一文了解Celestia和Fuel，2023 应该关注的模块化区块链

原文作者：Thor Hartvigsen

原文编译：Leo，BlockBeats

可扩展性一直是行业关注的重点，恰好目前区块链面临着「可扩展性三重困境」的问题，而始于 Celestia 的模块化区块链正在围绕其可扩展性、高水平安全性和去中心化提出了解决方案，模块化区块链正在成为一种主流叙事，加密KOL Thor Hartvigsen 撰写了一篇关于「模块化区块链和其内在价值」的文章，BlockBeats 编译如下：

PART 1 ：始于基础概念

今天需要改进的问题：

-无信任的跨链通信

-当交易数量增长到足够大时的 Rollup 扩展性

-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（区块链三重困境）

首先，为了确保彻底理解这些概念，我们得建立一些术语，如下图：

区块

区块是区块链的组成部分，单个块由两个组件组成：block headre block body，header 包含前一个区块的哈希、timestamp 等数据，body 包含该区块中的所有交易。

市面上很受欢迎的扩展的策略是拥有更大的区块（Solana）。

更大的区块=增加吞吐量，但在去中心化层面存在一些问题。

更大的区块=节点所需的数据更庞大，很少有人能负担得可以承载庞大数据的更昂贵的硬件。

节点

一个完整的节点需要存储整个区块链以及从第一个区块开始进行过的所有交易，为了在区块链上交易，需要确保共识、确保数据可用且区块有效。

轻节点（轻客户端）

轻节点用于 Rollup，并将大部分工作外包给完整节点，它们不验证交易，而是检查每个区块是否具有共识，以及区块数据是否可用于网络，大多数轻节点依赖于「多数诚实假设」，假设大多数参与者（如验证者）是诚实的，轻节点需要更少的硬件，更多的节点，但总体安全性较弱（有时）。

Rollup（Ethereum 上）

Rollup/L 2 是建立在以太坊之上的链，使用以太坊主网作为结算层，Rollup 可以被认为是一个单独的执行层，并将交易包返回主网进行验证。

目前有两种 Rollup：Optimistic Rollup 和 ZK Rollup。

区块链层：

区块链可分为 4 层： -执行层，为 Dapp 提供环境并在其中处理交易；

-数据可用性层：节点从区块生成器接收区块，并检查数据（交易）是否公开可用

-共识层：确定交易顺序

-结算层：决定区块链的实际状态（最终）

整体式与模块化

整体式区块链是由所有以上 4 层组成的链，因此，整体式需要处理以上的所有部分，以太坊和你知道的大多数其他区块链都是这样的。

模块化区块链是将这 4 层中的一个或多个外包给外部链的链，由于模块化区块链可以专注于特定元素，因此可以达到新的可扩展性水平。

以上解释了一些基础概念，总结为表格化如下：

当前以太坊上的 Rollup（例如 Arbitrum、Optimism）充当执行层，并通过以太坊主网实现数据可用性层、共识层和结算层，这些 Rollup 在将使用「链上数据可用性」将数据发布到指定的 L 1（以太坊）上。

相反：具有「链外数据可用性」的 Rollup 将其数据发布到指定的 L 1 以外的其他位置，Rollup 仍然可以使用以太坊作为结算层，但 Celestia 通过这样发布数据（链外数据可用性）就会作为数据可用性层。

以下是以太坊上不同类型的 Rollup 结构：

-Monolith=以太坊主网

-Rollup=例如 Arbitrum、Optimism（充当执行层，并将以太坊用于其他）

-Validium=「链外数据可用性 Rollup」，例如 Celestia

PART 2：深入了解 Celestia

Celestia 是一个模块化区块链网络，区块链和所有 VM 的 Rollup（不仅仅是 EVM）可以使用 Celestia 作为数据可用性层和共识层，如下图，Celestia 为模块化扩展提供了不同的解决方案，如「Sovereign rollups、Celestium 等」。

