沒有Celestia，以太坊就無法擴展Rollup？

本文專訪了 Celestia 的共同創辦人兼 COO Nick White，探討 Celestia 與以太坊的關係，以及 Celestia 背後的故事。
（前情提要：再質押協議EigenLayer旗艦産品EigenDA是什麼？）
（背景補充：拆解「數據可用性層」：模塊化未來中被忽視的樂高積木）

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當前，區塊鏈面臨著三重困境：擴容性、安全性和去中心化的缺乏 —— 缺乏無信任的跨鏈通訊、缺少當交易數量增長到足夠大時的 Rollup擴容性、無法在以提高吞吐量為目標時保持高水平的安全性和去中心化。這是一個長期存在的問題，而問題的本質在於找到一種方法，能夠讓資料在不使用太大或太貴的儲存裝置的情況下，安全地儲存在一個更小、更輕的容器中。

今天的大多數區塊鏈都是單片的，區塊鏈的核心功能，包括執行和共識，同時發生並由同一組驗證器執行，單體架構難以擴容，因為每個事務都必須由全節點執行，從而導致出現瓶頸；而模組化區塊鏈是將 4 個元件（共識、資料可用性、執行、結算）中的至少一個完全外包給外部鏈的區塊鏈。

而 Celestia 是第一個模組化區塊鏈網路，也是一種用於 Web 3 的雲端計算網路，它是一個可插拔的共識和資料可用性層，使任何人都可以快速部署去中心化的區塊鏈，而無需引導新的共識網路的開銷。業界有觀點認為，Celestia 是自以太坊以來，區塊鏈行業最重要的底層創新。而無論是以太坊還是 Celestia，都在構建安全的基礎層。本次 BlockBeats 在 TOKEN 2049 大會上獨家專訪了 Celestia 的共同創辦人兼 COO Nick White，探究 Celestia 與以太坊的關係，以及 Celestia 背後的故事。

沒有 Celestia，以太坊就無法擴容 Rollup

在這三重困境中，缺乏擴容性的影響最大 —— 只有增強區塊鏈的擴容性，才能讓數億人也開啟上鏈的視窗。這也是當下包括以太坊在內的主流區塊鏈所面臨的最大困境。目前以太坊已經有 Optimism、ZKsync 和 Starknet 等擴容解決方案。然而，這些擴容解決方案的資料可用性嚴重依賴以太坊本身。同時，以太坊的 Gas 費用仍然很貴。

此前，以太坊創辦人 Vitalik 曾描繪了他認為的以太坊區塊鏈的終極形態，其中花費⼤量篇幅描繪了⼀個由 Rollup 和 DA 構建起來的新以太坊。這無疑在某種程度上，指明瞭以太坊未來⼗年的破局之路 —— 模組化。

BlockBeats：能介紹一下你和你的背景嗎？

Nick：當然。我是尼克・懷特（Nick White）。我是 Celestia Labs 的營運長（COO）。我們正在構建 Celestia，這是第一個模組化的區塊鏈網路，這意味著 Celestia 是構建區塊鏈的一種新正規化的支援者，我們不再嘗試在一個協議中完成所有功能，而是將協議分成不同的層級，每個層級專注於特定的功能，然後可以重新組合這些層級來構建區塊鏈和應用程式。

因此，Celestia 專注於堆疊的共識和資料可用性層，而不進行任何執行。執行通過 Rollup（Layer2 方案之一）來實現。人們可以在 Celestia 之上部署 Rollup，並且 Celestia 提供了一個可擴容的去中心化區塊空間供人們構建。所以你可以把我們看作是一個專門以 Rollup 為中心的未來設計的第一層，以擴容 Rollup。

BlockBeats：最早你們是從什麼時候開始，希望採用模組化區塊鏈的？

Nick：這一切源於 2018 年和 2019 年出現的兩篇白皮書。第一篇白皮書是由 Celestia 的共同創辦人穆斯塔法・阿爾巴桑（Mustafa Albasan）與 Vitalik 共同撰寫的，名為《資料可用性抽樣和欺詐證明》（《Data Availability Sampling and Fraud Proofs》）。在這篇論文中，他展示了可以構建一個能夠隨著網路中節點數量擴容鎖空間的區塊鏈，從而解決了擴容性問題。

然後，他在之前的工作基礎上撰寫了另一篇名為《懶人帳本》（《Lazy Ledger》）的白皮書。《懶人帳本》是對資料可用性擴容概念的延續和拓展，他在其中提出了一個新的想法 —— 構建一個只負責資料可用性而不執行任何事務的區塊鏈。當時，他將其稱為「客戶端智慧合約」。

