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導(dǎo)語：近日，Danksharding 的提出者、以太坊基金會的研究員 Dankrad Feist 在推特上發(fā)表了一番頗具爭議的言論。他明確指出，不采用 ETH 作 DA 層（數(shù)據(jù)可用性層）的模塊化區(qū)塊鏈不是 Rollup，同時也不是以太坊 Layer2。如果按照 Dankrad 的說法，Arbitrum Nova 和 Immutable X、Mantle 都要從 Layer2 名單里「除名」，因?yàn)樗鼈冎辉?ETH 之外（自己構(gòu)建了名為 DAC 的鏈下 DA 網(wǎng)絡(luò)）披露交易數(shù)據(jù)。

同時，Dankrad 還表示，像 Plasmas 和狀態(tài)通道這種不需要鏈上數(shù)據(jù)可用性（Data Availability）來確保安全的方案仍算是 Layer2，但 Validium（不用 ETH 作 DA 層的 ZKRollup）不算 Layer2。

Dankrad 此言一出，便引來了諸多 Rollup 領(lǐng)域的 Founder 或 Researcher 質(zhì)疑。畢竟有許多「Layer2」項(xiàng)目為了節(jié)約成本，并沒有采用 ETH 作為 DA( 數(shù)據(jù)可用性 ) 層，如果把這些項(xiàng)目踢出 L2 名單，必然波及到相當(dāng)多的擴(kuò)容網(wǎng)絡(luò)；同時，如果 validium 不算 L2，Plasma 應(yīng)該也沒資格算作 L2。

對此，Dankrad 表示，Plasma 用戶在 DA 不可用時（就是指鏈下的 DA 層網(wǎng)絡(luò)搞數(shù)據(jù)扣留，不公開交易數(shù)據(jù)），仍然可以把自己的資產(chǎn)安全撤出至 L1；但相同的情況下，Validium（大多數(shù)采用 StarkEx 方案的項(xiàng)目都是 validium）卻可以讓用戶無法撤資至 L1，把錢凍住。

顯然，Dankrad 打算從「是否安全」來界定一個擴(kuò)容項(xiàng)目是否為以太坊 Layer2。如果從「安全性」的角度來考量，Validium 在定序器故障 + DA 層發(fā)動數(shù)據(jù)扣留攻擊 ( 隱瞞新數(shù)據(jù) ) 的極端情況下，的確可以把用戶資產(chǎn)凍結(jié)在 L2 無法提到 L1；Plasma 因在設(shè)計上與 Validium 不同，雖然多數(shù)時候安全保障不及 Validium，但在定序器故障 + DA 層發(fā)動數(shù)據(jù)扣留攻擊 ( 隱瞞新數(shù)據(jù) ) 時，卻允許用戶把資產(chǎn)安全撤離至 L1。所以 Dankrad 的說辭不無道理。

本文打算從 Dankrad 的視角出發(fā)，通過對 Layer2 的細(xì)節(jié)作進(jìn)一步分析，來深入理解為何 Validium 不是嚴(yán)格意義上的「Layer2」。

到底怎么定義 Layer2？

按照 ethereum.org 網(wǎng)站和多數(shù)以太坊社區(qū)成員的定義，Layer2 是「給以太坊擴(kuò)容 + 繼承以太坊安全性 的獨(dú)立區(qū)塊鏈」。首先，「給以太坊擴(kuò)容」就是指分流以太坊無法承載的流量，分擔(dān) TPS 方面的壓力。而「繼承以太坊安全性」，其實(shí)可以轉(zhuǎn)譯為「借助以太坊保障自身安全性」。

比如，Layer2 上所有的交易 Tx 都要在 ETH 上完成最終結(jié)算 Finalize，數(shù)據(jù)有錯誤的 Tx 不會被放行；如果要回滾 Layer2 的區(qū)塊，要先回滾以太坊區(qū)塊，只要以太坊主網(wǎng)不發(fā)生類似 51% 攻擊的區(qū)塊回滾，L2 區(qū)塊就不會回滾。

