本文将介绍一种特立独行的 Web3 基础设施设计范式——存储共识范式,即 SCP。 它与 Rollup 的目标相同,但实现方式上却存在较大差异,相比 Rollup,它在落地简易度以及与Web2平台衔接的难易度上,可行性很高。
作者: 雾月
设想一种公链扩容方案,具有下列特性:
这样的方案确实令人非常兴奋:一方面它在扩容上基本已经做到了极致;另一方面在Web3的mass adoption上也奠定了很坚实的基础,基本消除了Web2与Web3使用体验的鸿沟。
不过目前我们似乎想不到有什么方案能做到如此完备,因为主流的讨论与实践确实太少。本文将前瞻性地介绍这种非常优秀和超前的下一代Web3计算平台设计范式——存储共识范式(SCP,Storage-based Consensus Paradigm)。
我们在上面用扩容这个大家非常熟悉的议题作为引子,但实际上SCP并不仅限于扩容使用,其设计灵感确实来源于比特币、以太坊等公链的扩容方案与社区讨论。而它的愿景和实际应用是构建新一代的公链或非区块链结构的运算平台。
everPay是SCP的先行者,已经基于SCP率先构建了自己的产品,目前everPay的主要功能为充值、转账、提现、swap,在此基础上日后几乎可以扩展出任何Web3和Web2功能。
现在我们通过everPay的工作流程来完整地理解存储共识范式。
我们可以看到整套系统他们达成的共识是全部位于链下的,这即存储共识范式的精髓——它抛弃了区块链式的节点之间的共识系统,从而让执行层摆脱繁重的共识交流和确认过程,只需要做好一台服务器的工作即可,从而达到近乎不受限制的TPS和经济性。这一点和Rollup非常类似,但SCP可以说是将Rollup这一概念更加抽象和拔高了,将其从一个扩容专属的用例变为了新一代Web3计算平台的设计范式。
everPay的协调者是一台服务器,但这并不意味着协调者可以为所欲为。和Rollup的排序器道理类似,在将用户提交的原始数据批量地在Arweave上提交后,任何人都可以运行检测者程序对其进行验证,并和协调者返回的状态进行对比。这一点本身是因为状态转换函数(STF)是确定性的函数,输入 —> STF —>输出。只要大家的STF相同,输入相同(全部提交至DA,无法篡改,公开可见),那么得到的输出一定是一样的。
在这种架构下,一个中心化的服务器、数据库并不构成根本的挑战。这也是SCP范式另一点精髓,将“中心化”和“单一实体”这两个概念绑定解耦了——一个去中心化的体系里,是完全可以有中心化的组件的,甚至可以是一个核心部件,但这并不影响整体上的去中心化。
由此我们可以喊出一个耸人听闻但又符合逻辑的口号——“下一代区块链不必是区块链”。因为人们发明和使用区块链的初衷是去中心化、账本一致、不可伪造、可溯源等等老生常谈的基本面,所以不论是旧公链的扩容方案还是一条全新的公链,大家都形成了一定的思维定式:我们做的东西必须是一条区块链(由节点交流的共识组成),或者是Rollup这种看起来是一条链的方案(只是有区块链的数据结构,但并没有节点交流共识)。但现在来看,基于SCP的方案即使它不是区块链,也可以满足中心化、账本一致、不可伪造、可溯源等等一系列需求。
执行层是在整个系统中是至关重要的,它承担了整个系统的吞吐量与运算,也决定了整个系统上可以运行怎样的应用。
理论上执行层中的执行环境可以做成任何形态,可能性是无穷无尽的,具体取决于项目方如何定位自己的项目:
因为用户完全摆脱了区块链形态的钱包,也只与服务器交互,它的用户体验与传统互联网应用是一致的,但同时又是去中心化的。
可以看到上述过程中已经包含了跨链swap和账户抽象等类似概念,当然仅仅是类似,我们仅仅是在SCP的语境下来理解。尤其是像账户抽象这种概念,对SCP来讲天然是不需要的,这个应该说是以太坊遗留的包袱。以太坊社区经过了很多轮的努力,终于推出了EIP-4337标准,来解决Web3大规模采用的问题之一——账户问题。而且EIP-4337仅仅是一个标准,其上的应用实践还有待考验。而在SCP架构下本身就不存在账户抽象的概念——你可以随意采用Web2标准账户和区块链账户等。从这个角度讲,许多成熟的Web2用例不需要重新思考和构建,就可以直接用于SCP上。
上面提到了账户系统,敏感的读者应该已经发现SCP虽然可以利用Web2的账户体系,但原封不动地使用似乎也有问题。
因为这整个系统,是完全透明的!直接使用用户对服务器的交互模型会出现严重问题,导致整个系n统毫无安全性可言。我们先回顾下传统的服务器-用户模型是如何工作的:
我们再回顾下典型的Web3的区块链-用户交互体系:
两种模式的差异是由对称和非对称导致的。在服务器-用户架构中,双方掌握相同的秘密。在区块链-用户架构中,只有用户掌握秘密。SCP的执行层虽然可以不是区块链,但所有的数据又需要同步到公开可见的DA层,因此SCP所使用的登录、操作的验证方式必须是非对称的。但又因为不想有让用户保管私钥、使用钱包等影响大规模采用的累赘动作和较差体验,在SCP上构建的应用使用传统的ID密码或者OAuth三方认证登录的需求也很强,那么如何结合二者呢?
