V神全文解读：Web3.0 基础设施的下一站，是“封装 or 扩展”？

Meta Space DAO Meta Space DAO 2023-11-12

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本文将探讨 Web3 基础设施们对于“封装 vs 扩展”的设计取舍，以及作者对公链基础设施该议题上的一些思考。(不想看文字也可以听的呦）

Web3

基础设施建设

Vitalik 前周释出部落格《Should Ethereum be okay with enshrining more things in the protocol?》，分享了对于以太坊“封装”（enshrine）上层应用所需的基础功能的思考，探讨如何建议一个框架去封装更多上层应用所需的基础功能。

这是典型的平台型系统都面临的关键问题：团队把关键上层应用功能“封装”进底层，还是由应用开发者在应用层去“扩展”（extend）这些功能。当基础设施发展到大规模扩展的前夕，“封装 vs 扩展”的设计十分关键，会是影响它能否大规模应用的关键设计之一。近半年来，几大基础设施都推出了它们重要的技术更新：Uniswap 推出 Hook 机制支援扩展自定义功能的 pool；MetaMask 钱包推出了 Snaps 支援开发者新增使用者扩展；Ethereum 如今也面临“封装 vs 扩展”的难题。

这篇文章将探讨 Web3 基础设施们对于“封装 vs 扩展”的设计取舍，以及个人对公链基础设施该问题上的一些思考。

以太坊

Ethereum

以太坊面临什么问题？封装 or 扩展

在“封装 vs扩展”的问题上，以太坊选择“扩展”。

以太坊的设计哲学源自于 Unix，创建极简通用的核心，让使用者需求在应用层通过开发者实现。支撑以太坊实现这一点的关键技术是：EVM。图灵完备的智慧合约语言使开发者可以在应用层自定义各自应用。

这个模式看起来很合理，但它在“去中心化的 Unix”上并不那麽好使，重要的原因之一是：EVM 所谓的图灵完备，实际使用上没那么“完备”。在 gas 机制和有限的 opcode 下，它要求程式在有限的步骤裡利用有限的 opcode 去完成它的任务，就这点大大限制了应用难以像 Web2 程式在 Unix 的使用者层中无所不能，很多高阶的 dApp 需要的能力 EVM 满足不了。无论是 Rollup 还是 AA 钱包，在不修改 L1 的情况下，他们虽然能跑通，但始终是 MVP 产物，效率和体验还是和他们的目标相距甚远。

摆在开发者面前的选择就是：EIP。把它依赖的重要功能，让以太坊核心团队把它“封装”进底层，从而提供给应用层使用。

基于 EVM 的“扩展”无法满足应用发展需求，现在他们需要好好考虑如何“封装”。但去中心化的基础设施，要封装上层应用功能没那麽简单，它不仅仅只是整合一段程式码，背后是去中心化系统最大的难题：治理。“封装”意味著核心团队除了开发和维护外，还要承担这些功能的治理工作，同时会有削弱以太坊信任模型的风险，引入潜在影响可持续发展的问题。

所以最终的效果可以很容易看到：核心团队能“封装”的功能的数量有限，其次这个功能的重要性要得到社群大范围的共识，最后它的实现效率不会那麽高，数以年计。同时，这也意味着，如果你需要的功能不是得到广泛共识需要的基础功能，那以太坊可能永远无法容纳你，甚至是你的尝试，可能你因此要去选择自建应用链，承受很高的开发和运营成本，失去智慧合约世界可组合性的美妙。

在“封装 vs 扩展”的问题上，以太坊还没有明确的解决思路。如何让“封装”这件事情“有序开展”，也就是 Vitalik 提到的，他们还在探索一个框架，如何确定要封装的目标功能以及如何封装它们。

从 Unix 中还可以学到什么？

Native Extension 在“封装 vs 扩展”的问题上，以太坊主要是因为 EVM 的扩容能力不足导致需要核心团队做封装的事情来补位。我们换个角度想，如果提高应用层的可扩容性，是不是可以解决很大一部分问题了？比如：应用开发者可以按自己想法去为其应用订制所需底层功能，而无需等待底层团队封装。

