图 1 Layer 1 和 Layer 2 架构
Layer 1 和 Layer 2 ：Celestia 称之为朴素的模块化，最初是为了以太坊作为单体 Layer 1 的可扩展性而构建的，Layer 2 专注于执行，Layer 1 提供其他关键功能。
- Celestia 支持基于Arbitrum Orbit、Optimism Stack以及Polygon CDK(即将支持) 技术堆栈构建的链使用 Celestia 作为 DA 层，现有的 Layer 2 可以用 Rollup 技术将其数据从发布到以太坊上切换到发布到 Celestia。对区块的承诺发布在 Celestia 上，这比将数据发布到单一链上的传统方法更具可扩展性。
- Celestia 支持基于Dymension技术组件构造的 RollApp（专用于应用程序的链）作为执行层，与以太坊的 Layer 1 和 Layer 2 概念类似，RollApps 的结算层依赖 Dymension Hub（后面将展开解释），DA 层使用 Celestia，链之间通过IBC协议交互（IBC 基于 Cosmos SDK, 是一种允许区块链相互通信的协议。使用 IBC 的链可以共享任何类型的数据，只要它是以字节为单位编码的）。
图 2 ：执行、结算和 DA 层架构
执行、结算和数据可用性：优化的模块化区块链，比如可以将执行、结算和数据可用性层在专门的模块化区块链之间解耦。
图 3:执行和 DA 层架构
执行和 DA：由于实现模块化区块链的目的是灵活的，因此执行层不仅限于将其区块发布到结算层。例如，可以创建一个模块化堆栈，该堆栈不涉及结算层，只涉及共识层和数据可用性层之上的执行层。
在这个模块化堆栈下，执行层将是主权（sovereign）的，它将其交易发布到另一个区块链，通常用于排序和数据可用性，但处理自己的结算。在模块化堆栈的上下文中，主权 Rollup 负责执行和结算，而 DA 层则处理共识和数据可用性。
主权 Rollup 与智能合约 Rollup 的区别在于：
- 智能合约 Rollup 交易由结算层的智能合约验证。主权 Rollup 的交易由主权 Rollup 的节点进行验证。
- 与智能合约 Rollup 相比，主权 Rollu 的节点拥有自主权。在主权 Rollup 中，交易的排序和有效性是由 Rollup 自己的网络管理，而不依赖于单独的结算层。
图 4: Rollup 技术架构
以以太坊为例，Rollup 技术可以通过使用 ZK-Rollup 或者 Optimistic Rollup 来进一步提高性能和隐私。
- ZK-Rollup 使用零知识证明来验证打包的交易的正确性，从而确保交易的安全性和隐私性。
- Optimistic Rollup 在提交交易状态到以太坊主链之前，首先假设这些交易是有效的，在质询期期间，任何人都可以计算欺诈证明来验证交易。
图 5: 以太坊的第 2 层扩展解决方案
这些 Layer 2 s 执行智能合约并处理交易，但仍依赖以太坊进行以下操作：
结算： 所有 Rollup 交易都在以太坊主网上完成。Optimistic Rollups 的用户必须等待质询期过去，或者在反欺诈计算后交易被视为有效。ZK Rollups 的用户必须等到有效性得到证明。
共识和数据可用性：Rollups 以 CallData 的形式将交易数据发布到以太坊主网，使任何人都可以执行 Rollup 交易并在必要时重建其状态。在以太坊主链上确认之前，Optimistic Rollups 需要大量的区块空间和 7 天的挑战期。ZK Rollups 提供即时最终确定性，且将可用于验证的数据存储 30 天，但需要大量的计算能力来创建证明。
1.2 B² Network：开创比特币 ZK-RollupB² Network 是第一个比特币上的 ZK-Rollup，可在不牺牲安全性的情况下提高交易速度。利用 Rollup 技术，B² Network 提供了一个能够运行图灵完备智能合约进行链下交易的平台，从而提高了交易效率，并最大限度地降低了成本。
