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专访Celestia:模块化、以太坊,以及加密世界的扩容未来

Jack等2位作者
采访
Jack
整理
Sharon
2023-09-20 10:44
对话一线
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摘要由 ChatGPT 生成
「三重困境」何解?BlockBeats 在 TOKEN 2049 大会期间独家专访 Celestia 的联合创始人兼 COO Nick White,解读更多链上的范式变革。

采访:Jack,BlockBeats、Vision,MetaStone
整理:Sharon,BlockBeats


当前,区块链面临着三重困境:可扩展性、安全性和去中心化的缺乏——缺乏无信任的跨链通信、缺少当交易数量增长到足够大时的 Rollup 扩展性、无法在以提高吞吐量为目标时保持高水平的安全性和去中心化。这是一个长期存在的问题,而问题的本质在于找到一种方法,能够让数据在不使用太大或太贵的存储设备的情况下,安全地存储在一个更小、更轻的容器中。


今天的大多数区块链都是单片的,区块链的核心功能,包括执行和共识,同时发生并由同一组验证器执行,单体架构难以扩展,因为每个事务都必须由全节点执行,从而导致出现瓶颈;而模块化区块链是将 4 个组件(共识、数据可用性、执行、结算)中的至少一个完全外包给外部链的区块链。


而 Celestia 是第一个模块化区块链网络,也是一种用于 Web 3 的云计算网络,它是一个可插拔的共识和数据可用性层,使任何人都可以快速部署去中心化的区块链,而无需引导新的共识网络的开销。业界有观点认为,Celestia 是自以太坊以来,区块链行业最重要的底层创新。而无论是以太坊还是 Celestia,都在构建安全的基础层。本次 BlockBeats 在 TOKEN 2049 大会上独家专访了 Celestia 的联合创始人兼 COO Nick White,探究 Celestia 与以太坊的关系,以及 Celestia 背后的故事。


没有 Celestia,以太坊就无法扩展 Rollup


在这三重困境中,缺乏可扩展性的影响最大——只有增强区块链的扩展性,才能让数亿人也打开上链的窗口。这也是当下包括以太坊在内的主流区块链所面临的最大困境。目前以太坊已经有 Optimism、ZKsync 和 Starknet 等扩展解决方案。然而,这些扩展解决方案的数据可用性严重依赖以太坊本身。同时,以太坊的 Gas 费用仍然很贵。


此前,以太坊创始人 Vitalik 曾描绘了他认为的以太坊区块链的终极形态,其中花费⼤量篇幅描绘了⼀个由 Rollup 和 DA 构建起来的新以太坊。这⽆疑在某种程度上,指明了以太坊未来⼗年的破局之路——模块化。


相关阅读《模块化:以太坊未来十年的破局之路


BlockBeats:能介绍一下你和你的背景吗?


Nick:当然。我是尼克·怀特(Nick White)。我是 Celestia Labs 的首席运营官(COO)。我们正在构建 Celestia,这是第一个模块化的区块链网络,这意味着 Celestia 是构建区块链的一种新范式的支持者,我们不再尝试在一个协议中完成所有功能,而是将协议分成不同的层级,每个层级专注于特定的功能,然后可以重新组合这些层级来构建区块链和应用程序。


因此,Celestia 专注于堆栈的共识和数据可用性层,而不进行任何执行。执行通过 Rollup(Layer2 方案之一)来实现。人们可以在 Celestia 之上部署 Rollup,并且 Celestia 提供了一个可扩展的去中心化区块空间供人们构建。所以你可以把我们看作是一个专门以 Rollup 为中心的未来设计的第一层,以扩展 Rollup。


BlockBeats:最早你们是从什么时候开始,希望采用模块化区块链的?


Nick:这一切源于 2018 年和 2019 年出现的两篇白皮书。第一篇白皮书是由 Celestia 的联合创始人穆斯塔法·阿尔巴桑(Mustafa Albasan)与 Vitalik 共同撰写的,名为《数据可用性抽样和欺诈证明》(《Data Availability Sampling and Fraud Proofs》)。在这篇论文中,他展示了可以构建一个能够随着网络中节点数量扩展锁空间的区块链,从而解决了可扩展性问题。


然后,他在之前的工作基础上撰写了另一篇名为《懒人账本》(《Lazy Ledger》)的白皮书。《懒人账本》是对数据可用性扩展概念的延续和拓展,他在其中提出了一个新的想法——构建一个只负责数据可用性而不执行任何事务的区块链。当时,他将其称为「客户端智能合约」。


