于起步阶段。但它确实看起来越来越清楚,可扩展的区块链的现实可行的且光明的未来可能会出现。

翻译者:Sun yuxi

【原文:https://vitalik.eth.limo/general/2021/12/06/endgame.html

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