區塊鏈的客戶端將獨立於第一層執行交易，也就是現在的 Rollup。Rollup 實際上就是智慧合約和應用程式的離鏈執行。因此，《懶人帳本》確實是引入了模組化區塊鏈的概念。隨後，當 Rollup 出現時，他進一步展示了整個系統如何運作，因為 Rollup 可以使執行層與資料可用性抽樣一樣具備擴容性。

延伸閱讀：以太坊的正統Layer2，唯有Rollup擴容方案？

MetaStone：以太坊的專案分片的推出會降低 Layer2 的成本，它是否對 Celestia 產生了影響？

Nick：ETH 分片，也就是以太坊，實際上在路線圖上轉向了模仿 Celestia 正在構建的方式。在此之前，他們正在構建 ETH 2.0，也就是分片技術，但在 2020 年末，他們決定轉向並追隨 Celestia 的構建方式。隨著時間的推移，他們逐漸將架構與 Celestia 的模型越來越保持一致。所以，Danksharding 基本上是在實現 Celestia 相似想法的不同實現方式。

然而，這其中有幾個不同之處，首先是時間。Celestia 將在幾個月內推出，而 Danksharding 仍在設計和研究階段，很難知道它何時會推出，我覺得他們甚至還沒有設定日期，但是他們確實有 Proto-Danksharding，即 EIP-4844，但這只會對以太坊的區塊空間產生一次性的微小增加。

根據我們看到的部署 Layer2 的需求，我認為這遠遠不足以提供所需的吞吐量。因此，Celestia 將在人們希望大量部署 Rollup 的時候推出。我認為如果沒有 Celestia，以太坊就無法擴容 Rollup。而在長期來看，當 Danksharding 推出時，問題是它類似於一個附加到單一的第一層的資料可用性層，也就是原始的以太坊鏈。

因此，以太坊存在著大量技術債務和包袱，需要在其之上進行開發，而 Celestia 有機會從零開始，這樣就不會有這麼多狀態膨脹。我們不需要執行，我們的網路非常輕量化、簡化，而以太坊沒有這種奢侈，他們仍然需要攜帶以太坊 Layer1 的負擔，這些是我看到的一些不同之處。

DAS 比 DAC 更值得信任

讓使用者安全地擁有資料以及資料所代表的資產，打消普通使用者對於資產安全性的各種擔憂，有助於引導下一個 10 億使用者進入 Web3。因此，獨立的資料可用性層將是 Web3 不可缺少的一個環節。資料可用性 DA（Data Availability）本質上就是輕節點在不參與共識的情況下，不需要儲存全部資料，也不需要及時地維護全網的狀態。

當前存在的 DAS（資料可用性取樣）和 DAC（資料可用性委員會）是主流的兩種對資料進行驗證的方式。前者通過下載一些隨機選擇的塊來驗證一個塊是否已釋出，後者則通過其法定人數對狀態的每次更新進行簽名來確認它已收到資料。

延伸閱讀：Proof of Validator：以太坊擴容路上的關鍵拼圖

業界普遍認為，當一個獨立的資料可用層是一條公鏈時，優於由一群有主觀意識的人們組成的可用性委員會。因為如果竊取了足夠的委員會成員的私鑰，使得鏈下資料可用性不可用，那麼使用者的資金及資料安全就會受到極大威脅。Nick 指出，Celestia 當前所做的就是使資料可用性層更加去中心化 —— 相當於提供了獨立的 DA 公鏈，擁有一系列的驗證節點、區塊生產者和共識機制，以此提升安全等級。

MetaStone：在 DA 市場中，所有的 DA 層主要接受來自第 2 層和第 3 層的資料，但我們知道，大多數第 3 層由於資料質押無法將其資料傳送到 DA 層中，但 Polygon 將使用橋接來接收這些資料。我想知道你對此有何看法，以及 Celestia 將使用什麼方法來接收來自第 3 層的資料？

Nick：它的作用是要確保該橋接驗證了資料在 Celestia 上的可用性。因此，第三方可以將其資料釋出到 Celestia，但將其狀態更新發布到另一條鏈上，比如以太坊 Layer1、Optimism、Polygon 等。那些鏈上的聚合合約可以通過該橋接方式驗證資料在 Celestia 上的可用性。因此，我們能夠幫助擴容這一點。

MetaStone：在當前的 DA 市場上，EigenLabs 也推出了一個 EigenDA。同時，EigenLabs 借用了以太坊的原始分散式節點，以保護其他網路的安全並減少節點操作。那麼，你對此有什麼看法？