相关阅读:《一文了解 Celestia 和 Fuel,2023 应该关注的模块化区块链


区块链的客户端将独立于第一层执行交易,也就是现在的 Rollup。Rollup 实际上就是智能合约和应用程序的离链执行。因此,《懒人账本》确实是引入了模块化区块链的概念。随后,当 Rollup 出现时,他进一步展示了整个系统如何运作,因为 Rollup 可以使执行层与数据可用性抽样一样具备可扩展性。



MetaStone:以太坊的项目分片的推出会降低 Layer2 的成本,它是否对 Celestia 产生了影响?


Nick:ETH 分片,也就是以太坊,实际上在路线图上转向了模仿 Celestia 正在构建的方式。在此之前,他们正在构建 ETH 2.0,也就是分片技术,但在 2020 年末,他们决定转向并追随 Celestia 的构建方式。随着时间的推移,他们逐渐将架构与 Celestia 的模型越来越保持一致。所以,Danksharding 基本上是在实现 Celestia 相似想法的不同实现方式。


然而,这其中有几个不同之处,首先是时间。Celestia 将在几个月内推出,而 Danksharding 仍在设计和研究阶段,很难知道它何时会推出,我觉得他们甚至还没有设定日期,但是他们确实有 Proto-Danksharding,即 EIP-4844,但这只会对以太坊的区块空间产生一次性的微小增加。


根据我们看到的部署 Layer2 的需求,我认为这远远不足以提供所需的吞吐量。因此,Celestia 将在人们希望大量部署 Rollup 的时候推出。我认为如果没有 Celestia,以太坊就无法扩展 Rollup。而在长期来看,当 Danksharding 推出时,问题是它类似于一个附加到单一的第一层的数据可用性层,也就是原始的以太坊链。


因此,以太坊存在着大量技术债务和包袱,需要在其之上进行开发,而 Celestia 有机会从零开始,这样就不会有这么多状态膨胀。我们不需要执行,我们的网络非常轻量化、简化,而以太坊没有这种奢侈,他们仍然需要携带以太坊 Layer1 的负担,这些是我看到的一些不同之处。


DAS 比 DAC 更值得信任


让用户安全地拥有数据以及数据所代表的资产,打消普通用户对于资产安全性的各种担忧,有助于引导下一个 10 亿用户进入 Web3。因此,独立的数据可用性层将是 Web3 不可缺少的一个环节。数据可用性 DA(Data Availability)本质上就是轻节点在不参与共识的情况下,不需要存储全部数据,也不需要及时地维护全网的状态。


当前存在的 DAS(数据可用性采样)和 DAC(数据可用性委员会)是主流的两种对数据进行验证的方式。前者通过下载一些随机选择的块来验证一个块是否已发布,后者则通过其法定人数对状态的每次更新进行签名来确认它已收到数据。


业界普遍认为,当一个独立的数据可用层是一条公链时,优于由一群有主观意识的人们组成的可用性委员会。因为如果窃取了足够的委员会成员的私钥,使得链下数据可用性不可用,那么用户的资金及数据安全就会受到极大威胁。Nick 指出,Celestia 当前所做的就是使数据可用性层更加去中心化——相当于提供了独立的 DA 公链,拥有一系列的验证节点、区块生产者和共识机制,以此提升安全等级。


MetaStone:在 DA 市场中,所有的 DA 层主要接受来自第 2 层和第 3 层的数据,但我们知道,大多数第 3 层由于数据质押无法将其数据发送到 DA 层中,但 Polygon 将使用桥接来接收这些数据。我想知道你对此有何看法,以及 Celestia 将使用什么方法来接收来自第 3 层的数据?


Nick:它的作用是要确保该桥接验证了数据在 Celestia 上的可用性。因此,第三方可以将其数据发布到 Celestia,但将其状态更新发布到另一条链上,比如以太坊 Layer1、Optimism、Polygon 等。那些链上的聚合合约可以通过该桥接方式验证数据在 Celestia 上的可用性。因此,我们能够帮助扩展这一点。


MetaStone:在当前的 DA 市场上,EigenLabs 也推出了一个 EigenDA。同时,EigenLabs 借用了以太坊的原始分布式节点,以保护其他网络的安全并减少节点操作。那么,你对此有什么看法?