图 6 ：B² Network 架构
如图所示，B² Network 的 ZK-Rollup Layer 采用 zkEVM 解决方案，负责 Layer 2 网络内用户交易的执行和相关证明的输出。
与其他 Rollup 不同的是，B² Network ZK-Rollup由多个组件组成，包括账户抽象模块、RPC Service、Mempool、Sequencers、zkEVM、Aggregators、Synchronizers 和 Prover。其中账户抽象模块实现了本机帐户抽象，它允许用户灵活地将更高的安全性和更好的用户体验编程到他们的帐户中。zkEVM 与 EVM 兼容，它还可以帮助开发人员将 DApp 从其他 EVM 兼容链迁移到 B² Network。
Synchronizers确保将信息从 B²节点同步到 Rollup 层，包括序列信息、比特币交易数据等细节。B² 节点充当链下验证者，是 B² 网络中多个独特功能的执行者。B² 节点中的比特币 Committer模块构建一个数据结构来记录 B² Rollup 数据，并生成一个被称为“B²铭文”的 Tapscript。然后，比特币 Committer 发送一个单位为一聪（satoshi ）的 UTXO 到一个包含$B^{ 2 }$铭文的Taproot地址，Rollup 数据将被写入比特币。
此外，比特币 Committer 设置一个时间锁定的挑战，允许挑战者质疑 zk 证明验证的承诺。如果在时间锁定期间没有挑战者或挑战失败，那么 Rollup 最终在比特币上确认；如果挑战成功，Rollup 将被回滚。
不论是以太坊还是比特币，从本质上讲，Layer 1 都是单一链，它们从 Layer 2 接收扩展的数据。在大多数情况下，Layer 2 的容量也取决于 Layer 1 的容量。因此，Layer 1 和 Layer 2 堆栈的实现对于可扩展性来说并不理想。当 Layer 1 达到其吞吐量上限时，Layer 2 也会受影响，这可能导致交易费用上升和确认时间延长，影响整个系统的效率和用户体验。
2. DA 层模块化除了 Celestia 的 DA 解决方案受到 Layer 2 s 的青睐之外，还有其他专注于 DA 的创新方案相继出现，在整个区块链生态系统中发挥了关键作用。
2.1 EigenDA：为 Rollup 技术赋能EigenDA 是一种安全、高吞吐量和去中心化的 DA 服务，其设计灵感来自 Danksharding。Rollup 能够将数据发布到 EigenDA，以便在整个 EigenLayer 生态系统中获得更低的交易成本、更高的交易吞吐量和安全的可组合性。
在以太坊 Rollup 构建去中心化的暂时性数据存储时，数据存储可以由 EigenDA 运营商直接处理。运营商（Operators）是指参与网络运作，负责处理、验证和存储数据，EigenDA 可以随着质押量和运营商的增长而水平扩展。
EigenDA 结合 Rollup 技术，同时将 DA 部分转移到链下处理实现可拓展性。因此，实际的交易数据不再需要在每一个节点上复制和存储，减少了对带宽和存储的需求。链上仅处理与数据可用性相关的元数据和问责机制（问责使数据存储在链下，也可以在必要时验证其完整性和真实性）。
图 7: EigenDA 的基本数据流
如图所示，Rollup 将交易批次写入 DA 层，与使用欺诈证明来检测恶意数据的系统不同，EigenDA 将数据分割成块并生成 KZG 承诺和多重揭示证明，EigenDA 要求节点只下载少量数据 [O（1/n）]，而不是下载整个 blob。Rollup 的欺诈仲裁协议还能够验证用 blob 数据是否与 EigenDA 证明中提供的 KZG 承诺匹配。在进行此验证时，Layer 2 链可确保 Rollup 状态根的交易数据不会被排序器/提议者操纵。