我们也知道，以太坊从 Unix 吸取来很多设计哲学，那让我们继续 Unix 体系裡找找思路。

基于 Unix 的商用作业系统，它面向 PC 市场，面临更多应用层多样化的需求，甚至还有来自企业使用场景的扩容需求等。

但这些商用作业系统，核心团队没有太高的“封装”负担，他们给应用提供的可扩容性足够高，使大部分的功能使用者可以自己解决。

Mac OS X

以 Mac OS X 举例，一般作业系统区分核心态和使用者态，使用者应用程式一般执行在使用者态，使用由核心态程式提供的功能。一个简单（但不完全）的对比是，EVM 之上的智慧合约都相当于使用者态的应用，以太坊协议层相当于核心态。

Mac OS X 允许应用开发者自主将程式部署进核心态，去扩展核心态的功能，而不需要 Mac OS X 的核心团队 case by case 去封装。

Mac OS X 提供的核心机制是“核心扩展”和“系统扩展”，这两种扩展允许开发者在一定的安全模式下开发核心扩展，使用更高许可权的功能，去开发纯使用者态应用完成不了的功能。

Kernel Extension 模式

我们得到的启发是，“Kernel Extension”这种模式在“去中心化的 Unix”上是否可行？它的模式如图所示。

区块链协议上，除了支援“智慧合约”外，还支援另外一种程式“Native Extension”，它拥有比 smart contract 更多的底层协议 API 访问许可权;且它的执行环境效率比 EVM 要有数量级别的提升;且它于底层协议有隔离性，不影响底层协议的稳定性;因此在治理方面它无需由底层团队维护，而由应用团队去维护部署。

如果这个模型在技术上能满足以上四个点，似乎可以解决不少问题：应用开发者可以按自己想法去为其应用订制所需底层功能，而无需等待底层团队封装。

我们暂且把这个正规化概括为“Native Extension”正规化，接著看看现有 Web3 基础设施裡面，有没有它的影子。

Hook

作为 DeFi 基础设施的 Uniswap，处于在迈向成为“平台”的关键阶段，在“封装 vs 扩展”的特性上给出了令人惊人设计：Hook。

它允许开发者无需许可的利用 Hook 给 pool 新增扩展，实现功能多样化的 pool 体验，无需核心团队一直通过“封装”升级功能。

Hook 的机制与上述 Native Extension 多个条件类似：

●Hook 能在 pool 的执行生命週期裡切入，并且可以访问到执行时资料，这是更高阶的访问级别

Hook 与 pool 是两个独立的合约，Hook 的安全性不影响 pool

●治理方面，Hook 由第三方开发者无需许可地开发部署，且不是全域性启用，而是不同 pool 按需去繫结不同 Hook 以启动自定义特性。

●Hook 是小而美的设计，它解决 pool 的扩容性问题。应用层基础设施率先应用了这些概念，我们再继续再看看，复杂点的底层协议（L1/L2）的思路。

Arbitrum Stylus

Arbitrum Stylus 让应用开发者自行封装预编译合约

大家应该都清楚，EVM 通过“预编译合约”扩容功能，它的程式码不是执行在 EVM 裡面，而是整合在节点裡，在底层执行。比如要新增新加密演算法，因为它们计算太複杂太昂贵，可以实现为预编译合约，应用合约就可以呼叫它进而使用新加密演算法。但是，预编译合约的增加许可权不对应用开发者开放，也是需要通过 EIP 让以太坊开发团队“封装”才能加进去。

Arbitrum Stylus 提出了“EVM+”正规化，Layer2 在追求 EVM 等效 / 相容的同时，让开发者可以突破 EVM 的侷限，无需许可地部署更高效能的预编译合约。它的实现原理是在执行层新增 WASM 执行环境，去动态载入执行 WASM 合约，WASM 提供高于 EVM 一个数量级的效率，且还支援多种程式语言。

它是可以优化以太坊“封装”难题的实现之一了，EVM 的扩容需求不再等待底层团队封装，底层团队专注于该执行层扩容环境的维护，而新功能的引入、开发和治理等交由应用层去发展。

