作者：Figment Capital. 编译：Cointime.com QDD

Rollups（聚合链）虽然是中心化的，但不是一定非得如此。

以太坊的愿景一直以来都是成为一个全球化的去中心化网络，让个人和组织能够在没有中介或集中控制的情况下进行交易。然而，该网络在满足不断增长的用户需求方面遇到了困难，无法成为日常交易的可行选择。

以太坊通过使用Rollups（第二层解决方案）作为网络的主要执行层来解决可扩展性问题。Rollups的设计目标是在不损害经济安全性的前提下，提供一种廉价且可扩展的L1替代方案。Rollups已成功提供了可扩展性和可负担性，但目前在去中心化方面还存在不足，而正是去中心化问题促使区块链的设计。

Optimistic Rollups是解决以太坊可扩展性挑战的一种有前景的解决方案，其中包括Arbitrum和Optimism等团队的领先工作。然而，目前的Rollups只维护一个负责构建和提议区块的排序器。尽管这种中心化方法在短期内为以太坊扩展提供了简单的解决方案，但我们需要考虑随着交易量从以太坊迁移到第二层解决方案，排序器集中化所带来的影响。

在一个慢速且分散的区块链上创建一个快速且去中心化的区块链是一项具有挑战性的任务。然而，随着越来越多的第二层解决方案推出以及基于Rollups的以太坊生态系统日益成熟，有关排序器集中化的担忧也会越来越大。为了确保适当的抗审查性和活性保证，第二层解决方案必须足够去中心化。

尽管去中心化的重要性不言而喻，但直到最近，公众对如何最好地去中心化以太坊第二层基础设施堆栈的讨论非常有限。鉴于日益增长的监管审查、交易量增加以及许多生产中第二层解决方案的技术成熟，我们认为现在是推动第二层解决方案去中心化的最佳时机。通过这样做，我们可以确保以太坊生态系统的长期可持续性和安全性。

去中心化排序可能是一个复杂的话题。最近几周，“排序”一词已经演变成一个含义和解释各不相同的混乱术语。本文将专注于当前排序的现状，即排序器既扮演区块构建者又扮演区块提议者的角色。

整个领域的团队和研究人员都认为去中心化排序器是一个需要重点关注的关键问题。由于许多项目都专注于解决这一挑战，不太可能出现一种“一刀切”的解决方案。设计选择取决于个人偏好，而相应的权衡会影响系统性能。

例如，像Optimism这样的通用optimismRollups可能会优先考虑通过设计系统来处理成千上万个独立操作的排序器，并实施一种形式的PBS（概率广播协议）。相比之下，大型游戏工作室可能会推出优先考虑灵活性而较少关注去中心化的Rollups。最后，应用特定的Rollups可能会将排序外包给第三方（如Astria），通过“共享排序器网络”提供去中心化的排序服务。

无论开发者偏好如何，依赖单个排序器都不是可行的解决方案；这会引入单点故障。增加排序器数量是去中心化的一个重要步骤，但也是一个具有挑战性的技术问题。我们认为，通过使用分布式验证技术（DVT）这种现有的基元进行渐进式去中心化，可以提供更切实可行的解决方案。从此我们将把将DVT用于去中心化第二层排序器的任何使用称为分布式排序技术（DST）。

总之，我们认识到去中心化排序器并不存在一种“一刀切”的解决方案，设计选择必须考虑个人偏好及其相关的权衡。随着去中心化的重要性日益增加，我们建议利用DST逐步实现第二层解决方案的去中心化，考虑到技术可行性和实际可行性。

分布式验证技术概述

DVT是一种开源的基元，通过允许一组网络验证器（由个人、团体或运营者社区运行）共同作为单个验证器来分配验证器的职责。在本文中，我们将重点关注Obol的解决方案，该方案将私有验证器密钥分割成片段，并在分布式验证器（DV）“集群”中分配给每个子验证器。一旦验证器激活，DV集群中的每个节点使用其分数份额的验证器密钥进行独立的陈述签名。然后，这些陈述将被聚合成一个完整的验证器节点进行认证。

为了让DV集群作为完整的验证器节点提议一个区块，每个参与的集群成员必须对相同的数据进行签名。DV集群在达成共识和提议区块之前维护自己的协调层。

Obol网络的DVT框架使用了一个名为Charon的基于GoLang的中间件解决方案，以促进DV集群内的验证器协调。多个Charon客户端被配置为相互通信，以达成共识并充当单个统一的权益证明（PoS）验证器。DV集群具备拜占庭容错性，使用QBFT共识，并在存在超过一半的工作/诚实节点时继续提议区块。

Obol有效地消除了个体验证器的单点故障风险。只要DV集群的超过一半在线并且行为诚实，完整的验证器节点将继续生成区块。采用DVT可以促进更大的地理多样性，减少网络受监管攻击和其他系统风险（如电网故障）的脆弱性。它还允许每个验证器运行多个共识和执行客户端，通过客户端的多样性提高验证器的弹性。最后，DVT通过允许参与的子验证器共同筹集最低自我绑定要求，降低了参与的经济门槛。

