抽象的
SPIRAL 提出了一個基於拜占庭容錯（BFT 或類似協議）共識的信任層，以實現以太坊 Layer 1 (L1) 和 Layer 2 (L2) Rollup 之間的同步可組合性。SPIRAL 優先考慮快速部署和低延遲狀態中繼，為 Fabric/Signal-Boost 等加密解決方案提供了一種實用的替代方案。本文概述了 SPIRAL 的設計，評估了其與去信任化方案的利弊，並提出了一些開放性研究問題，旨在將基於 BFT 的信任層與以太坊Rollup生態系統（尤其是基於 BFT 的 Rollup）進行集成。
1. 簡介
Layer 2 Rollup 是以太坊擴容路線圖的核心，但跨鏈互操作性仍然是一個挑戰。Layer 1 和 Layer 2 之間的異步可組合性會導致延遲，降低用戶體驗 (UX)，並限制 DeFi 應用的發展。SPIRAL 通過部署基於拜占庭容錯 (BFT) 的驗證者網絡來解決這個問題，該網絡可在數秒內傳遞 Layer 2 的狀態變化，並利用現有的共識協議實現即時應用。SPIRAL 在引入信任假設的同時，也與許多 Layer 2（例如中心化排序器）的運行現狀相契合，並補充了基於Rollup 的設計。
本文詳細介紹了 SPIRAL 的架構，並將其與 Signal-Boost 進行了比較，並討論了其對以太坊擴容路線圖的影響。我們誠邀您就驗證者治理、重組處理以及與去信任系統的長期集成提出反饋意見。
2. 螺旋設計
2.1 核心機制
SPIRAL 作為 L1 和 L2 之間的信任層運行：
- 驗證器網絡：一組獲得許可的驗證器運行 BFT 共識協議（例如，Tendermint 或 HotStuff）以就 L2 狀態更新達成一致。
- 狀態中繼：驗證者實時將 L2 狀態變化（例如交易結果）中繼到其他 L2 或 L1，並在 2-5 秒內實現最終確定。
- 集成模型：L2 通過輕量級 API 集成，無需修改其核心架構即可訂閱 SPIRAL 的服務。
- 質押：驗證者質押資產以確保經濟安全，並對惡意行為進行懲罰。
2.2 主要特點
- 立即部署：使用成熟的 BFT 協議，無需 L1 升級或新的加密原語。
- 可配置的信任：L2 可以選擇性地使用 SPIRAL 進行低價值交易，為高價值交易保留無需信任的路徑。
- L1 獨立性：無需修改以太坊的共識即可運行，使其與現有的彙總兼容。
3. 與 Fabric/Signal-Boost 的比較
SPIRAL 與 Fabric/Signal-Boost 不同，後者是一種使用 SignalBoost 合約和以太坊交易排序 (ToB) 的加密方法。主要區別包括：
| 特徵 | 螺旋 | 信號增強 |
|---|---|---|
| 信任模型 | BFT 驗證者可信驗證者 | 通過 SignalBoost 合約進行加密證明 |
| 延遲 | 2-5秒（BFT最終性） | ~10-20秒（L1 ToB依賴） |
| 複雜 | 低（標準 BFT） | 高（Merkle 證明、ToB 執行） |
| 可擴展性 | 約 100-200 名驗證者 | 受 L1 吞吐量限制 |
| 重組處理 | 需要回退機制 | 與 L1 最終性掛鉤 |
SPIRAL 的簡單性使得部署速度更快，但 Signal-Boost 的無需信任的設計與以太坊的長期願景相一致。
4. 與 Based Rollups 集成
SPIRAL 可以補充基於彙總的功能，它使用 L1 提議器進行 L2 排序：
- 快速路徑：SPIRAL 可以中繼低價值交易，減少對 L1 的依賴。
- 過渡角色：支持彙總過渡到基於架構的架構。
- 專業服務：為特定用例提供實時狀態中繼（例如，DeFi 可組合性）。
與與 L1 共識緊密結合的 Signal-Boost 不同，SPIRAL 的靈活性適合異構 L2 生態系統。
5. 權衡與研究問題
5.1 信任假設
- 驗證者捕獲：規模較小的驗證者集合存在共謀或外部捕獲的風險（例如，被民族國家捕獲）。驗證者選擇和輪換協議如何緩解這種情況？驗證者應該是無需許可的還是經過精心策劃的？
- 信任 vs. 去信任：SPIRAL 對驗證者的依賴與以太坊的理念相悖。混合模型（例如，BFT 和最終的加密驗證）能否解決這個問題？
5.2 技術挑戰
- L1 重組：SPIRAL 的實時中繼可能與 L1 重組發生衝突，從而導致狀態不一致的風險。哪些檢查點或回滾機制可以確保穩健性？
- 可擴展性：BFT 系統在超過 200 個驗證者時擴展性較差。分片或分層共識能否將 SPIRAL 的容量擴展到數千個節點？
- 攻擊面：額外的組件會增加漏洞。如何正式建模並緩解 SPIRAL 的攻擊向量？
5.3 經濟考慮
- 費用結構：L2 支付訂閱費，可能導致價值提取中心化。費用上限或開放驗證者入職能否確保公平？
- MEV 動態：與 Signal-Boost 對 MEV 的依賴不同，SPIRAL 的費用是可預測的，但可能會給規模較小的 L2 帶來負擔。這些模型如何影響 L2 的盈利能力？
6. 開放研究方向
我們建議社區討論以下內容：
- 驗證者治理：設計抗女巫攻擊、透明的驗證者選擇協議以防止捕獲。
- 重組處理：對 L1 重組下 SPIRAL 的行為進行建模並測試回退機制（例如，狀態檢查點）。
- 混合系統：探索 BFT 和加密驗證的分階段集成，以平衡速度和去信任化。
- 可擴展性：研究分片 BFT 或跨層共識以支持更大的驗證器集。
- 經濟分析：與基於 MEV 的模型相比，量化 SPIRAL 的費用對 L2 生態系統的影響。
7. 結論
SPIRAL 為 Layer-2 互操作性提供了一個實用且可部署的解決方案，利用 BFT 共識實現低延遲可組合性。雖然其信任假設和技術挑戰值得推敲，但它與現有 rollup 和 based 架構的兼容性使其成為通往以太坊未來擴容的寶貴橋樑。我們相信 SPIRAL 的設計能夠激發對混合信任模型、驗證者治理和穩健重組處理的富有成效的研究，從而提升以太坊生態系統的可擴展性和用戶體驗。
我們歡迎您對 SPIRAL 的設計及其在以太坊路線圖中的作用提出反饋。我們該如何在實用主義與去信任化之間取得平衡？哪些實驗或模擬可以驗證 SPIRAL 的假設？我們將在下文進行討論。
