北京时间2月14日情人节当晚,以太坊创始人VitalikButerin联合以太坊基金会研究人员DankradFeist一起举办了一场关于扩容解决方案“Danksharding”的教育研讨会,如果你想了解区块链如何在增加“去中心化”和“安全性”属性的同时大规模实现扩容,那么这场研讨会就是一个好的切入点。
注:关于“Danksharding”对以太坊的意义,建议读者先阅读一下《一文了解以太坊的“扩容杀手锏”danksharding》这篇文章。
以下内容来自DankradFeist提供的《Dude,what’stheDankshardingsituation??》PPT,如果你想观看完整的研讨会视频,可以访问以太坊基金会的官方youtube频道?。
概述
1、什么是旧的:
数据分片;
使用KZG承诺的数据可用性;
使用分离分片方案进行原始数据分片;
2、什么是新的:
提议者-构建者分离(PBS);
crList;
2D方案;
V神:微信在账户恢复方面的表现远好于谷歌等应用:7月25日,V神在其社交平台讨论钱包恢复的便捷性问题时表示,许多 Web2 账户的恢复流程极其繁琐。在这方面,微信的表现远好于谷歌等应用。[2022/7/25 2:36:20]
建议的架构
3、总结优点和缺点
什么是旧的
数据分片
为Rollup和其他扩容解决方案提供数据可用性;
数据的含义由应用层定义;
以太坊基础共识除了确保数据可用外不承担任何责任;
为什么没有执行分片?与原生执行相比,rollup二层网络的效率要高100倍,很难看出执行分片会有什么需求;
目标:提供约1.3MB/s的数据可用性层和完整的分片功能;
自2019年底以来,数据分片一直是以太坊的目标;
数据可用性采样
想知道通过O(1)工作获得的O(n)数据是可用的;
思路:将数据分布到n个chunk分块中;
每个节点下载k个chunk分块;
V神帮助制定战略以对抗可能的51%攻击:Status 3月12日的一篇博文指出,针对ETH矿工计划的算力转移活动,以太坊社区已经迅速组织了针对这一可能的51%攻击的潜在解决方案,由V神领导。此外,文章称,V神描述了以太坊如何通过要求客户端进行有限更改,从工作量证明迅速过渡到权益证明来执行“快速合并”。此前消息,ETH矿工计划发起51小时算力转移示威活动以反对EIP-1559。(cointelegraph)[2021/3/13 18:41:24]
纠删码
使用?Reed-Solomon编码扩展数据;
例如,在编码率r=0.5时,这意味着任何50%的区块都足以重建整个数据;
现在采样变得高效
但是,我们需要确保编码是正确的;
KZG承诺
多项式
V神:过去两月ETH交易费已足以完全抵消EIP 1559后的PoS奖励:V神发推称,喜欢看人们一直努力尝试去诟病以太坊没有2100万硬上限,然而过去两个月,以太坊的交易费用已经高到足以完全抵消EIP 1559之后的PoS奖励。注:EIP 1559旨在改变以太坊交易费用市场的提案。[2020/8/8]
承诺C(f)
评估y=f(z)
证明者可以计算证明π
使用C(f),π,y以及z,验证者可以确认f(z)=y
C(f)以及π是一个椭圆曲线元素
KZG承诺作为数据可用性根
将“KZG根”想象成类似于Merkle根的东西;
不同之处在于“KZG根”承诺了一个“多项式”;
分离分片提案
什么是新的
V神:正在推动客户开始Eth 2第一阶段的实施工作:7月27日消息,以太坊联合创始人V神公开表示,一直在积极推动一些客户团队尽快开发Eth 2第一阶段,以便他们可以更好地了解第一阶段的实际运作方式。V神补充说,第一阶段没有未完成的研究,所有这些都是规范的优化和开发。(Trustnodes)[2020/7/27]
提议者-构建者分离(PBS)
被发明用来对抗MEV导致的中心化趋势;
MEV意味着更成熟的参与者可以比普通验证者提取更多的价值,这对大型矿池而言意味着优势;
PBS在一个独立的角色中“包含”了这种复杂性/中心化,并具有诚实的少数假设;
提议者=验证者,诚实的多数假设意味着高度的去中心化要求;
数据生成者=单独的角色,诚实的少数假设,意味着去中心化只需要确保一个诚实的数据生成者;
审查阻力方案–crList
PBS的危险之处:一个高效的构建者可以永久审查一些交易;
crLists允许提议者指定构建者必须包含的tx列表,从而恢复旧的平衡;
crList
V神:与ASIC挖矿对抗并不容易,所以PoS权益证明是最好的:今晚V神在王峰十问上表示:ASIC太中心化了,我知道现在比特币领域里,有一个人生产了市场上的绝大多数ASIC矿机,而且已经开始使用这些矿机进行挖矿了。一些工作量证明(PoW)算法开始抵抗ASIC挖矿,而且是去中心化的。但是今年,我们发现很多抵制ASIC挖矿的加密货币都受到了攻击,这些事件表明,与ASIC挖矿对抗并不是一件容易的事情。所以,不管是对ASIC挖矿友好的工作量证明(PoW),还是抵制ASCI挖矿的工作量证明(PoW),其实看上去效果都不是很好,因此我觉得权益证明(PoS)是最好的。[2018/6/22]
KZG2d方案
为什么不在KZG承诺中编码所有内容?
需要一个超级节点来构建和重建以防失败的情况;
我们希望避免这种假设的有效性;
目标:在d个KZG承诺中编码m个分片blob;
如果我们天真地去这样做,那就需要m*k个样本,这样数据就太多了;
相反,我们可以再次使用Reed-Solomon编码将m个承诺扩展到2*m个承诺;
KZG2d方案属性
所有样本都可以直接根据承诺进行验证;
恒定数量的样本确保概率数据可用性;
如果75%+1的样本可用:
所有数据都可用;
它可以从只观察行和列的验证器中重构;
不需要节点观察所有的情况;
组合在一起就是Danksharding
执行区块和分片区块是一起构建的;
我们以前需要分片委员会,因为每个分片blob可能无法单独使用;
现在,数据生成者的责任是使执行区块有效,并且所有分片blob都可用;
?验证可以是聚合的;
Danksharding诚实多数验证
每个验证者选择s=2随机行和列;
仅证明分配的行/列是否可用于整个epoch时期;
一个不可用的区块不能获得超过2^(-2s)=1/16的证明;
Danksharding重构
每个验证者都应该重构他们遇到的任何不完整的行/列;
这样做时,他们应该将丢失的样本转移到正交线;
每个验证器可以在行/列之间传输4个缺失的样本
DankshardingDA采样
未来升级
每个全节点检查方块矩阵上的75个随机样本;
这确保了不可用区块通过的概率<2^(-30);
带宽75*512B/16s=2.5kb/s;
总结优点和缺点
优点
简单的设计:
不需要分片委员会基础设施;
不需要跟踪分片blob确认;
没有额外的构建者基础设施
可以使用现有的执行层费用市场基础设施;
执行链和分片之间的紧密耦合:
使得rollup设计更简单;
zkRollup和执行链之间的同步调用是可能的;
分片不需要单独的PBS;
随着数据立即被验证者集的1/32确认,并在一个epoch时期内增加到完整的验证者集,抗贿赂的能力增强了;
得益于2d方案,全节点将能通过75个样本确保数据可用性,而不是30*64=1920个样本;
新的挑战
增加了数据生成者要求:
构建32MB数据的KZG证明
需要2.5GBit/s的互联网连接来分发样本;
为数据生成者提供了更多权力,因为他们充当了执行+数据层服务提供商;
需要通过crList缓解;
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