总之，Obol有潜力降低验证权益证明网络的技术、地理和财务障碍，同时提高验证器的正常运行时间和去中心化。分布式排序技术在去中心化聚合链和第二层解决方案的去中心化中同样起着重要的作用。它是解决聚合链集中化问题的一种解决方案。

DST改善了活性。

在分布式系统中，网络的可用性、可靠性和冗余性至关重要。为了确保在需要时能够访问服务和资源，网络必须始终对用户可用。冗余性和可靠性为活性保证提供了基础，确保网络在面对故障或错误时仍能正常运行。

DST在DVT的基础上构建，消除了L2聚合链中的单点故障。与依赖单个机器作为排序器不同，DST将责任分配给一个机器集群，即“DS集群”。这种方法提供了与分布式验证器相同的好处，例如容错性、潜在的客户端多样性和地理分布，以减轻停机、恶意行为和其他系统风险的风险。

通过在集群中分布排序器客户端，DST确保即使其中一个或多个组件失败，L2聚合链仍能正常运行。它为确保网络活性提供了一种机制，这对于提供快速、高效和可靠的用户体验至关重要。排序器客户端的冗余性确保排序器始终可用，并且超过半数的排序器可以处理事务，即使集群中的一个排序器下线或不可用。因此，DST提供了一种容错和可靠的机制，确保网络可以继续运行。

DST尽早去中心化聚合链。

对于以太坊的L2可扩展性解决方案来说，实现“足够的去中心化”是一个关键目标。然而，设计和实施一个可以无缝从单一排序器过渡到多个排序器设置的系统是一个需要深入研究的重大挑战。DST提供了一种更可行的渐进式去中心化方法，为L2的去中心化和可扩展性提供了更平滑的过渡。

渐进式去中心化涉及逐步将区块构建和区块生产分布到单个DS集群中的多个子排序器。通过在世界各地的不同位置上设置多个子排序器，并由不同实体运营，与单一排序器设置相关的风险（如监管、延迟攻击、MEV和审查）将大大降低。

DST增加了地理分布。

DST为L2聚合链提供了更大的地理分布优势。地理分布是分布式系统设计中的重要考虑因素。例如，使用DVT的以太坊验证器可以选择在每个大洲上包括一个运营者。同样，如果使用DST的排序器实现了分布式，它也可以从全球分布的客户端中获益。当一个排序器被要求为聚合链生成多个连续的区块时，这将特别有优势。

虽然地理分布会引入延迟，但它仍然是一个有价值的工具，可以根据需要加以利用。在设计聚合链时，重要的是仔细考虑地理分布的影响，并在系统性能优化方面策略性地使用它。

DST ≈ PoA

Obol的DVT框架所采用的共识机制与权威证明（PoA）有着惊人的相似之处。PoA是一种共识机制，它依赖于一定数量的经过授权的节点来验证和添加交易到区块链中，因此它依赖于验证者的声誉，并信任操作者能够诚实行事。由于验证者的身份是已知的，任何恶意或不诚实的实体都可以被追究责任。然而，PoA更容易受到集中化风险的影响，因为验证者是受许可的，并且对网络具有更大的控制权。

一个具有多个排序器的PoA设置在实际上与具有DS集群的单个分布式排序器完全相同，前提是DS集群中的排序器数量和操作者数量相同。这两种解决方案都需要相同数量的链状态副本，并且需要超过半数的副本达成共识。在多排序器的PoA中，考虑通常涉及轮询式的轮换来选择领导者。通过DST，类似的机制可能会被实施。总体而言，DST继承了PoA的许多特性。它通过增加操作者的问责制、网络可靠性和抗审查性，为实现排序器去中心化提供了重要的初始步骤。

分布式排序技术用于中心化聚合链

在聚合链设计领域，有些团队可能更倾向于更大的集中化。然而，即使核心开发团队决定控制和操作排序器集合中的每个排序器，使用DST仍然具有值得考虑的好处。通过使用DS集群，团队可以在不必牺牲集中化所能提供的好处（如更大的灵活性以适应不断变化的市场动态、更低的延迟和捕获或共享价值的能力）的情况下，优化活性。

对于没有意图去中心化的聚合链来说，保持活性仍然是一个关键因素。单个排序器无法确保连续的服务。DST为中心化聚合链提供了一种解决方案，可以保持排序的控制同时确保活性。核心团队可以管理DS集群中的每个排序器，并保证接近100%的运行时间。这对于专注于游戏应用的聚合链尤为重要，因为它们需要低延迟和高可靠性。目前还没有一种解决方案能够在提高可靠性和冗余性的同时提供聚合链增加排序器集合的灵活性。无论中本聪系数如何，DST都是一种最适合成为即时解决方案并成为寻求某种形式的分布式排序的中心化聚合链的共同实施方式。

