原文標題：《解讀SCP：跳出Rollup 定式的去信任化基礎設施範式》

原文作者：霧月，極客Web3

導語：本文將前瞻性地介紹一種看起來有點特立獨行的Web3 基礎設施設計範式－儲存共識範式SCP(Storage-based Consensus Paradigm)< /strong>，這種產品設計模式雖然在理論上，與以太坊Rollup 等主流模組化區塊鏈方案存在較大差異，但在落地簡易度以及與Web2 平台銜接的難易度上，可行性卻很高，因為他從一開始就不打算像Rollup 那樣把自己限制在一個狹窄的實現路徑上，想要以一種更寬泛、更開放的框架，將Web2平台與Web3 設施融合，可以說是一個腦洞大開、頗具想像的做法。

正文：讓我們設想公鏈擴容方案，具有下列特性：

·擁有媲美傳統Web2 應用或交易所的速度，遠超過任何公鏈、L2、rollup、側鍊等。

·沒有 Gas 費，使用成本幾乎為 0。

·資金安全性高，遠超中心化設施如交易所等，遜於 Rollup 但大於等於側鏈。

·與 Web2 相同的使用者體驗，無需對區塊鏈的公私鑰、錢包、基礎設施等有任何認知。

這樣的方案確實令人非常興奮：一方面它在擴容上基本上已經做到了極致；另一方面在Web3 的mass adoption 上也奠定了很堅實的基礎，基本上消除了Web2 與Web3 使用體驗的鴻溝。

不過，我們似乎想不到多少方案能做到如此完備，因為主流討論與實踐確實太少。

我們在上面用擴容這個大家非常熟悉的議題作為引子，實際上SCP 並不僅限於擴容使用，其設計靈感確實是來自比特幣、以太坊等公鏈的擴容方案與社群討論。而它的願景和實際應用是建構新世代的去信任化基礎設施，甚至是非區塊鏈結構的運算平台。

SCP 基礎元件與運作方式

一般而言，SCP 也像以太坊和Celestia 社群所說的「模組化區塊鏈」一樣，具有資料可用性層、執行層、共識層、結算層等模組劃分。

·資料可用性層：由一條被廣泛認可且久經考驗的公鏈來承擔，或儲存類設施作為數據可用性層，如以太坊、Arweave、Celestia 等。

·執行層：一台伺服器，用於接收使用者交易並執行，同時將使用者簽署後的交易資料批量提交到DA 層，與Rollup 的排序器相似。但執行層不一定要有區塊鍊式的鍊錶結構，它可以完全是 Web2 資料庫+運算系統，但整個運算系統必須開源，具備透明度。

·共識層：由一群節點組成，它們拉取執行層提交到DA 層上的數據，並用與執行層相同的演算法，對這些資料進行運算，確認執行層的結果輸出是否正確，並可作為執行層的防災冗餘。使用者也可以讀取共識層各節點傳回的數據，確保執行層沒有詐欺行為。

·結算層：由一群節點與其他鏈上的合約或位址組成，用於處理使用者儲值進入SCP，或提現離開SCP 的行為，有點類似跨鏈橋的運作模式。結算層節點透過多簽合約或基於 TSS 的位址，控制儲值位址的提現功能。儲值時使用者向所在鏈的指定位址充入資產，提現時則發送請求，結算層節點讀取到資料後，透過多簽或 TSS 對資產放行。結算層的安全程度，取決於所採用的跨鏈機制。

SCP 的實踐架構

我們可以透過以下框架，來理解 SCP 範式。一個滿足 SCP 框架的產品，可以具備如充值、轉帳、提現、swap 等主要功能，在此基礎上還可以進一步擴展。 下圖是一個這類產品的原理圖：

DA 層使用了永久儲存設施Arweave，即圖中的大圓圈。

·協調者 Coordinator，即執行層。 使用者將交易提交至協調者，協調者執行運算並展現運算結果，然後將使用者的原始輸入資料批次提交至 DA 層。

·偵測者Detector，從Arweave 上拉取協調者提交的交易原始數據，使用與協調者一致的演算法，對數據和結果進行驗證。檢測者的客戶端同樣也是開源的，任何人都可以運作。

