原文標題：Co-exist Future of Smart Contract Platforms

原文作者：LBank Labs 研究團隊F.F

原文編譯：Sharon，BlockBeats

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編按：

模組化區塊鏈，已成為包括a16z 等投資機構在內的加密社群成員認定的2024 發展趨勢之一。同時，以太坊坎昆升級在即，社群內對於模組化區塊鏈和單片區塊鏈技術的討論眾說紛紜。 LBank 近日發文對此給出了自己的看法，透過將以太坊2.0 與Near、Polkadot 的底層技術架構進行對比分析後，LBank 認為不應該將模組化區塊鏈和單體區塊鏈視為對抗性的，而應該視為互補的，模組化鏈可以作為單體鏈的中間件，而單體鏈可以作為模組化鏈的特定層。它們互相學習彼此的優勢和劣勢，共同發展。 BlockBeats 將原文編譯如下：

TL; DR

本文是我們先前研究的一篇續篇，標題為《模組化敘事中的機會》。在那篇文章中，我們深入探討了由以太坊和 Celestia 推動的模組化浪潮，並找出了各種機會。

然而，值得注意的是，模組化敘事不應該限制我們的視角。在過去的幾年裡，區塊鏈技術取得了顯著的進步，出現了單片（monolithic）和模組化（modular）區塊鏈架構。

在本文中，我們將首先分析這兩種架構方法，並將以太坊與前一個週期的其他以太坊競爭對手進行比較。令人驚訝的是，它們之間的相似之處比人們想像的更多。

接下來，我們將探討與這兩種架構方法相關的挑戰和具體考慮因素，同時展望智能合約平台共生的未來。過去，區塊鏈生態系統主要由單片區塊鏈主導，每個新的L1 區塊鏈都獨立運作，導致市場上出現了激烈的競爭和有限的合作；然而，我們現在處於一個鏈與鏈之間的連接和互通性比以往任何時候都更發達的階段。因此，我們更傾向於開放平台，無論其是模組化還是單片化。

所有區塊鏈架構都會導向擴展

本節詳細比較了以太坊和其他單片區塊鏈之間的差異和相似之處，突顯了它們在架構設計上的差異。同時，文章討論了模組化設計與單片架構之間的區別，以及實現真正可擴展性所涉及的挑戰。

儘管以太坊本身採用了模組化設計，但它也採用了分片作為實現可擴展性的手段。分片允許在多個分片之間並行處理交易和數據，從而提高吞吐量和容量。

然而，分片的實施也帶來了一系列挑戰，例如確保資料的可用性、交易的最終性以及促進跨 Rollup 交易。克服這些挑戰需要仔細考慮和創新解決方案，以成功地將分片整合到單片區塊鏈中。分片的範例包括以太坊、Near 和 Polkadot。

ETH 2.0 與Near

Nightshade 設計的過去

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比較以太坊2.0（ETH2.0）和Near Protocol 主要集中在它們方法的關鍵差異。以太坊的方法涉及以 Rollup 為中心的分片，其中執行層和資料可用性層被解耦。這利用了底層的 L1 來提供安全性，並透過 Rollup 實現可擴展性。

而 Near 則決定從一開始就建立一個分片網絡，充分考慮資料分片和執行分片在其內建架構中的存在。這是第一個關鍵差異。以太坊的 Rollup 中心方法設計相對簡單，但仍需要資料可用性分片（Danksharding），以使 L2 能夠有效運作。

下面清楚地解釋了第二個關鍵差異。與常見的信標鏈（beacon chain）和中繼鏈（relayer chain）相比，Near 選擇了不同的分片解決方案。 Near 本身分為不同的分片，每個分片負責作為區塊的一部分產生和儲存區塊。

所謂的「Nightshade」設計使得在分片之間實現無縫的智慧合約讀寫成為可能，儘管這對開發人員提出了更高的門檻。對於用戶來說，他們甚至不會意識到他們與之互動的分片。

在上一篇文章的模組化敘事中，我們討論了可組合性和互通性問題的解決方案。然而，對於 Near 來說，這不是問題，因為其內建分片本質上允許跨分片交易，類似於 L2 中的跨 Rollup 交易。

Nightshade 的路線圖包括以下幾個階段：

第0 階段：簡單的Nightshade，只有一個分片；

第1 階段：Chunk-only 生產者（編者註：指全權負責在一個分片（網路上的一個分區）中產生區塊）的生產者）；

第2 階段：完整的Nightshade，其中沒有驗證器追蹤所有分片；

第3 階段：根據負載動態調整分片數量。

在進展方面，Near 目前處於第 1 階段和第 2 階段之間。去年引入的 Chunk-only 生產者只能追蹤一個分片的狀態。然而，仍然有全節點驗證器負責維護全域狀態。