Nick：重新抵押是一個有趣的想法，它允許你使用現有的資金，如抵押品，來抵押一個新的協議。但是它並不能本質上擴容區塊鏈，它只是一種方式，讓你在啟動新的協議時不必發行新的代幣。關於 EigenDA，問題在於他們的設計實際上並不是關於資料可用性的。這裡的資料可用性是指當你想到以太坊、Danksharding 或 Celestia 時所想到的那種概念。因為 EigenDA 只是一個數據可用性委員會，也就是一個多簽名帳戶，有人告訴你資料可用，但你無法自行驗證。因此，EigenDA 實際上無法與 Celestia 進行比較，它們並不是完全相同的產品。

另一個問題是，如果他們使用重新抵押的 ETH 或任何非 EigenDA 代幣來保護 EigenDA，就無法對資料保留攻擊進行懲罰。資料保留攻擊是一種不可歸因的故障，意味著你無法向以太坊 Layer1 上的智慧合約或任何其他實體證明資料被保留。因此，如果有人實際上進行了資料保留，他們將無法對重新抵押的 ETH 進行懲罰。這樣，你實際上可以零成本地對 EigenDA 進行攻擊。所以，我認為這是設計上的一個深層次問題。這就是我對 EigenDA 的看法。

MetaStone：在驗證資料的過程中，一些離鏈資料可用性層選擇使用 DAC 來保護他們的資料，而其他一些資料層選擇使用 DAS。你對 DAC 和 DAS 有什麼看法？

Nick：區塊鏈實際上是可驗證的電腦。因此，你不需要信任其他人，比如一個委員會。因為去中心化的目的就是通過讓終端使用者驗證鏈條來實現的。因此，資料可用性委員會實際上並不是一個區塊鏈，因為在使用 DAC 時，按照定義，你必須信任一個委員會。相比之下，資料可用性取樣是一種通過進行取樣直接驗證鏈條的方法。因此，從可驗證性的角度來看，它是真正的區塊鏈。你不需要信任 Celestia 的驗證者，你可以自行驗證。即使他們試圖欺騙你或串通作案，也無法愚弄你。這是一個根本性的區別，非常重要，人們應該意識到這一點。這也是我之前所說的，EigenDA 因為是 DAC，所以與 Celestia 不是同一回事，你無法真正進行比較。

BlockBeats：對於網路中增加或減少節點，DAS 是否也有更多的好處？

Nick：當然。Celestia 這樣的網路的一個超級能力就是由於採用了資料可用性取樣，這意味著你可以隨著網路中節點的增多而增加區塊的大小，這非常強大。因為在一個單體鏈中，無論有多少人執行節點，你都只能使用相同的區塊大小。而在 Celestia 中，隨著更多節點的加入和取樣的開始，你實際上可以增加區塊的大小。

我們希望建立一種文化，讓使用者在其錢包或瀏覽器上執行節點。這意味著隨著更多使用者加入網路，節點數量增加，因此區塊可以變得更大，為新使用者和新應用程式提供更多的區塊空間。因此，這裡存在著一種積極的回饋迴圈，使用者實際上為自己的應用程式提供了擴容的規模。

未來或將使用 KZG 承諾

量子引力橋（Quantum Gravity Bridge，後文簡稱 QGB），是一個 Celestia 和以太坊之間的資料可用性橋樑，被 Celestia 部署在以太坊上，然後以太坊 Layer2 的運營商們可以將他們的傳送資料釋出到 Celestia 網路，由 Celestia 的權益證明 (PoS) 驗證器將其放入區塊中。然後，這些資料就被以資料可用性證明的形式從 Celestia 轉發到以太坊。該證明是由 Celestia 驗證者簽署的 L2 資料的默克爾根 (Merkle root)，證明資料在 Celestia 上可用。

QGB 合約驗證來自 Celestia 的 DA 證明上的簽名。因此，當以太坊上的 Layer2 合約更新其狀態時，它不依賴釋出到以太坊的傳送資料，而是通過查詢 DA bridge 合約來檢查是否在 Celestia 上提供了正確的資料。該合約將對之前轉發給它的任何有效證明回饋給出肯定響應，否則它將返回否定響應。Nick 指出，Celestia 將為以太坊 Layer2 提供高吞吐量的資料可用性，其安全性要比其他鏈下資料可用性方案要更高，同時費用更便宜。