·守望者 Watchmen，掌管了提現系統多籤的一組偵測者。 會根據交易資料對提現請求進行驗證和放行。另外守望者也負責簽署提案。

我們可以看到整套系統，他們達成的共識是全部位於鏈下的，這即存儲共識範式的核心——它拋棄了區塊鏈式的節點共識系統，讓執行層擺脫繁重的共識交流和確認過程，只需要做好一台伺服器的工作即可，從而達到近乎不受限制的TPS 和經濟性。這點和 Rollup 非常類似，但 SCP 走向了和 Rollup 不同的道路，將其從一個擴容專屬的用例，嘗試轉向為一種 Web2 到 Web3 的新的過渡模式。

上面提及的協調者是一台伺服器，但這並不意味著協調者可以為所欲為。和 Rollup 的排序器道理類似，在將使用者提交的原始資料批次地在 Arweave 上提交後，任何人都可以運行偵測者程式對其進行驗證，並和協調者返回的狀態進行對比。 某種程度上，這和銘文類應用的思路如出一轍。

在這種架構下，一個中心化的伺服器、資料庫並不構成根本的挑戰。這也是SCP 範式另一點，將「中心化」和「單一實體」這兩個概念綁定解耦了——一個去信任化的體系裡，可以有中心化元件，甚至可以是一個核心部件，但這並不影響整體的去信任化。

我們可以喊出這樣一個口號－「下一代去信任化基礎設施不是非要依賴共識協議，但應當是開源的系統與P2P 節點網路」。

人們發明和使用區塊鏈的初衷是去信任化、帳本一致、不可偽造、可溯源等等老生常談的基本面，這在比特幣白皮書裡有明確闡述。 但在以太坊之後，不論是舊公鏈的擴容方案，還是Rollup 或模組化區塊鏈，大家都形成了思維定式：我們做的東西必須是一條區塊鏈（由節點的共識協議組成），或者是Rollup 這種看起來是一條鏈的方案（只是有區塊鏈的資料結構，但節點沒有直接的共識訊息互換）。

但現在來看，基於SCP 的架構下，即使不是區塊鏈，也可以實現去信任化、帳本一致、不可偽造、可溯源等等一系列需求，當然前提是要有更明確的實作細節。

執行層

執行層是在整個系統中是至關重要的，它承擔了整個系統的運算過程，也決定了系統上可以運作什麼樣的應用。

無限可能的執行環境

理論上執行層中的執行環境可以做成任何形態，可能性是無窮無盡的，取決於專案方如何定位自己的專案：

·交易所。基於 SCP 可以建構公開、透明的、高 TPS 的交易所，該交易所既可以有 CEX 迅速、0 成本的特點，又保持了 DEX 的去中心化。 CEX 和 DEX 的分野在這裡就變得模糊起來。

·支付網路。類似支付寶、PayPal 等。

·支援載入程式/合約的虛擬機器/區塊鏈。任意開發者可以部署任意的應用程式在其上，和其他程式共享所有使用者的資料並根據使用者的指令進行操作。

SCP 這種支持任意執行環境的設計模式，有其獨特的好處：不必再依賴於某些存在歷史包袱的組件，尤其是像以太坊社群獨創的「帳戶抽象」概念，對SCP 來講天生就不需要。而在 SCP 架構下，本身就不存在帳戶抽象的概念——你可以隨意採用 Web2 標準帳戶和區塊鏈帳戶等。從這個角度講，許多成熟的 Web2 用例不需要重新思考和構建，就可以直接用於 SCP 上。這一點或許是 SCP 相比於 Rollup 的益處。

透明與非對稱性

上面提到了帳戶系統，敏感的讀者應該已經發現，SCP 雖然可以利用Web2 的帳戶體系，但原封不動地使用似乎也有問題。

因為這整個系統，是完全透明的！直接使用使用者對伺服器的互動模型，會出現嚴重問題，導致整個系統毫無安全性可言。 我們先回顧下傳統的伺服器-使用者模型是如何運作的：

1.帳號註冊：使用者在應用程式的註冊頁面輸入使用者名稱和密碼。為保護使用者的密碼，伺服器收到後會透過雜湊函數來處理密碼。為增加哈希的複雜性並抵禦彩虹表攻擊，通常會為每個用戶的密碼連接一個隨機生成的字串（稱為“鹽”），一起哈希處理。 使用者名稱、鹽、雜湊被明文儲存在服務提供者的資料庫中，並非對外公開。 但即使如此，也需要做加鹽和安全處理，一防內鬼，二防攻擊。