Nick:重新抵押是一个有趣的想法,它允许你使用现有的资金,如抵押品,来抵押一个新的协议。但是它并不能本质上扩展区块链,它只是一种方式,让你在启动新的协议时不必发行新的代币。关于 EigenDA,问题在于他们的设计实际上并不是关于数据可用性的。这里的数据可用性是指当你想到以太坊、Danksharding 或 Celestia 时所想到的那种概念。因为 EigenDA 只是一个数据可用性委员会,也就是一个多签名账户,有人告诉你数据可用,但你无法自行验证。因此,EigenDA 实际上无法与 Celestia 进行比较,它们并不是完全相同的产品。


另一个问题是,如果他们使用重新抵押的 ETH 或任何非 EigenDA 代币来保护 EigenDA,就无法对数据保留攻击进行惩罚。数据保留攻击是一种不可归因的故障,意味着你无法向以太坊 Layer1 上的智能合约或任何其他实体证明数据被保留。因此,如果有人实际上进行了数据保留,他们将无法对重新抵押的 ETH 进行惩罚。这样,你实际上可以零成本地对 EigenDA 进行攻击。所以,我认为这是设计上的一个深层次问题。这就是我对 EigenDA 的看法。


MetaStone:在验证数据的过程中,一些离链数据可用性层选择使用 DAC 来保护他们的数据,而其他一些数据层选择使用 DAS。你对 DAC 和 DAS 有什么看法?


Nick:区块链实际上是可验证的计算机。因此,你不需要信任其他人,比如一个委员会。因为去中心化的目的就是通过让最终用户验证链条来实现的。因此,数据可用性委员会实际上并不是一个区块链,因为在使用 DAC 时,按照定义,你必须信任一个委员会。相比之下,数据可用性采样是一种通过进行采样直接验证链条的方法。因此,从可验证性的角度来看,它是真正的区块链。你不需要信任 Celestia 的验证者,你可以自行验证。即使他们试图欺骗你或串通作案,也无法愚弄你。这是一个根本性的区别,非常重要,人们应该意识到这一点。这也是我之前所说的,EigenDA 因为是 DAC,所以与 Celestia 不是同一回事,你无法真正进行比较。


BlockBeats:对于网络中增加或减少节点,DAS 是否也有更多的好处?


Nick:当然。Celestia 这样的网络的一个超级能力就是由于采用了数据可用性采样,这意味着你可以随着网络中节点的增多而增加区块的大小,这非常强大。因为在一个单体链中,无论有多少人运行节点,你都只能使用相同的区块大小。而在 Celestia 中,随着更多节点的加入和采样的开始,你实际上可以增加区块的大小。


我们希望创建一种文化,让用户在其钱包或浏览器上运行节点。这意味着随着更多用户加入网络,节点数量增加,因此区块可以变得更大,为新用户和新应用程序提供更多的区块空间。因此,这里存在着一种积极的反馈循环,用户实际上为自己的应用程序提供了扩展的规模。



未来或将使用 KZG 承诺


量子引力桥(Quantum Gravity Bridge,后文简称 QGB),是一个 Celestia 和以太坊之间的数据可用性桥梁,被 Celestia 部署在以太坊上,然后以太坊 Layer2 的运营商们可以将他们的传送数据发布到 Celestia 网络,由 Celestia 的权益证明 (PoS) 验证器将其放入区块中。然后,这些数据就被以数据可用性证明的形式从 Celestia 转发到以太坊。该证明是由 Celestia 验证者签署的 L2 数据的默克尔根 (Merkle root),证明数据在 Celestia 上可用。


QGB 合约验证来自 Celestia 的 DA 证明上的签名。因此,当以太坊上的 Layer2 合约更新其状态时,它不依赖发布到以太坊的传送数据,而是通过查询 DA bridge 合约来检查是否在 Celestia 上提供了正确的数据。该合约将对之前转发给它的任何有效证明反馈给出肯定响应,否则它将返回否定响应。Nick 指出,Celestia 将为以太坊 Layer2 提供高吞吐量的数据可用性,其安全性要比其他链下数据可用性方案要更高,同时费用更便宜。


BlockBeats:您认为对于量子引力桥,相对于 EigenDA 的成本而言,是更昂贵还是更便宜?