由于非对称密码学和零知识证明对具有不对称性,我设想了两种可能的方案:
不论使用哪种方式,这样都比传统方式的开发和运算的成本都要高一些,但这也是去中心化所付出的必要代价。当然,项目方如果并不认为做到极致的去中心化是必要的,或者在开发的不同阶段有不同的milestone,没有这些设计也是可以的,因为去中心化不是非黑即白,而是存在中间的灰色区域。
上面刚才提到的透明的问题,不仅对用户的交互范式造成影响,也会对用户数据造成影响。用户的数据都是直接暴露的。虽然在区块链中不是问题,但这在某些应用中是不太能接受的,所以开发者也可以构建隐私交易系统。
执行层如何收费是另一个值得关注的点。因为向DA层提交数据也需要成本,包括自身服务器的运行等。传统区块链向用户收取gas费的第一个核心目的是避免用户刷大量重复的交易来破坏交易网络,第二个才是根据gas来排序交易。Web2没有类似的担忧,所以只有对洪水、DDoS这些基本的概念。
执行层可以自定义各种的收费策略,比如完全免费或部分收费,也可以从其他的行为如MEV(在排序器中已经非常成熟),市场活动等进行获利。
执行层不具备抗审查性,理论上可以无限制地拒绝用户的交易。在Rollup中抗审查性可以由L1合约的强制归集功能来保证,而侧链或公链是完整的分布式区块链网络,也难以进行审查。
目前并没有明确的方案来修正这一问题,是SCP范式的一个问题。
该层是由松散的节点组成,这些节点并不主动构成任何网络,因此不是共识层,仅仅是用来向外界(如用户)确认当前执行层的状态的。例如,如果你对everPay的运行状态有所怀疑,可以下载其检测者客户端,其中会运行与协调者相同的STF。
不过这和Rollup类似,由于数据是批量提交的,执行层给用户返回的状态总是比DA层上的更新的。这里面就涉及一个软硬最终性的问题。执行层给用户的是软最终性,因为还没有提交到DA层;而共识确认层给用户提供的是硬最终性。用户对此可能不是特别在意,不过对于跨链桥等应用,必须遵循硬最终性。比如,交易所的充值提现系统是不会依赖Rollup序列器的瞬时最终性的。
除了能用来确认结果以外,共识确认层还有一点很重要的作用,就是作为执行层的防灾冗余。如果执行层永久罢工、严重作恶,这个时候理论上任意的共识确认层都可以接手执行层的工作,接收用户的请求。如果发生如此严重的情况,社区应该会选择出稳定可靠的节点来作为执行层的服务器。
由于SCP并不是Rollup,所以无法做到像Rollup提现结算层同样的不需要人工介入的、完全基于数学和智能合约代码的免信任的提现。它的安全程度是与侧链或跨链桥的跨链机制相同的,需要依赖有权限的观察者为资产放行,我们称为见证人模式。
将见证人桥做的尽可能去中心化,是很多跨链桥研究的议题。篇幅所限这里就不具体展开了。一个设计良好的SCP平台,在实践中也必须有信誉良好的去中心化桥的多签合作方,如everPay与MPC服务提供商Safeheron就进行了深度合作。
有人可能会问SCP为什么不使用有智能合约的链作为DA层?这样可以做出给予合约,完全免信任的结算层。
长远来看,只要克服一些技术困难,如果将DA层放到以太坊等有合约的DA层上并能构建出相应的用于验证的合约,SCP也可以获得与Rollup相同的结算安全性,而不需要使用多签。
但实践中这未必是最优选择:
另外更关键的一点是,这个所谓的与Rollup相同的结算安全性,也仅仅是对于有智能合约的DA层这条链本身来说,比如以太坊,因为原始数据全部是传递到以太坊的,那么你在以太坊上的结算合约才能“引用”到原始的输入数据,来证明最终状态的正确性(注意,不是直接引用而是间接通过哈希或accumulator等留下原始calldata的状态标记,因为历史交易的calldata本身不能被合约引用)。但对于其他链来说,都无法享受到同样的安全性,因为他们上面什么数据也没有。如果要跨去其他链最终还是只能使用见证人模式的跨链桥。
所以Rollup这个方案只在特定的视角下有更优秀的结算安全性,也即你将一条链视为你的母链的情况下。SCP并不是某种公链的扩容方案,而是一种更大的Web3计算平台架构,所以也不一定要在某某链中心主义的视角下来施行。将结算层建立在智能合约上,除了母链以外它并不能保障其他链的结算安全,如果你不是专门来给这条链扩容的这就显得完全不合理。
一张图对比SCP与其他范式。
SCP是一种全新的Web3计算平台范式,媲美传统的Web2交易的应用速度,交易成本可以忽略,在其上可以构建出无限可能的应用,且安全性上与主流方案保持一致。目前SCP范式下已经涌现出一批应用如everPay、PermaSwap、Mind Network等,基于其优秀的设计理念,非常有希望在本轮和下一轮牛市迎来爆发式的增长。
关于 PermaDAO:Website | Twitter | Telegram | Discord| Medium | Youtube
如果觉得我的文章对您有用,请随意打赏。你的支持将鼓励我继续创作!