2.使用者登入：使用者在登入表單上輸入他們的使用者名稱和密碼。系統比對處理後的密碼雜湊值和資料庫中儲存的雜湊值。如果兩個雜湊值匹配，表示使用者提供了正確的密碼，登入程序繼續。

3.操作認證：登入驗證通過後，系統會為使用者建立一個會話。通常情況下，會話資訊被儲存在伺服器上，並且伺服器發送一個標識（例如 cookie 或 token）給使用者的瀏覽器或應用程式。使用者在接下來的操作中不再需要重複輸入使用者名稱和密碼：瀏覽器或應用程式會保存cookie 標識，並在每個請求中附帶標識，表明自己獲得了cookie 關聯的伺服器的許可。

我們再回顧下典型的Web3 的區塊鏈-使用者互動體系：

1.帳號註冊：其實沒有帳號註冊這個流程，也沒有使用者名稱-密碼系統。帳戶（地址）不需要註冊，天然存在，誰掌握其私鑰誰控制該帳戶。私鑰由錢包在本地隨機生成，也不涉及聯網過程。

2.用戶登錄：區塊鏈的使用並不需要登錄，大部分dApp 沒有登入這個過程，而是連接錢包。有的 dApp 在連接錢包後, 會要求用戶進行簽名驗證，確保用戶真的持有私鑰，而不是僅僅是向前端傳了個錢包地址。

3.操作認證：使用者直接向節點提交簽署後的數據，節點驗證後會向整個區塊鏈網路廣播該交易，滿足區塊鏈網路共識後用戶的操作即被確認。

兩種模式的差異是由對稱和非對稱導致的。在伺服器-使用者架構中，雙方掌握相同的秘密。在區塊鏈-用戶架構中，只有用戶掌握秘密。 SCP 的執行層雖然可以不是區塊鏈，但所有的資料又需要同步到公開可見的 DA 層，因此 SCP 所使用的登入、操作的驗證方式必須是不對稱的。但又因為不想有讓用戶保管私鑰、使用錢包等影響大規模採用的累贅動作和較差體驗，在SCP 上構建的應用使用傳統的ID 密碼或OAuth 三方認證登入的需求也很強，那麼如何結合二者呢？

由於非對稱密碼學和零知識證明對具有不對稱性，我設想了兩種可能的方案：

·如果想使用ID-密碼體系，可以將這個保存密碼的模組不做進SCP 中，這樣其他人也就不可見。 SCP 執行層內部仍使用區塊鏈的公私鑰帳戶和操作邏輯，沒有註冊，沒有登入等。 使用者的 ID 實際上會對應一個私鑰。這個私鑰當然不能保存在專案方，比較可行的方案是使用 2-3 的 MPC 來解決中心化儲存的問題，同時又不讓使用者有使用私鑰的累贅。

·當依賴 OAuth 登入時，可以利用 JWT（Json Web Token）可以作為身分認證的方式。 這個方式會比上面的看起來稍微中心化一些，因為它本質上需要依靠 Web2 大廠提供的第三方登入服務作為身分認證。

第一次使用第三方登入時，將JWT 中表徵使用者身分和服務商身分的欄位註冊在系統內。在使用者的後續操作中，將操作指令作為 public input，而 JWT 整體作為一個 secret witness，用 ZKP 驗證每個使用者的交易。

每個 JWT 有過期時限，使用者下次登入時也會申請新的 JWT，所以不需要永久保管。另外這個系統內還需要依賴 JWK，這裡可以理解為大廠為驗證 JWK 所提供的公鑰。那麼 JWK 去中心化地如何輸入到系統內，日後應對私鑰輪換的方法等，也值得探討。

無論使用哪種方式，都比傳統方式的開發和運算的成本都要高一些，但這也是去中心化所付出的必要代價。 當然，專案方如果不認為做到極致的去中心化是必要的，或者在開發的不同階段有不同的milestone，沒有這些設計也是可以的，因為去中心化不是非黑即白，而是存在中間的灰色區域。

隱私性

上述的透明的問題，不僅對使用者的互動範式造成影響，也會對用戶資料造成影響。使用者的資料都是直接暴露的。雖然在區塊鏈中不是問題，但這在某些應用中是不太能接收的，所以開發者也可以建立隱私交易系統。