如果我們更進(jìn)一步探討 Layer2 的安全性，其實(shí)還要考慮許多極端情況。比如，如果 L2 項(xiàng)目方跑路、定序器 Sequencer 故障、鏈下 DA 層掛掉，在這些極端事件發(fā)生時，用戶能否把自己在 L2 上的資金安全撤出到 L1 上？

Layer2 的「強(qiáng)制提款」機(jī)制

不考慮 L2 合約升級 / 多簽隱患等因素，其實(shí)如 Arbitrum 或 StarkEx 都有為用戶設(shè)置強(qiáng)制提款的出口。假設(shè) L2 的定序器發(fā)動審查攻擊，故意拒絕用戶的交易 / 提款請求，或干脆永久宕機(jī)，Arbitrum 用戶可以調(diào)用 L1 上 Sequencer Inbox 合約的 force Inclusion 函數(shù)，將交易數(shù)據(jù)直接提交至 L1；如果在 24 小時內(nèi)，定序器沒有處理這筆需要「強(qiáng)制包含」的交易 / 提款，該交易會被直接包含進(jìn) Rollup 賬本的交易序列中，這就為 L2 用戶創(chuàng)造了一個可強(qiáng)制提款的「安全出口」。

相比之下，有逃生艙 Escape Hetch 機(jī)制的 StarkEx 方案要有過之無不及。如果 L2 用戶在 L1 提交的 Forced Withdrawal 請求在 7 天窗口期結(jié)束時，未得到定序器響應(yīng)，則該用戶可以調(diào)用 freeze Request 功能讓 L2 進(jìn)入凍結(jié)期。此時，L2 定序器將無法在 L1 上更新 L2 的狀態(tài)，L2 狀態(tài)凍結(jié)后要過 1 年才能解凍。

L2 狀態(tài)凍結(jié)后，用戶可以構(gòu)造與當(dāng)前狀態(tài)相關(guān)的 Merkle Proof，證明自己在 L2 上有 XX 數(shù)額的資金，通過 L1 上的逃生艙 Escape Hetch 相關(guān)合約來提款。這便是 StarkEx 方案所提供的「全額提款」服務(wù)。即便 L2 項(xiàng)目方?jīng)]了，定序器永久故障了，用戶還是有辦法把資金撤出 L2。

但這里存在一個問題：用 StarkEx 方案的 L2 大多是 Validium（比如 Immutable X 和 ApeX），并不會把 DA 所需的數(shù)據(jù)發(fā)布到 ETH，構(gòu)造當(dāng)前 L2 狀態(tài)樹的信息都存在鏈下。如果用戶無法在鏈下獲取構(gòu)造 Merkle Proof 的數(shù)據(jù)（比如鏈下 DA 層發(fā)動數(shù)據(jù)扣留攻擊），是無法通過逃生艙來提款的。

至此，文章開頭提到的 Dankrad 認(rèn)為 Validium 不安全的原因，其實(shí)很明確了：因?yàn)?Validium 不像 Rollup 一樣把 DA 的數(shù)據(jù)發(fā)到鏈上，所以用戶可能無法構(gòu)造出「強(qiáng)制提款」所需的 Merkle Proof。

Validium 和 Plasma 在發(fā)生數(shù)據(jù)扣留攻擊時的區(qū)別

事實(shí)上，Validium 的定序器只在 L1 鏈上發(fā)布 L2 最新的 Stateroot（狀態(tài)樹的根），再提交一個 Validity Proof（ZK Proof），證明新的 Stateroot 生成過程涉及的狀態(tài)轉(zhuǎn)換（用戶資金變化），都是正確的。

（圖源：eckoDAO）

但單憑 stateroot 無法還原出此刻的狀態(tài)樹 world state trie，也就無法知曉每個 L2 賬戶的具體狀態(tài)（包含資金余額），L2 用戶就無法構(gòu)造對應(yīng)當(dāng)前合法 Stateroot 的 Merkle Proof。這便是 Validium 不利的地方。