首先需要深入了解「数据可用性层」

数据可用性：作为一个节点，可以从区块生成器那里接收到一个区块，需要验证数据是否公开（已发布），以便将其添加为区块链中的下一个链接。

数据可用性问题：发生在保留数据时。

具体而言，区块生成器不会透露新区块的数据（数据隐藏攻击时），节点突然无法批准该区块，因为它无法读取数据，着是 Rollup 中常见的问题。

数据可用性抽样（DAS）简介：

轻客户端（我之前介绍过）可以验证数据可用性，而无需下载所有数据，轻客户端运行数据的小样本，每次都能获得 50% 的数据实际发布的确定性。

许多情况下，轻节点只需下载少于 1% 的数据，即可确保 99% 的数据都已发布，这是一个很大的进步！

详情了解

再回到轻客户端身上，我此前说过，就硬件要求而言，轻节点的成本要低得多，但由于它们靠着「多数诚实假设」，安全性会降低。

那么，「少数诚实假设」的轻客户端又如何呢？

比如，Celestia 的轻节点通过下载一小部分数据来使用数据可用性抽样，他们依赖「少数诚实假设」（假设少数区块链交易者诚实并遵守协议规则），这就会大大提高安全性。

下图为不同节点和客户端的对比

现在来看看 Celestia 不同的解决方案：

-Sovereign Rollup

-Sovereign Rollup 本身处理执行层和结算层，而不是像 Arbitrum 和 Optimism 那样使用以太坊作为结算层。

Sovereign Rollup 的优势：

-对执行环境有更大的自由度

-不共享计算资源

-出现问题后可以进行硬分叉

Sovereign Rollup 与 L 1 更相似，可以桥接到其他 Sovereign Rollup 和结算层。

Cluster

区块链 Cluster 是一组区块链和 Rollup，可以以「信任最小化方式」进行相互通信，信任最小化桥是两条链之间的桥，不需要中间人或多数诚实假设来确保资金安全。

Cluster 的一个例子是以太坊及其 Rollup（L2）或 Cosmos 生态中的不同链，它们能够进行 Cluster 内通信（信任最小化桥而不是受信任的桥）。

以下是所有与 Celestia 结合的内容：

信任最小化通信（Cluster 内通信）需要「少数诚实假设」，这正是 Celestia 所利用的，轻节点可以使用数据可用性采样。信任最小化桥要要安全得多，形成链的「Cluster」和「Cluster 内通信」，因此，Celestia 为 Rollup 提供了关键部分以形成 Cluster，并以无信任的方式进行通信。

Celestia Quantum Gravity Bridge 和 Celestium

Celestia Quantum Gravity Bridge 是以太坊和 Celestia 之间的数据可用性桥，它允许以太坊上 L 2 的「链外数据可用性」（使用 Celestia 作为数据可用性层的以太坊 Rollup）。

Celestium 是建立在以太坊之上的 L 2 Rollup，使用 Celestia 而不是以太坊作为数据可用性层，且仍然使用以太坊主网进行结算和共识，其他 L2 也可以效仿以提高其可扩展性。

总结：

Celestia 作为一个独立的数据可用性层，在某些情况下也可以是共识层，由于数据可用性抽样和「少数诚实」轻节点的固有技术，Rollup 可以使用 Celestia 来提高可扩展性。

PART 3：止于 Fuel Labs

接下来通过谈论 Fuel Labs 来结束这个话题，Fuel Labs 正在构建一个可与以太坊和 Celestia 实现的执行层，保持高安全性和去中心化的前提来扩展吞吐量。

深入了解 Fuel Labs：

-Fuel Labs 的一款产品是他们为扩展以太坊而构建的 Optimistic Rollup。包括：

-Fuel 和 Ethereum 之间的信任最小化桥

-FuelVM——通过使用「UTXO」（未消耗交易输出）运行智能合约进行并行验证

-Sway 编程语言

简而言之，FuelVM 可以同时运行多个进程（并行验证），因为 Celestia 与所有 VM 一起工作，Fuel 还可以使用 Celestia 作为数据可用性层和/或共识层来启动 Rollup。

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