实施DST

DST对聚合链的好处需要进行更多关于潜在DST实施的研究。随着DVT已经在以太坊的L1上活跃，其在L2的实施蓝图已经基本就绪，并且对于具有高度“以太坊等效性”的聚合链来说，这将是最容易的。

聚合链通过采用以太坊的现有基础设施和代码实现以太坊等效性。Optimism是一个优先考虑实现最大程度以太坊兼容性的团队的典型示例，正如其最近的Bedrock升级所证明的那样。Bedrock利用了现有的以太坊执行引擎API，使得聚合链的共识客户端op-node可以在最小改动的情况下使用经过实践考验的以太坊L1执行客户端。这种设计决策不仅使开发人员更容易添加对其他执行客户端（如Erigon）的支持，还允许OP Stack从L1生态系统中受益并做出贡献。Optimism与以太坊的密切相似性为与链进行交互的任何人提供了几乎相同的用户体验。

Optimism可以通过在其op-node客户端上引入一个简化的Beacon-API服务器来促进DST的实施。该服务器模拟了共识客户端上相应的第一层API，允许将状态转换验证与其计算分离。这种模式在L1上经常被观察到，其中共识客户端和专用验证器客户端是独立的实体。后者是根据特定目的设计的，比如防止惩罚、保护私钥以及优先考虑简单性和安全性。采用将L2验证器客户端作为分布式排序器集合的构建块的API将使OP Stack再次利用为以太坊L1开发的工具。在这种情况下，他们可以利用和重新调整以太坊的权益工具。

随着团队开始缩小以太坊等效性差距，L2状态转换设计将逐步更加接近L1 API。这将使得L2排序器可以与L1验证节点完全相同地运行。通过足够的时间和测试，操作经验应该可以使L2实现与底层L1一样的去中心化规模。

需要注意的是，为了实现如上所述的排序器/验证器层的以太坊等效性，需要对Optimism（以及可能的L1验证器客户端）进行更改。然而，在我们看来，重新使用L1密钥管理的网络效应将是有价值的。采用这种模型的一个重要效果将是聚合链对Boneh-Lynn-Shacham（BLS）签名支持的采用。到目前为止，Optimism的架构只需要Secp256k1椭圆曲线和ECDSA签名方案，这是比特币和以太坊执行层中使用的密码原语。

BLS签名使用椭圆曲线密码学实现高效的签名聚合和验证。这种密码签名最初由Dfinity广泛采用，他们通过一种称为“阈值中继”的机制，利用它来创建分布式随机性源。以太坊使用BLS签名方案在协议中实现安全的密码学，达到了Secp256k1无法实现的规模。BLS签名方案允许验证者签署消息，并在规模上进行聚合和验证，使得一个拥有大量验证者的纯权益证明系统可以在消费级硬件上运行。有关以太坊使用的BLS规范的更多信息可以在官方规范存储库中找到。

如果Optimism成功实现与以太坊共识层的完全兼容性，将需要支持BLS签名。随着聚合链团队竞相在各个方面实现以太坊等效性，过渡支持BLS签名和beacon链API是实现这一目标的重要一步。

将以太坊的方案、代码和基础设施纳入聚合链，可以使其与网络保持同步，并继承L1采纳的新创新。关于以太坊等效性的重要性的进一步讨论超出了本文的范围。但是，我们认为DST的兼容性将为寻求在很多方面与以太坊等效的聚合链团队提供额外的好处。

总结

分布式排序技术为L2聚合链提供了一种有希望的增量去中心化方法。无论聚合链优化的特性是什么，采用DST所带来的好处都涵盖了几个偏好。作为一种独立的解决方案，DST通过增强活性保证、抗审查性、地理分布和去中心化等方面，为L2聚合链赋予了更大的能力。在多排序器的设置中，DST与L1共识层的分布式验证器技术（DVT）的原则保持一致，进一步去中心化网络并增强系统的弹性。DST有潜力扩展L2排序的设计空间，并为L2去中心化工具包提供了另一种可行的解决方案。目前，DVT最适合支持以太坊等效的聚合链，但Obol团队已经开始将目光投向以太坊生态系统之外。该团队最近宣布计划扩展到Cosmos生态系统。

在未来，大多数大规模、通用性的聚合链不应该依赖于单个排序器。尽管最大化去中心化并不适用于所有的聚合链应用，但单点故障也是不可取的。通过利用DST，可以消除这种脆弱性。我们急切期待DST设计空间的演进和增长。

应该进行进一步的分析，以更好地了解实施DST的影响以及它如何影响延迟、吞吐量和其他性能相关的指标。我们希望本文首先引起对DVT和DST可能解决的问题的关注，但也明白它可能引发其他重要问题，尚未得到回答。我们的目标是开始对话，思考DST是否值得进一步探索的概念。