抽象的
SPIRAL 提出了一个基于拜占庭容错（BFT 或类似协议）共识的信任层，以实现以太坊 Layer 1 (L1) 和 Layer 2 (L2) Rollup 之间的同步可组合性。SPIRAL 优先考虑快速部署和低延迟状态中继，为 Fabric/Signal-Boost 等加密解决方案提供了一种实用的替代方案。本文概述了 SPIRAL 的设计，评估了其与去信任化方案的利弊，并提出了一些开放性研究问题，旨在将基于 BFT 的信任层与以太坊Rollup生态系统（尤其是基于 BFT 的 Rollup）进行集成。
1. 简介
Layer 2 Rollup 是以太坊扩容路线图的核心，但跨链互操作性仍然是一个挑战。Layer 1 和 Layer 2 之间的异步可组合性会导致延迟，降低用户体验 (UX)，并限制 DeFi 应用的发展。SPIRAL 通过部署基于拜占庭容错 (BFT) 的验证者网络来解决这个问题，该网络可在数秒内传递 Layer 2 的状态变化，并利用现有的共识协议实现即时应用。SPIRAL 在引入信任假设的同时，也与许多 Layer 2（例如中心化排序器）的运行现状相契合，并补充了基于Rollup 的设计。
本文详细介绍了 SPIRAL 的架构，并将其与 Signal-Boost 进行了比较，并讨论了其对以太坊扩容路线图的影响。我们诚邀您就验证者治理、重组处理以及与去信任系统的长期集成提出反馈意见。
2. 螺旋设计
2.1 核心机制
SPIRAL 作为 L1 和 L2 之间的信任层运行：
- 验证器网络：一组获得许可的验证器运行 BFT 共识协议（例如，Tendermint 或 HotStuff）以就 L2 状态更新达成一致。
- 状态中继：验证者实时将 L2 状态变化（例如交易结果）中继到其他 L2 或 L1，并在 2-5 秒内实现最终确定。
- 集成模型：L2 通过轻量级 API 集成，无需修改其核心架构即可订阅 SPIRAL 的服务。
- 质押：验证者质押资产以确保经济安全，并对恶意行为进行惩罚。
2.2 主要特点
- 立即部署：使用成熟的 BFT 协议，无需 L1 升级或新的加密原语。
- 可配置的信任：L2 可以选择性地使用 SPIRAL 进行低价值交易，为高价值交易保留无需信任的路径。
- L1 独立性：无需修改以太坊的共识即可运行，使其与现有的汇总兼容。
3. 与 Fabric/Signal-Boost 的比较
SPIRAL 与 Fabric/Signal-Boost 不同，后者是一种使用 SignalBoost 合约和以太坊交易排序 (ToB) 的加密方法。主要区别包括：
| 特征 | 螺旋 | 信号增强 |
|---|---|---|
| 信任模型 | BFT 验证者可信验证者 | 通过 SignalBoost 合约进行加密证明 |
| 延迟 | 2-5秒（BFT最终性） | ~10-20秒（L1 ToB依赖） |
| 复杂 | 低（标准 BFT） | 高（Merkle 证明、ToB 执行） |
| 可扩展性 | 约 100-200 名验证者 | 受 L1 吞吐量限制 |
| 重组处理 | 需要回退机制 | 与 L1 最终性挂钩 |
SPIRAL 的简单性使得部署速度更快，但 Signal-Boost 的无需信任的设计与以太坊的长期愿景相一致。
4. 与 Based Rollups 集成
SPIRAL 可以补充基于汇总的功能，它使用 L1 提议器进行 L2 排序：
- 快速路径：SPIRAL 可以中继低价值交易，减少对 L1 的依赖。
- 过渡角色：支持汇总过渡到基于架构的架构。
- 专业服务：为特定用例提供实时状态中继（例如，DeFi 可组合性）。
与与 L1 共识紧密结合的 Signal-Boost 不同，SPIRAL 的灵活性适合异构 L2 生态系统。
5. 权衡与研究问题
5.1 信任假设
- 验证者捕获：规模较小的验证者集合存在共谋或外部捕获的风险（例如，被民族国家捕获）。验证者选择和轮换协议如何缓解这种情况？验证者应该是无需许可的还是经过精心策划的？
- 信任 vs. 去信任：SPIRAL 对验证者的依赖与以太坊的理念相悖。混合模型（例如，BFT 和最终的加密验证）能否解决这个问题？
5.2 技术挑战
- L1 重组：SPIRAL 的实时中继可能与 L1 重组发生冲突，从而导致状态不一致的风险。哪些检查点或回滚机制可以确保稳健性？
- 可扩展性：BFT 系统在超过 200 个验证者时扩展性较差。分片或分层共识能否将 SPIRAL 的容量扩展到数千个节点？
- 攻击面：额外的组件会增加漏洞。如何正式建模并缓解 SPIRAL 的攻击向量？
5.3 经济考虑
- 费用结构：L2 支付订阅费，可能导致价值提取中心化。费用上限或开放验证者入职能否确保公平？
- MEV 动态：与 Signal-Boost 对 MEV 的依赖不同，SPIRAL 的费用是可预测的，但可能会给规模较小的 L2 带来负担。这些模型如何影响 L2 的盈利能力？
6. 开放研究方向
我们建议社区讨论以下内容：
- 验证者治理：设计抗女巫攻击、透明的验证者选择协议以防止捕获。
- 重组处理：对 L1 重组下 SPIRAL 的行为进行建模并测试回退机制（例如，状态检查点）。
- 混合系统：探索 BFT 和加密验证的分阶段集成，以平衡速度和去信任化。
- 可扩展性：研究分片 BFT 或跨层共识以支持更大的验证器集。
- 经济分析：与基于 MEV 的模型相比，量化 SPIRAL 的费用对 L2 生态系统的影响。
7. 结论
SPIRAL 为 Layer-2 互操作性提供了一个实用且可部署的解决方案，利用 BFT 共识实现低延迟可组合性。虽然其信任假设和技术挑战值得推敲，但它与现有 rollup 和 based 架构的兼容性使其成为通往以太坊未来扩容的宝贵桥梁。我们相信 SPIRAL 的设计能够激发对混合信任模型、验证者治理和稳健重组处理的富有成效的研究，从而提升以太坊生态系统的可扩展性和用户体验。
我们欢迎您对 SPIRAL 的设计及其在以太坊路线图中的作用提出反馈。我们该如何在实用主义与去信任化之间取得平衡？哪些实验或模拟可以验证 SPIRAL 的假设？我们将在下文进行讨论。