（Merkle Proof 其實(shí)就是 root 生成過程中所需的數(shù)據(jù)，也就是圖中暗色的部分。要構(gòu)造對應(yīng) Stateroot 的 Merkle Proof，必須要知道狀態(tài)樹的構(gòu)造，需要有 DA 數(shù)據(jù)）

這里必須要強(qiáng)調(diào)下 DAC 這個東西。Validium 的 DA 所涉數(shù)據(jù)，比如定序器最新處理的一批交易，會同步給名為數(shù)據(jù)可用性委員會 DAC（Data Availability Committee）的 L2 專屬 DA 網(wǎng)絡(luò)，DAC 由多臺節(jié)點(diǎn)服務(wù)器構(gòu)成，一般由 L2 官方和社區(qū)成員或其他單位負(fù)責(zé)運(yùn)行和監(jiān)督（但這只是表面上的，實(shí)際上 DAC 成員都有誰，外界很難查證）。

有意思的地方在于，Validium 的 DAC 成員需要頻繁在 L1 提交多簽，證明 L2 定序器在 L1 提交的新 Stateroot 和 Validity Proof，與 DAC 同步到的 DA 數(shù)據(jù)能對上號。DAC 的多簽提交后，新的 Stateroot 和 Validity Proof 才會被認(rèn)為是合法的。

目前 Immutable X 的 DAC 采用 5/7 多簽，dYdX 雖然是 ZKRollup，但也有 DAC，用的是 1/2 多簽。（dYdX 只在 L1 發(fā)布 State diff 即狀態(tài)變化，而非完整交易數(shù)據(jù)。但獲取了歷史記錄里的 State diff，就可以還原全部 L2 地址的資產(chǎn)余額，此時就可以構(gòu)造 Merkle Proof 來全額提款）。

Dankrad 的觀點(diǎn)不無道理。Validium 的 DAC 成員如果合謀，發(fā)起數(shù)據(jù)扣留攻擊，不讓其他 L2 節(jié)點(diǎn)同步此刻的最新數(shù)據(jù)，并且更新此刻 L2 的合法 Stateroot，用戶無法構(gòu)造此刻合法 root 對應(yīng)的 Merkle Proof 來提款（因?yàn)榇丝掏蟮?DA 數(shù)據(jù)不可用了，可用的是以前的 DA 數(shù)據(jù)）。

但 Dankrad 考慮的只是理論上的極端情況，現(xiàn)實(shí)中大多數(shù) Validium 定序器都會實(shí)時的把新處理的交易數(shù)據(jù)廣播給其他 L2 節(jié)點(diǎn)，其中不乏誠實(shí)節(jié)點(diǎn)。只要有 1 個誠實(shí)節(jié)點(diǎn)能夠及時獲取 DA 數(shù)據(jù)，用戶就可以從 L2 全身而退。

可理論上存在于 Validium 身上的問題，為何不存在于 Plasma 身上？這是因?yàn)?Plasma 判定合法 Stateroot 的方式，和 Validium 不同，有欺詐證明窗口期的緣故。Plasma 是 OPRollup 之前的 L2 擴(kuò)容方案，與 OPR 一樣靠欺詐證明保證 L2 的安全。

Plasma 與 OPR 一樣有窗口期的設(shè)定，定序器發(fā)布的新 stateroot 不會立刻判定為合法，要等窗口期 close 且沒有 L2 節(jié)點(diǎn)發(fā)布欺詐證明。所以 Plasma 和 OPR 的當(dāng)前合法 Stateroot，都是幾天以前提交的（這就好比我們看到的星光，其實(shí)都是很久以前發(fā)出的），而用戶往往可以獲取過去時刻的 DA 數(shù)據(jù)。

同時，欺詐證明機(jī)制能在此刻生效的前提，是此刻 L2 的 DA 可用，也即 Plasma 的 Verifier 節(jié)點(diǎn)可以獲取此刻的 DA 所涉數(shù)據(jù)，這樣才能生成此刻的欺詐證明 ( 如果有必要的話）。

