IOSG 研究：擴容殺手鐧 Danksharding 會是以太坊分片的未來嗎？

作者：Gokhan Er, IOSG Ventures

Vitalik於近期提出的區塊鏈架構"終局"圖景受到了廣泛熱議，我們把這張宏大的路線圖粗略提煉為以下三點：

• 中心化的區塊生產者
• 去信任化和去中心化的區塊驗證
• 反審查機制，使這些區塊生產者失去審查交易的動力。

隨著MEV與跨域MEV的興起，我們顯而易見區塊的產生注定會變得愈發中心化------由於同時在許多領域（如rollups）生產區塊所帶來的好處和規模經濟效應。在這樣的機制下，單個區塊生產者就能夠在不同的rollups和layer1間攫取到套利機會。

(圖片來源：https://vitalik.ca/）

Vitalik甚至更進一步地認為，如今"大區塊"類型的區塊鏈（如Solana、BCH等）如果想同時實現去中心化、規避審查，並實現擴容，就需要遵循類似的架構。考慮到rollups或跨域MEV所能帶來的網絡效應，區塊生產者的中心化很大程度是無法避免的，那麼接受這個事實，並在協議層面進行調整，以確保區塊生產者不干擾layer1的安全性和抗審查性，就應是我們的最佳選項 。由此，最近以太坊社區中針對協議層的一個頗具爭議的熱詞"Danksharding"自然而然地吸引了我們的目光。在對這項技術進行解構前，我們先介紹一下PBS這個重要設計，從而幫助我們更好地理解Danksharding。

PBS：區塊提議者與構建者分離

如果中心化的區塊生產已經成為無可避免的現實，那防止更多的中心化最可行的方案就是將區塊生產與區塊驗證（提議）分開。

我們知道在現在的架構中，一般只有一方在做區塊生產的工作（礦工），而他們會直接從內存池Mempool中選擇自己承攬哪些交易，並通過承攬這些交易來創建區塊。此外，這些礦工的任務越複雜，他們能攫取的價值就越多，進而導致了礦工的中心化。

在PBS的設計中，構建者的角色被單獨區分開來。他們會從mempool中選擇交易，以實現利潤最大化為目標對交易進行排序。一旦他們創建了他們想要承攬的交易列表，他們就會向驗證者（區塊提議者）提交他們的出價。而在這種情況下，驗證者（區塊提議者）的任務就是選擇出價最高者來創建區塊。區塊提議者只是從mempool中收集交易，並創建一個crList，簡單來說就是一個包含區塊交易信息的列表。區塊提議者將這個crList傳遞給區塊構建者。區塊構建者按照自己的意願對crList中的交易進行重新排序，以使其MEV提取最大化。因此，當涉及到交易如何排序時，區塊提議者沒有發言權，但通過向構建者提供一個包括區塊交易信息的列表（crList），他們確保來自mempool的所有交易均可不經審查地進入區塊。

由此可見，PBS的設計實際上就是在提議者和構建者之間建立一個防火牆和市場。雖然區塊生產者的工作將變得複雜和中心化，但必須保證運行驗證節點的要求，使其可以由通用伺服器以極低的成本運行，是非常關鍵的 (相對於由區塊生產者運行的精密伺服器而言）。而這一點的實現就要歸功於PBS方案。

在理解了上述內容後，我們重新回到Danksharding上。

什麼是Danksharding？為什麼全世界都在提？首先，先解釋一下Danksharding名稱的由來。Danksharding是以提出它的以太坊開發者Dankrad Feist命名的，他取代了之前的平行數據分片模式，圍繞跨域MEV阻力重新設計了系統（也因此使得鏈的安全性及去中心化程度的最大化）。從前的分片設計中沒有PBS，每個分片和信標鏈都有獨立的驗證者。這種設計是因為在過去大家普遍認為盡可能多的分片驗證者能最大限度的提高抗審查能力。

(圖片來源：Dude, What's the Danksharding situation?）

然而，隨著MEV的問題越來越棘手，將區塊構建者與其提議者分開成為了時下的一大需求。這種區塊創造者和區塊提議者各自獨立的結構（PBS)是將MEV問題民主化，以及防止其進一步危及協議的安全性的唯一解決辦法。

回到Danksharding，Dankrad的設計基本概念是：在任何的分片設計上，都存在多分片架構下的MEV機會，引發中心化的多分片構建者的問題。而解決這個問題的唯一辦法就是實行這種PBS架構。區塊提議者的存在發現並解決了區塊創造的中心化問題，從根本上防止了任何危害鏈上安全性的行為。

(圖片來源：Dude, What's the Danksharding situation?）

在這個新的設計裡，信標區塊會包含所有的分片區塊，所有的信標區塊和分片數據都會被一個由驗證者組成的委員會（Committee）進行統一認證。這樣一來，同個信標區塊的交易可以訪問分片數據，甚至可以在rollup和layer1之間獲得同步交易，從而大大簡化了rollup的結構，類似確認延遲的問題將不復存在。那麼Danksharding的反審查情況又是怎樣的呢？中心化區塊創造者是否仍然可以通過參與同一個區塊來審查特定的交易記錄呢？crLists的創新可以解決上述提到的問題。區塊提議者的職責是將所有他們在mempool中看到的交易記錄都列出來。然後區塊構建者會依據這個列表並提煉出一個哈希值，並且證明所有的列表中的數據都已包含在內。不過最近的討論顯示關於提議者與驗證者的設計以及crList的工具還待最終確認。升級版的data sampling也是danksharding的另一重要設計，可以保證當信標節點提供數據的時候不必要存儲所有的數據，在這裡就不再展開贅述。

總體來說，Danksharding還是有不少值得關注的優點：

• 越來越簡單的分片設計，新的模型會使得原有的工作量降低百倍。
• 基於PBS模型，無論是複雜亦或是高級的區塊創造者對於以太坊的安全性來說都不會是一個問題。可以保證以太坊在不用擔心中心化問題的同時增加區塊的大小。
• 分片數據和信標鏈數據的合併會加快layer1與zk rollup的同步速度，從而簡化rollup的結構。
• crLists可以確保L1做到即刻的交易驗證（類似於layer2上的相同概念）。
• 跨分片的MEV將會被民主化（就像Flashbots做的一樣），潛在的驗證者中心化問題可以被預防。

Danksharding作為一個由以太坊核心研究員在一個月前提出的全新模型，想法還處在萌芽階段，該模型未來也會有更多的創新和優化。不過由此可以看出，以太坊的分片計劃將會是一步一個腳印的穩步前行的。讓我們拭目以待！