2.2 Nubit：比特币上第一个模块化 DA 解决方案Nubit是一个可扩展的、比特币原生 DA 层。Nubit 正在开创比特币原生的未来，旨在提高数据吞吐量和可用性服务，以满足生态系统不断增长的需求。他们的愿景是将庞大的开发者社区纳入比特币生态系统，并为他们提供可扩展、安全和去中心化的工具。
Nubit 的团队成员是来自 UCSB（加州大学圣塔芭芭拉分校）的教授和博士生，享有杰出的学术声誉和全球影响力。他们不仅精通学术研究，而且在区块链工程实施方面具有丰富的经验。团队与 domo（Brc 20 的创造者）一起撰写了模块化索引器的论文，将 DA 层的设计加入到比特币 meta protocol 的索引器结构中，参与到行业标准的建立和制定。
Nubit 的核心创新：共识机制、无需信任的桥接和数据可用性，它利用创新的共识算法和闪电网络来继承比特币完全抗审查的特性，利用 DAS 提高效率：
- 共识机制：Nubit 探索了一种由 SNARK 提供支持的基于 PBFT (实用拜占庭容错)的高效共识，用于签名聚合。PBFT 方案与 zkSNARK 技术结合将验证者之间验证签名的通信复杂度显著减少，在不需要访问整个数据集的情况下验证交易的正确性。
- DAS：Nubit 的 DAS 是通过对区块数据的小部分进行多轮随机抽样来实现的。每一轮成功的抽样增加了数据完全可用的可能性。一旦达到预定的置信水平，就认为区块数据是可访问的。
- Trustless Bridge：Nubit 使用了一个 Trustless Bridge，其利用了闪电网络的支付通道。这种方法不仅与本地比特币支付方法保持一致，且不会增加额外的信任要求。与现有的桥接方案相比，为用户带来了较低的风险。
图 8 ：Nubit 的基本组件
我们进一步利用一个具体的用例来回顾图 8 所示的完整的系统生命周期。假设 Alice 想要使用 Nubit 的 DA 服务完成一笔交易(Nubit 支持多种数据类型，包括但不限于铭文，Rollup data 等)。
- 步骤 1.1: Alice 首先需要通过 Nubit 的无信任桥支付 gas 费来继续服务。特别是，Alice 需要从无信任桥接器中获得一个公共挑战，记为 X (h)（X 是从可验证延迟函数(VDF)的哈希范围到挑战域的加密哈希函数，h 是某个高度区块的哈希值）。
- 步骤 1.2 和 步骤 2: Alice 必须获得与当前回合相关的 VDF 的评估结果 R，提交 R 以及她的数据和交易元数据(如地址和 nonce)发送给验证器，以便将其合并到内存池中。
- 步骤 3: 验证者在达成共识后提出区块及其头的过程。块头包括对数据的承诺及其相关的 Reed-Solomon Coding(RS Code)，而块本身包含原始数据、相应的 RS Code 和基本的交易细节。
- 步骤 4: 生命周期以 Alice 的数据检索结束。轻客户机下载区块头，而全节点获取区块及其头。
图 9: EthStorage 的应用场景
EthStorage 的创始人，Qi Zhou，自 2018 年全身心投入Web3行业，持有乔治亚理工学院的博士学位，曾任职于谷歌和 Facebook 等顶尖公司的工程师。其团队也获得了以太坊基金会的支持。
作为以太坊坎昆升级的核心特性之一，即EIP-4844 （也称为 Proto-dank sharding），引入了用于 Layer 2 Rollup 存储的临时数据块 (blob)，提高了网络的可扩展性和安全性。网络无需验证区块中的每笔交易，只需确认附加到区块的 blob 是否携带正确的数据，这大大降低了 Rollup 的成本。但是，Blob 数据仅暂时可用，这意味着它将在几周内被丢弃。这产生了一个重大影响：Layer 2 无法无条件地从 Layer 1 派生出最新状态。如果无法再从 Layer 1 检索到某段数据，则可能无法通过 Rollup 来同步链。