BlockBeats：您認為對於量子引力橋，相對於 EigenDA 的成本而言，是更昂貴還是更便宜？

Nick：EigenDA 的一個問題是他們沒有釋出任何關於他們如何實際構建它的資訊。所以，沒有程式碼的話很難知道它會是什麼樣子。我認為，對 EigenDA 來說，根據他們的構建方式，可能會產生昂貴的證明成本，因為你必須生成 KZG 承諾（Kate-Zaverucha-Goldberg，多項式承諾方案），並在以太坊上驗證簽名，比如每個批次你都必須驗證一堆簽名。所以這實際上可能會消耗大量的 Gas。QGB 的好處是我們設計它的方式是專門為了將 Gas 成本最小化。

首先，我們有批量處理。就像有多個 Celestia 區塊，它們都被批處理到一個區塊中，然後生成一個承諾，並將其簽名，然後釋出到以太坊。所以，不必傳遞和驗證每個區塊，你只需在一個批次中進行一次操作，這顯著降低了驗證承諾的 Gas 成本。

其次，我們還在建設一個零知識 QGB，這將通過零知識證明來驗證所有這些簽名，從而進一步降低在以太坊 Layer1 上驗證承諾的 Gas 成本。因為驗證以太坊 Layer1 上的承諾的 gas 成本，對於任何離鏈 DA 來說都是一個很大的開銷。然後還有像在 Celestia 和 EigenDA 上支付資料的實際 DA 成本，現在很難知道那將會花費多少。我認為成本會非常非常低，無論哪種情況，都很低，以至於我懷疑它不會成為一個不同的因素，除非 Celestia 突然擁堵或者其他情況導致成本非常高。

BlockBeats：你剛才提到了 KZG，但為什麼 Celestia 還沒有使用 KZG，背後有怎樣的思考？

Nick：是的，KZG 承諾的問題在於它們仍然相當新，並且計算速度非常慢。因此，如果使用 KZG 承諾，建立區塊會更加昂貴。而且，隨著區塊大小的擴大，你必須計算越來越多的開啟值，這會導致速度變慢。因此，Celestia 做出了非常實際的決定，即使用普通的 Merkle 樹（hash樹）並配合欺詐證明。

但問題是，如果變得實際可行，我們很容易將其替換為 KZG 承諾。令人興奮的是，幾周前在 SBC（區塊鏈科學大會）上，以太坊基金會研究員 Dankrad Feist 分享了一些有關 KZG 硬體加速的有希望的研究，我們正在關注這方面的情況，如果有任何變化和改進，我們完全會考慮進行替換。但是 KZG 會增加很多複雜性，所以這是一種挑戰。

BlockBeats：我想問一些關於 Rollkit（一種模組化的 rollup 框架）的問題，你認為 Rollkit 在未來會扮演什麼角色？

Nick：首先人們應該知道的是，Celestia 完全是中立的。事實上，我們目前正在與幾乎每個 rollup SDK 合作，將 Celestia 作為 DA 選項整合進去。我們在沒有開源 rollup 框架的時候就開始了 Rollkit，因為當時有 Layer2，但它們都在試圖構建自己的單一事物，而不是試圖構建一個供任何人能夠構建自己的 rollup 的軟體 SDK，這就是我們孵化 Rollkit 的原因。

我認為 Rollkit 的獨特之處之一在於，它是第一個在不與以太坊繫結、不涉及與智慧合約結算的概念下設計的。因此，它更適合執行 Sovereign rollup。另一個重要的方面是，Sovereign Rollkit 與 ABCI（Application BlockChain Interface，區塊鏈應用介面）相容，因此任何與 ABCI 相容的 Cosmos SDK 應用程式或執行環境，都可以與之相容。人們已經使用了許多不同的虛擬機器，並使其與 ABCI 相容，然後能夠在 Rollkit 上啟動它們。這是非常重要的，因為它為構建 rollup 打開了另一個生態系統的專案，另一個很棒的事情是 Rollkit 團隊為 Cosmos SDK 應用程式構建了一個欺詐證明系統。因此，實際上可以在 Rollkit 上構建一個樂觀的 rollup，這非常令人興奮。

BlockBeats：你有什麼想對中國的開發者或者從業者說的嗎？

Nick：我們非常興奮地希望在中國有更多的存在，並且我們知道從非常早期開始，中國在區塊鏈和加密貨幣的起源中發揮瞭如此重要的作用。中國有如此多有才華的工程師和使用者，中國社群充滿了熱情。所以，我們非常期待能夠與之接觸和參與，我曾經在香港生活過一年半，也在中國各地旅行過很多次，我喜歡中國文化，我真的很欣賞中國人的心態，他們充滿了渴望，有著建設者的心態和奮鬥者的心態，這一點我非常喜歡。