那么一切都很簡單了：Plasma 正常工作的前提是此刻 L2 的 DA 數(shù)據(jù)可用。如果從此刻開始，L2 的 DA 不可用了，用戶能安全撤資嗎？

這個問題不難分析，假設(shè) Plasma 的窗口期是 7 天，如果從某個時間點(diǎn) T0 開始，新的 DA 數(shù)據(jù)就不可用（DAC 發(fā)動數(shù)據(jù)扣留攻擊，不讓誠實(shí)的 L2 節(jié)點(diǎn)獲取 T0 往后的數(shù)據(jù)）。因?yàn)?T0 及此后一段時間內(nèi)的合法 Stateroot，是 T0 時刻前提交的，而 T0 時刻前的歷史數(shù)據(jù)可追溯，所以用戶可以構(gòu)造 Merkle Proof 來強(qiáng)制提款。

即便很多人無法立刻察覺異常，但因?yàn)橛写翱谄诖嬖冢∣P 是 7 天），只要 T0 時刻提交的 Stateroot 還未合法化，且 T0 之前的 DA 數(shù)據(jù)可追溯，用戶就可以把錢安全撤出 L2。

總結(jié)

至此我們大致可以理清楚 Validium 和 Plasma 在安全性上的區(qū)別：

Validium 的定序器發(fā)布 Stateroot 后，只要立刻發(fā)布 Validity Proof 和 DAC 多簽，就可以使其合法，成為最新的合法 Stateroot；如果用戶和誠實(shí) L2 節(jié)點(diǎn)遭遇數(shù)據(jù)扣留攻擊，無法構(gòu)造當(dāng)前合法 Stateroot 對應(yīng)的 Merkle Proof，就無法提款到 L1。

而 Plasma 提交新的 Stateroot 后，要等窗口期結(jié)束才能合法，此時的合法 Stateroot 是過去提交的。因?yàn)橛写翱谄冢ˋRB 是 3 天，OP 是 7 天）存在，即便新提交的 Stateroot 的 DA 數(shù)據(jù)不可用，用戶也有當(dāng)前合法 Stateroot 的 DA 數(shù)據(jù)（合法 root 是過去提交的），有足夠的時間強(qiáng)制提款到 L1。

所以，Dankrad 說的話有道理。當(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)扣留攻擊時，Validium 存在把用戶資產(chǎn)困在 L2 的可能，但 Plasma 并不存在這個問題。

（下圖中 Dankrad 說的有一點(diǎn)不對，Plasma 應(yīng)該不允許構(gòu)造過時的合法 Stateroot 對應(yīng)的默克爾證明來提款，因?yàn)檫@會導(dǎo)致雙重支付）

所以，鏈下 DA 層的數(shù)據(jù)扣留攻擊會造成許多安全隱患，但 Celestia 嘗試解決的正是這個問題。此外，因?yàn)榇蠖鄶?shù) Layer2 項(xiàng)目都會提供讓 L2 節(jié)點(diǎn)與定序器保持鏈下同步的服務(wù)端口，所以 Dankrad 的憂慮其實(shí)往往只是理論上的，而不是現(xiàn)實(shí)中的。

如果我們用雞蛋里挑骨頭的態(tài)度，再提出更極端的假設(shè)：所有的 Plasma 鏈下節(jié)點(diǎn)都不可用了，那么那些沒跑過 L2 節(jié)點(diǎn)的普通用戶都無法強(qiáng)制提款到 L1。但這種事情發(fā)生的概率，等價于一條公鏈的所有節(jié)點(diǎn)集體永久性宕機(jī)的概率，可能永遠(yuǎn)不會發(fā)生。

所以，很多時候，大家只是在談?wù)撘恍└揪筒粫l(fā)生的事情。正如美劇《切爾諾貝利》里克格勃副主席對主角說的那段金句：「為何要擔(dān)心根本就不會發(fā)生的事情呢？」