進行中的Starsight：以ZK 為中心的分片

雖然Near 在分片設計方面處於領先地位，但它也從以太坊的革命中吸取了很多經驗。為了實現第 2 階段的目標，任何驗證者都不應追蹤所有分片。相反，"fisherman（漁夫）"充當安全衛士，監控狀態並在挑戰中產生欺詐證據。其核心設計與 Optimistic Rollup 非常相似，但要完全實現它是複雜的。

這就是為什麼許多協定正在放棄這種解決方案。例如，Optimism 已經轉向 zk 解決方案，Arbitrum 不允許提交未經許可的詐欺證明。顯然，zkRollups 是以太坊的未來。我們也可以在 Near 的新分片設計中看到 zkRollups 的影響。

無狀態驗證

無狀態驗證

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如果有更好的解決方案來消除遊戲背後的挑戰呢？這就是 Near 引入無狀態驗證的地方。無狀態驗證產生狀態驗證，無需將狀態交給其他分片。有了狀態見證人，就不再需要「fisherman」或詐欺證明了。

在無狀態驗證的設定中，有兩種類型的驗證器。之前的全節點驗證器現在被更改為無狀態驗證器，而區塊提議者保持不變。區塊提議者負責產生區塊和狀態見證人，他們需要在本地維護分片的狀態。

另一方面，無狀態驗證器接收狀態見證人，以驗證每個區塊的狀態轉換。透過引入驗證器輪換，幾乎不可能讓驗證器損壞一個分片。

引入無狀態驗證帶來了許多好處。運行無狀態驗證器的成本比以前低得多，可以讓更多的驗證器加入共識。這提高了整個網路的去中心化程度。對於區塊提議者來說，隨著增加更多的分片，每個分片的狀態將會更小。由於區塊鏈的瓶頸主要是狀態讀寫，如果狀態完全保存在記憶體中，單一分片的效能可以顯著提高。

零知識證明的魔力

在零知識證明（ZKP）出現之前，狀態見證人傳統上在MPT 中被使用。然而，隨著 ZKP 的成熟和最新發展，包括 Near 在內的許多協議已經積極接受了這一過渡。 ZKP 以其提供的簡潔性和隱私特性脫穎而出，顯著降低了狀態轉換驗證的成本。除了其壓縮資料外，ZKP 體積小且易於驗證。透過利用遞歸證明，可以集體驗證所有分片的狀態。

分片的狀態轉換證明包括三個基本要素：確保區塊雜湊的正確性，確認執行過程中使用的狀態的準確性，以及驗證運行時執行。目前，仍存在一個挑戰——儘管過去一年取得了顯著進展，但產生證明的時間仍超出預期。

隨著對證明系統和工程能力的持續增強，預計這種情況將進一步發展。這也是為什麼 Near 與 Polygon 合作共同建構 zkWASM 的原因。

為了維持目前的快速確定性而不影響使用者體驗，Near 進行了模組化調整。 Starsight 已將共識和執行解耦，使共識能夠獨立運行，決定哪些交易將包含在一個區塊中。遠端過程呼叫（RPC）提供了樂觀的終結性。一旦特定狀態轉換的證明產生完成，它就會提交到一個區塊中，隨後驗證者驗證證明的有效性。

該證明充當新狀態根和新的傳出收據根的確認。在這種情況下，零知識證明的功能類似於狀態見證人。然而，ZKP 只能由共識來確認或拒絕，消除了驗證器輪換的需要。 ZKP 透過數學確保正確性和安全性，其運作方式與繼承以太坊安全特性的 Rollup 非常相似。

模組化設計在單體鏈中可以提供額外的好處。 Starsight 的靈活性在於它不僅適用於現有的 Near WASM 運行時，還適用於任何可以為狀態轉換產生 zk 證明的運行時，例如 EVM 和 Move。

ETH 2.0 與Polkadot

相同的設計哲學

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以太坊2.0 和Polkadot 之間的相似之處超出了最初的預期，Gavin Wood 實施的共同性強調了這一證實。有人甚至提出 Polkadot 代表了 ETH 2.0 的最終目標，儘管這並不完全準確，但這個類比捕捉到了一個基本的真相。

從我們的角度來看，Polkadot 在工程實現上展現出更高水準的成熟度。在沒有零知識證明之前，以太坊以 Rollup 為中心的架構與 Polkadot 的設計緊密結合。直接的術語比較可以顯示出它們在最終目標上的驚人相似之處。

信標鏈與中繼鏈

信標鏈作為協調層，強調以rollup 為中心的方式中的數據可用性；中繼鏈負責訊息中繼和維護平行鏈的數據，共享安全性源自中繼鏈，以太坊定位自己是在繼承安全性。

Rollup 與平行鏈

平行鏈負責執行交易，在中繼鏈上發布數據，並自訂自己的狀態轉換；Rollup 在L1 之外執行交易，然後將數據發佈到L1 並達成共識的實現。