Nick:EigenDA 的一个问题是他们没有发布任何关于他们如何实际构建它的信息。所以,没有代码的话很难知道它会是什么样子。我认为,对 EigenDA 来说,根据他们的构建方式,可能会产生昂贵的证明成本,因为你必须生成 KZG 承诺(Kate-Zaverucha-Goldberg,多项式承诺方案),并在以太坊上验证签名,比如每个批次你都必须验证一堆签名。所以这实际上可能会消耗大量的 Gas。QGB 的好处是我们设计它的方式是专门为了将 Gas 成本最小化。


首先,我们有批量处理。就像有多个 Celestia 区块,它们都被批处理到一个区块中,然后生成一个承诺,并将其签名,然后发布到以太坊。所以,不必传递和验证每个区块,你只需在一个批次中进行一次操作,这显著降低了验证承诺的 Gas 成本。


其次,我们还在建设一个零知识 QGB,这将通过零知识证明来验证所有这些签名,从而进一步降低在以太坊 Layer1 上验证承诺的 Gas 成本。因为验证以太坊 Layer1 上的承诺的 gas 成本,对于任何离链 DA 来说都是一个很大的开销。然后还有像在 Celestia 和 EigenDA 上支付数据的实际 DA 成本,现在很难知道那将会花费多少。我认为成本会非常非常低,无论哪种情况,都很低,以至于我怀疑它不会成为一个不同的因素,除非 Celestia 突然拥堵或者其他情况导致成本非常高。


BlockBeats:你刚才提到了 KZG,但为什么 Celestia 还没有使用 KZG,背后有怎样的思考?


Nick:是的,KZG 承诺的问题在于它们仍然相当新,并且计算速度非常慢。因此,如果使用 KZG 承诺,创建区块会更加昂贵。而且,随着区块大小的扩大,你必须计算越来越多的开启值,这会导致速度变慢。因此,Celestia 做出了非常实际的决定,即使用普通的 Merkle 树(哈希树)并配合欺诈证明。


但问题是,如果变得实际可行,我们很容易将其替换为 KZG 承诺。令人兴奋的是,几周前在 SBC(区块链科学大会)上,以太坊基金会研究员 Dankrad Feist 分享了一些有关 KZG 硬件加速的有希望的研究,我们正在关注这方面的情况,如果有任何变化和改进,我们完全会考虑进行替换。但是 KZG 会增加很多复杂性,所以这是一种挑战。


BlockBeats:我想问一些关于 Rollkit(一种模块化的 rollup 框架)的问题,你认为 Rollkit 在未来会扮演什么角色?


Nick:首先人们应该知道的是,Celestia 完全是中立的。事实上,我们目前正在与几乎每个 rollup SDK 合作,将 Celestia 作为 DA 选项集成进去。我们在没有开源 rollup 框架的时候就开始了 Rollkit,因为当时有 Layer2,但它们都在试图构建自己的单一事物,而不是试图构建一个供任何人能够构建自己的 rollup 的软件 SDK,这就是我们孵化 Rollkit 的原因。


我认为 Rollkit 的独特之处之一在于,它是第一个在不与以太坊绑定、不涉及与智能合约结算的概念下设计的。因此,它更适合运行 Sovereign rollup。另一个重要的方面是,Sovereign Rollkit 与 ABCI(Application BlockChain Interface,区块链应用接口)兼容,因此任何与 ABCI 兼容的 Cosmos SDK 应用程序或执行环境,都可以与之兼容。人们已经使用了许多不同的虚拟机,并使其与 ABCI 兼容,然后能够在 Rollkit 上启动它们。这是非常重要的,因为它为构建 rollup 打开了另一个生态系统的项目,另一个很棒的事情是 Rollkit 团队为 Cosmos SDK 应用程序构建了一个欺诈证明系统。因此,实际上可以在 Rollkit 上构建一个乐观的 rollup,这非常令人兴奋。


BlockBeats:你有什么想对中国的开发者或者从业者说的吗?


Nick:我们非常兴奋地希望在中国有更多的存在,并且我们知道从非常早期开始,中国在区块链和加密货币的起源中发挥了如此重要的作用。中国有如此多有才华的工程师和用户,中国社区充满了热情。所以,我们非常期待能够与之接触和参与,我曾经在香港生活过一年半,也在中国各地旅行过很多次,我喜欢中国文化,我真的很欣赏中国人的心态,他们充满了渴望,有着建设者的心态和奋斗者的心态,这一点我非常喜欢。

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