收費

執行層如何收費是另一個值得關注的點。因為向 DA 層提交資料也需要成本，包括自身伺服器的運作等。傳統區塊鏈向用戶收取 gas 費的第一個核心目的是避免用戶刷大量重複的交易來破壞交易網絡，第二個是根據 gas 來排序交易。Web2 沒有類似的擔憂，所以只有洪水、DDoS 這些基本的概念。

執行層可以自訂各種的收費策略，例如完全免費或部分收費，也可以從其他的行為如MEV （在排序器中已經非常成熟），市場活動等進行獲利。

抗審查性

執行層不具備抗審查性，理論上可以無限制地拒絕用戶的交易。在 Rollup 中抗審查性可以由 L1 合約的強制歸集功能來保證，而側鏈或公鍊是完整的分散式區塊鏈網絡，也難以進行審查。

目前並沒有明確的方案來解決抗審查問題，是 SCP 範式的一個問題。

共識層

該層是由鬆散的節點組成，這些節點並非主動構成網絡，因此不是嚴格意義的有共識的一層，而僅僅是用來向外界（如用戶）確認當前執行層狀態的。

例如，如果你對這些節點的運行狀態有所懷疑，可以下載其檢測者客戶端，其中會運行與協調者相同的程式代碼。

不過這和Rollup 類似，由於資料是批次提交的，執行層給使用者回傳的狀態總是比DA 層上的更新的。這裡面就涉及一個預先確認的問題：

執行層給使用者的是預先確認、軟最終性的結果，因為還沒有提交到DA 層；

而共識層提供給使用者的是硬最終性。 使用者對此可能不是特別在意，不過對於跨鏈橋等應用，必須遵循硬最終性。例如，交易所的充提現系統是不會相信 Rollup 序列器在鏈下廣播的數據的，必須要等這些數據上以太坊後，才認可。

除了能用來確認結果以外，共識層還有一點很重要的作用，就是作為執行層的防災冗餘。 如果執行層永久罷工、嚴重作惡，這個時候理論上任意的共識層都可以接手執行層的工作，接收用戶的請求。如果發生如此嚴重的情況，社群應該會選擇出穩定可靠的節點來作為執行層的伺服器。

結算層

由於SCP 並不是Rollup，所以無法做到像Rollup 的提現結算層那樣，不需要人工介入、完全基於密碼學和智能合約代碼的去信任化提現。 SCP 跨鏈橋的安全程度是與側鍊或第三方見證人跨鏈橋相同的，需要依賴有權限的多簽管理者為資產放行，我們稱為見證人模式。

將見證人橋做的盡可能去中心化，是許多跨鏈橋研究的議題。篇幅所限這裡就不具體展開了。一個設計良好的 SCP 平台，在實踐中也必須有信譽良好的去中心化橋的多簽合作方。

有人可能會問 SCP 為什麼不使用有智慧合約的鏈作為 DA 層？ 這樣可以做出給予合約，完全免信任的結算層。

長遠來看，只要克服一些技術困難，如果將DA 層放到以太坊等有合約的DA 層上，並能建構出相應的用於驗證的合約，SCP 也可以獲得與Rollup 相同的結算安全性，而不需要使用多簽。

但實務上這未必是最優選擇：

1.以太坊並非專門用於資料保存，相對於純粹的資料儲存公鏈來說價格太高。 而對於 SCP 範式來講，足夠低的或固定的儲存成本是至關重要的。 只有這樣才可能支撐的起 Web2 等級的吞吐量。

2. 證明系統非常難以開發，因為 SCP 中不光可以模擬 EVM，而可以實現任何邏輯。 而我們看大象Optimism 這種團隊目前其欺詐證明仍然沒有上線，以及zkEVM 的開發難度，就可以想像在以太坊上想實現各式各樣的系統的證明，是難度極高的一件事。

所以Rollup 這個方案只在特定的情況下，才有更優秀的實踐可行性，如果你打算實現一種更廣泛、更開放，擺脫EVM 體系轉而融入更多的Web2 feature，則以太坊Rollup 的想法並不合適。

SCP 並不是某種公鏈的擴容方案，而是一種更大的Web3 運算平台架構，所以顯然不需要走以太坊Layer2 的思路。

一張圖對比SCP 與其他典範