有了 EthStorage 作为长期的 DA 存储解决方案，Layer 2 s 可以随时从其 DA 层获取完整数据。
技术特点：
- EthStorage 可以实现去中心化的动态存储：现有的去中心化存储解决方案可以支持大量数据的上传，但是不能修改或删除，只能重新上传新数据。而 EthStorage 通过原创的键值存储范式，实现 CRUD 功能，即创建、更新、读取和删除存储的数据，从而显著增强了数据管理的灵活性。
- 基于 DA 层的 Layer 2 去中心化解决方案：EthStorage 是一个模块化的存储层，只要有 EVM，有 DA 来减少存储成本，就可以在任何区块链上运行它（但当前很多 Layer 1 不具备 DA 层），甚至在 Layer 2 上也可以。
- 高度集成 ETH：EthStorage 的客户端是以太坊客户端 Geth 的超集，这意味着运行 EthStorage 的节点的时候，依然可以正常参与以太坊的任何流程，一个节点可以是以太坊的验证者节点的同时也是 EthStorage 的数据节点。
- 用户将他们的数据上传到应用程序合约，然后该合约与 EthStorage 合约交互以存储数据。
- 在 EthStorage Layer 2 网络中，存储提供商会收到有关等待存储的数据的通知。
- 存储提供商从以太坊数据可用性网络下载数据。
- 存储提供商向 Layer 1 提交存储证明，证明 Layer 2 网络中有大量副本。
- EthStorage 合约奖励成功提交存储证明的存储提供商。
- 在结算层上本地提供 Rollups 服务： 提供了与基础层相同的信任和安全假设，但具有更简单、更安全、更有效的设计空间。
- 通信和交易：Dymension 的 RollApp 通过内嵌模块在结算层上实现 Inter-RollApp 通信和交易，提供信任最小化的桥接。此外，RollApps 还能通过 Hub 与启用 IBC 的其他链进行通信。
- RVM（RollApp 虚拟机）：Dymension 结算层在欺诈争议时启动 RVM。RVM 能够在各种执行环境（如 EVM）中解决争议，扩展了 RollApp 执行范围的能力和灵活性。
- 抗审查：经历 Sequencer 审查的用户可以向结算层发布一个特殊的事务。此事务被转发到 Sequencer，并请求在指定的时间范围内执行。如果交易没有在指定的时间内处理，Sequencer 将受到处罚。
- AMM（自动做市商）：Dymension 在结算中心引入了一个嵌入式的 AMM，从而创建了一个核心金融中心。为整个生态系统提供共享流动性。
五. 总结与展望正如我们所看到的，区块链生态在朝着模块化的方向发展。在过去的区块链世界中，各条链孤立运作，相互竞争，这使得用户、开发者和资产在不同链之间难以流动，限制了生态系统的整体发展和创新。在WEB3世界中，问题的发现和解决是共同努力的过程。一开始，比特币和以太坊作为单一链吸引了大量关注，但随着单一链问题的暴露，模块化链逐渐受到关注。因此，模块化链的爆发不是偶然，而是发展的必然。
模块化区块链通过让各个组件独立优化和定制，提高了链的灵活性和效率。但这种架构也需面对挑战，如通信延迟和系统交互的复杂性增加。实际上，模块化架构的长期益处，如提高的可维护性、可复用性和灵活性，通常会超过其短期的性能损失。未来，随着技术发展，这些问题将找到更好的解决方案。
GeekCartel 认为区块链的生态系统都有责任在整个模块化堆栈中提供可靠的基础层和通用的工具，以促进链与链直接的流畅链接，如果生态系统能够更加和谐和互联，用户将能够更轻松地使用区块链技术，也会吸引更多的新用户进入Web3。
六. 扩展阅读：Restaking 协议 — 为异构生态注入原生安全性目前还出现了一些 Restaking 协议，通过重新质押机制有效地聚合分散的安全资源，提高区块链网络的整体安全性。这一过程不仅解决了安全资源碎片化的问题，还增强了网络对潜在攻击的防御能力，同时为参与者提供了额外的激励，鼓励更多的用户参与到网络安全维护中来。通过这种方式，Restaking 协议为提升网络安全性和效率开辟了新途径，有力地促进了区块链生态系统的健康发展。