不过 Stylus 还处于早期，这个模式更多的挑战还没暴露，且能解决的问题有限，目前只支援动态封装预编译合约，而以太坊还面临除预编译合约外的更多封装难题。但开心的是，这是我们可以看到的接近 Native Extension 正规化实现之一了，作为新一代基础设施的代表，它引入可扩容性设计，去解决它们生态未来规模化将会遇到的“封装”难题，考虑到了长期生态发展。

Uniswap V4

Native Extension：一种“模组化封装”思路！

盘点了 Web2 和 Web3 这些基础设施专案，回过头来看“封装 vs 扩展”这个问题，我们可以看到一个清晰的思路就是：通过提高扩容能力，让开发者自己使用模组化的方式去封装他们要的功能。

这就是 Native Extension 正规化在基础设施中扮演的重要角色，通过提高基础设施的扩容能力，从而把选择权交回给开发者，使得在不影响核心协议稳定性的前提下，开发者可以自由的用模组化的方式封装和拓展他们要的功能。

Ethereum 在试图提升“封装”的效率，Arbitrum Stylus 正在解放预编译合约，往再远的方向看，公链还可以通过 Native Extension 正规化去彻底解放应用层的创造性，就如 Uniswap V4 给大家带来的感受那样。

新 L1 公链

Artela

基于 Native Extension 正规化的

新 L1 公链：Artela

这里切换一下视角，“我们”指我作为 CTO 所在的团队：Artela。我们分享下我们在这个问题上的思考和行动。

Artela 区块链上，除了 EVM 外，我们还安置了一个 WASM 执行环境。一方面它可以执行一个 stateful 的程式，类似有状态的预编译合约；

另外在此之上，它支援一种类似 Hook 的机制，允许在区块和交易处理的多个生命週期节点触发执行。

也就是说，它不仅仅只是和 Arbitrum Stylus 那样用于封装预编译合约，还可以订制交易和区块的执行流程，实现更广的功能封装。比如，在交易验证阶段裡触发 WASM 的 Native Extension，使用新的演算法去识别和验证交易。这些 Hook 在 Artela 裡称为 Join Point，这些 Native Extension 不叫 Smart Contract，而叫 Aspect（切面），类似 AoP（Aspect-oriented Programming）的概念，在执行中的区块链系统里，动态地在各个 Join Point 切入新功能！

举个具体的例子，我们与投资者和 Web2 机构有过交流，让大规模资产汇入 Web3 最大的阻力是什麽，讨论最多的是安全问题！而 Web2 级别的风控技术保障了亿万资产安全，它却难以进入 Web3 技术堆叠。来自 NASA 航天领域的 Carl，也发出观点相同的声音：为什麽我们需要 Runtime Proctection 和 Aspect 。

Runtime Protection 是安全风控的核心手段，现在的 Web3 我们可以看到，一批很强的安全公司，既有静态审计又有形式化验证，有即时监控还可抢跑交易，这似乎是所有方法了，但距离 Web2 级别的即时风控还差的远，核心的根源问题是，围绕 mempool 的安全手段只有这么多了，因为交易一旦越过过了 Mempool 就无能为力了。在 Mempool 后的交易执行阶段，如果有扩容能力，让安全专家部署 runtime 级的安全策略，安全级别将会再上一个水平。而 Aspect，提供给开发者深入到执行层的安全扩容能力！

开发者可以部署只服务于自己专案的 Aspect，去订制它要的协议层功能。比如增加执行时安全，如果交易会潜在导致大额资金被盗，它会在 Aspect 裡被拦截。

开发者也可以部署公共的 Aspect，去封装多个专案可以複用的基础功能。比如某 Aspect 实现了特定演算法和交易型别，使 AA 钱包更可程式设计可组合，其他开发者也可以启用这个 Aspect，给自己专案用上这个底层特性。

对于 Artela，我们一路过来想法愈发坚定：

●让开发者在应用态可以通过 Native Extension 无需许可地解决问题，而非等待底层公链团队封装；

●让 Web2 背景的大机构大资金敢质押在区块链上（通过引入 Web2 级别的执行时风控增强）；●让开发者有一个好的生态环境做破圈的事情（EVM 可能很快到天花板，EVM+Native Extension 可能潜力更多）；

●让全链游戏 RWA 等想搬运更多业务逻辑上链的 dApp 有个理想家园。