Layer2用以太坊作为可用性层有哪些优劣势?

撰文:Haotian

有朋友让我分析 layer2 四大天王之外的新秀,比如 Linea、Polygon zkEVM、Mantle、Metis 等四小龙。大致看了下,发现大部分 layer2 的差异核心在两点:1)Data Availability 是否依赖以太坊主网;2)EVM 亲和度如何?

EVM 是否等效容易理解,决定了开发者低门槛的生态转移;本文基于科普视角来探讨下,Data Availability 到底是什么?为什么 DA 层是 layer2 的核心层?Celestia 和 Eigenlayer 等第三方 DA 做了哪些取舍?

先通俗解释下什么是 Data Availability?

简单来说,Data Availability 就是区块链网络中,所有节点都能获取到系统产生的全部历史数据的可用性。为什么这很重要呢?因为区块链是分布式的,记录在不同节点上。如果某些关键数据丢失或被隐藏了,整个系统的安全性就会被破坏。

举个例子,假如一笔交易的详细信息只有部分节点知道,其他节点无法获取,那么这笔交易就无法被全部验证者正确验证。再比如,要查询一个账户余额,必须遍历所有相关的历史交易,来计算出最终结果。如果中间缺少了某些交易数据,余额结果就错误了。

所以 Data Availability 确保了任何节点都可以获取全部历史数据,才能进行正确验证和查询,确保区块链系统中的数据不会丢失或隐藏,所有节点都可以获取完整数据。若 DA 层无法正常工作,以 Optimism 为例,其 7 天挑战期将无法进行,因为 batch 前后的 state 若 Calldata 无法正常可读取,Rollup 合约就无法确认。归根结底,DA 是为了确保区块链账本系统的安全性。

谈下 layer2用以太坊为 DA 层的优劣分析

使用以太坊作为 Layer 2 的 DA 层确实可以利用以太坊的安全性和数据完整性,这是最大的优势,不然 layer2 的交易被恶意篡改和无序记账都没有任何约束,这样的 layer2 网络自然很难受到主流认可。但是以太坊自身的区块容量和交易吞吐量有限,长期来看可能难以支持高 TPS 的 Layer2 网络。

这种容量上的严重不匹配,意味着大量 Layer 2 交易排队等待区块确认,无法及时完成 DA 验证。同时也增加了 Layer 2 对以太坊区块空间的竞争,推高 Gas 费用。

所以仅依赖以太坊主网作 DA 层。长期来看一定会成为 layer2 发展的瓶颈,所以在 layer2 发展过程中出现了一些主流的 DA 解决方案:

1)压缩状态数据到 L1,比如 zkSync 提交 zkSNARK 证明到主网,大量的原始交易数据由 L2 维持;

2)由第三方公链平台如 Celestia 提供 DA 层解决方案,数据提交到第三方分布式网络进行验证并同步结果状态到 L1;

3)坎昆升级后加入了 Blob 额外存储空间,用 KZB 工具编码和验证。

第三方 DA 模块化解决方案取舍

提到第三方 DA 模块化解决方案,最让人熟知的就是 Celestai 和 Eigenlayer 两个项目了(还有 Ethstorage)。

Celestia 网络本身可以容量的交易量很大,可确保 layer2 上的应用产生的大量数据可保证 DA 的有效性,只把交易状态批量上传到以太坊,因此是一种可高度模块化组合的 DA 解决方案;

Eigenlayer 则将交易处理和数据存储进行了分离,交易快速处理在 rollup 中,但完整性数据存储在 Eigenlayer 自主构建的分布式网络中,Rollup 只会将关键数据比如区块头和 Merkle 树根上传到以太坊。需要读取完整数据时,Rollup 合约会实时读取 Eigenlayer 网路的数据。

目前这两个模块化 DA 方案都比较受欢迎,比如 Eclipse、Cevmos 等 Cosmos 生态的应用链都以 Celestia 为 DA 层,Mantle 等 layer2 网络则以 Eigenlayer 为 DA 层。

应该讲,模块化的 DA 方案是一种更定向于未来的 DA 解决方案,毕竟其嵌套了第三方外部共识,并没有直接以以太坊为 DA 共识更强,所以才有人提议把采用三方 DA 解决方案的项目逐出 layer2 梯队。

本质上,在于你是否信任这种外部嵌套进可以强化容量和性能的 DA 解决方案。在我看来,短期看一定是以太坊 DA 更受欢迎,但长期看尤其是应用多链时代起来,这类第三方模块化 DA 方案也可能会跑出来强共识。

简单系统谈了下 Data Availability 对于 layer2 的影响,在看来涌现的各类 layer2,思路和框架就很清晰了,OP 和 ZK Rollup 的方式核心是验证数据状态准确性方式的差异,而是否采用第三方模块化 DA 则是为了解决以太坊作为 DA 的容量局限性。而坎昆升级后的 Blob 额外扩展则是一个折中方案。

基于这个前提,再去看各种新锐 layer2 方案,基础的认知框架的判断标准也就有了。

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