1. EigenLayer：去中心化以太坊 Restaking 协议EigenLayer 是一种建立在以太坊上的协议，它引入了 Restaking 机制，这是加密经济安全的新原语（primitive）。这个原语允许在共识层上重用 ETH，聚合了所有模块之间的 ETH 安全性，提高了依赖模块的 DApp 的安全性。原生质押 ETH 或使用流动性质押代币 （LST） 质押 ETH 的用户可以选择加入 EigenLayer 智能合约来重新质押他们的 ETH 或 LST，并将加密经济安全性扩展到网络上的其他应用程序，以获得额外的奖励。
当以太坊转向以 Rollup 为中心的路线图时，可以在以太坊上构建的应用程序得到了显着扩展。
然而，任何无法在 EVM 上部署或证明的模块都无法吸收以太坊的集体信任。这样的模块涉及对来自以太坊外部的输入进行处理，因此它们的处理无法在以太坊内部协议中进行验证。这样的模块包括基于新共识协议的侧链、数据可用性层、新的虚拟机、预言机网络、桥等。通常，这样的模块需要具有自己的分布式验证语义的AVS来进行验证。通常，这些 AVS 要么由它们自己的原生代币保护，要么具有权限性质。
目前 AVS 生态系统存在一些问题：
- 安全信任假设。开发 AVS 的创新者必须引导一个新的信任网络以获得安全性。
- 价值泄露。随着每个 AVS 发展其自己的信任池，用户除了向以太坊支付交易费用外，还必须向这些池支付费用。这种费用流向的偏离导致了从以太坊中的价值泄露。
- 成分负担。对于当今运营的大多数 AVS 来说，质押的资本成本远远高于任何运营成本。
- DApp 的信任模型较低。当前的 AVS 生态系统产生了一个问题，一般来说，DApp 的任何一个中间件依赖都可能成为攻击的目标。
图 10 ：对比现在的 AVS 服务和 EigenLayer
在 EigenLayer 的架构上，AVS 是基于 EigenLayer 协议构建的服务，利用以太坊的共享安全性。EigenLayer 引入了两个新颖的方式，即通过质押和自由市场治理实现的集中安全性，它们有助于将以太坊的安全性扩展到任何系统，并消除现有僵化治理结构的低效率：
- 通过重新抵押提供集合安全性。EigenLayer 通过启用重新抵押的 ETH 而不是它们自己的代币来保护模块，提供了一种新的集合安全性机制。具体而言，以太坊验证者可以将他们的信标链提取凭证设置为 EigenLayer 智能合约，并选择加入建立在 EigenLayer 上的新模块。验证者下载并运行这些模块所需的任何额外节点软件。然后，这些模块可以对选择加入模块的验证者的抵押 ETH 施加额外的罚没条件。
- 开放市场提供奖励。EigenLayer 提供了一个开放市场机制，用于管理验证者提供的安全性以及 AVSs 消耗的方式。EigenLayer 在市场中创建了一个环境，各个模块将需要足够激励验证者，让他们将重新质押的 ETH 分配给自己的模块，而验证者将帮助决定哪些模块值得分配这种额外的集合安全性。
图 11:具有 Control plane 和 Data plane 的系统架构
Control Plane 以链的形式实现，以确保它是去中心化的、安全的、抗审查的和可扩展的。这个控制平面负责各种关键功能，包括：
• 为 PoS 链提供比特币时间戳服务，以使它们能够与比特币网络同步。
• 充当市场场所，匹配比特币质押和 PoS 链，并跟踪质押和验证信息，比如 EOTS 密钥的注册和刷新；
• 记录 PoS 链的最终性签名；
通过质押他们的 BTC，用户可以为 PoS 链、DA 层、预言机、AVS 等提供验证服务，Babylon 现在还可以为 Altlayer，Nubit 等提供服务。
