Концепция модульного блокчейна

Модульные блокчейны — это блокчейны, которые фокусируются на выполнении нескольких обязанностей, а остальные передают на аутсорсинг одному или нескольким независимым уровням. Модульный блокчейн может быть использован для решения следующих отдельных задач или комбинации задач:

Выполнение: поддерживает выполнение транзакций и обеспечивает развертывание и взаимодействие со смарт-контрактами.

Доступность данных: Обеспечьте доступность данных транзакции.

Консенсус: Содержание и последовательность утвержденных транзакций.

Расчет: Используется для завершения транзакций, разрешения споров, верификации доказательств и связи различных уровней исполнения.

Модульные цепи обычно выполняют две или более взаимозависимые функции. Например, слой доступности данных должен согласовывать упорядочивание данных, иначе невозможно определить, какие данные представляют собой правильную версию истории.

Преимущества модульного дизайна блокчейна

Масштабируемость: Использование модульности в блокчейне может увеличить масштаб без введения вредных доверительных предположений.

Удобство запуска новых блокчейнов: Используя модульный дизайн, новые блокчейны могут быть запущены быстрее, не беспокоясь о том, чтобы каждый аспект архитектуры был правильным.

Гибкость: Специализированные модульные цепи предоставляют больше возможностей для компромиссов и реализации дизайна. Например, модульная блокчейн-система может включать в себя модульные цепочки, которые сосредоточены на безопасности и доступности данных, в то время как другие сосредоточены на исполнении.

Недостатки модульного дизайна блокчейна

Безопасность: В отличие от монолитных цепочек, модульные блокчейны не могут гарантировать собственное качество безопасности. Модульные блокчейны рискуют потерпеть неудачу, если уровни безопасности, используемые для обработки консенсуса и доступности данных, неэффективны.

Сложность: Внедрение модульного дизайна блокчейна вносит новые сложности. Например, план фрагментации данных Ethereum зависит от выборочной доступности данных, чтобы гарантировать, что узлы на определенном фрагменте не скрывают данные. Точно так же, слой выполнения должен создавать определенные сложные механизмы, такие как доказательства мошенничества и доказательства подлинности, чтобы слой безопасности мог гарантировать подлинность внешних переходов состояния.

Значение токена: из-за ограниченного применения местные токены некоторых модульных блокчейнов могут не иметь возможности поглотить ценность. Например, утилитарные токены, сосредоточенные исключительно на слоях консенсуса и доступности данных, имеют меньше пользы, чем слой исполнения, поэтому также может быть более сложно привлечь участников на такую сеть.

Модульная форма Ethereum: шардинг и роллап

Как и первоначальные блокчейны, такие как Биткойн, Эфир изначально был разработан как монолитный блокчейн. Однако, для улучшения производительности сети, повышения масштабируемости и устойчивости, сеть Ethereum в настоящее время переходит к модульной структуре.

Шардинг - это процесс разделения системы (например, базы данных) на несколько частей для выполнения. Распределяя функциональность по нескольким компонентам, система может достичь большего вывода и эффективности. В блокчейн-сети шардинг делит блокчейн на несколько подцепочек, и подцепочки обрабатывают разные части сетевых активностей.

В дизайне шардинга Ethereum будут работать параллельно 64 цепочки шардов. Шардинг может обрабатывать транзакции параллельно (шардинг выполнения) и также может использоваться для хранения различных частей данных блокчейна (шардинг данных). С шардингом данных узлы Ethereum будут хранить только данные, опубликованные на их цепочке шардов — в отличие от текущей структуры, которая требует, чтобы все узлы хранили одни и те же данные.

Взаимосвязь между цепочкой маяков Ethereum и цепочкой шардов

Шардинг - это форма модульности, при которой различные компоненты (шард-цепочки) выполняют разные функции. В случае данных шардинга, шард-цепочки хранят разные части данных Ethereum, а выполнение шардинга позволяет каждой шард-цепочке обрабатывать свой набор транзакций, увеличивая пропускную способность данных и сокращая время обработки.

Некоторые разработчики приняли роллап-центрический подход к масштабированию Ethereum. В отличие от чисто внеланцетных масштабируемых решений (таких как сайдчейны), роллап тесно интегрирован с основной цепочкой. Блокчейн Ethereum аутсорсит вычисления роллапам, сохраняя расчеты, консенсус и доступность данных. Поскольку Ethereum служит базовым уровнем для L2 роллапов, роллапы могут активно оптимизировать выполнение через более быстрые времена блоков и более крупные блоки, не жертвуя децентрализацией или безопасностью.

Функции Ethereum (L1 базового слоя) и rollup (L2) в модульной архитектуре блокчейна

Процесс разработки модульного технологического стека Ethereum

Процесс разработки модульного технологического стека Ethereum следующий:

1. Монолитный блокчейн: представляет собой Ethereum L1 или основную цепочку, которая сама по себе является монолитным блокчейном.

2. Rollup: L2 решения, действующие как уровень исполнения, такие как Arbitrum и Optimism, переносят уровень исполнения из Ethereum L1, публикуют корни состояний и данные rollup, передают их обратно в Ethereum L1.

3. Модульный rollup: rollup с модульной доступностью данных.

Модульный технологический стек L2 Ethereum может обеспечить масштабируемость, сохраняя высокий уровень безопасности и децентрализации. Это мощное сочетание обеспечивает Ethereum основой для более эффективной и устойчивой экосистемы блокчейна.

Монолитный блокчейн

Монолитный блокчейн - это первоначальная рабочая форма Ethereum, который управляет всем без использования rollups или фрагментации данных. Эта монолитная архитектура обеспечивает высочайшую безопасность, но за счет высокой стоимости и ограниченной масштабируемости. Поэтому скорость транзакции основной сети Ethereum относительно медленная, со средним TPS всего 15 – 20. В настоящее время Ethereum постепенно превращается в модульный блокчейн, в основном через принятие стратегий вычислений, сосредоточенных на rollup, и фрагментации данных.

Rollup

Rollup - это самый ранний технологический прорыв в модульных блокчейнах, расширяя монолитную архитектуру Ethereum за счет предоставления отдельного уровня для выполнения. Rollup безопасно абстрагирует уровень выполнения блокчейна в последователь, который использует мощные компьютеры для упаковки и выполнения нескольких транзакций перед регулярной передачей сжатых данных обратно на основную сеть Ethereum для верификации. Rollup может увеличить TPS на 20–50 раз, переместив этот процесс вычислений с цепи Ethereum.

В текущем сценарии роллап играет роль слоя исполнения, обрабатывая транзакции, аутсорся урегулирование, консенсус и доступность данных. Например, оптимистичный роллап, использующий оптимистичные виртуальные машины, и ZK роллап, работающий на zk EVM. Эти роллапы выполняют смарт-контракты и обрабатывают транзакции, но все еще полагаются на Ethereum для:

Расчеты: Все транзакции свертки завершаются на Ethereum. Оптимистичным пользователям объединенного пакета необходимо дождаться окончания периода оспаривания или пока транзакция не будет считаться действительной после расчетов по предотвращению мошенничества. Пользователям ZK Rollup необходимо подождать, пока не будет доказана валидность.

Консенсус и доступность данных: rollup публикует данные транзакции на основной сети Ethereum в виде CallData, позволяя любому желающему выполнять транзакции rollup и восстанавливать их состояние при необходимости. Оптимистичные rollups требуют большого объема блоков и периода вызова от 7 до 14 дней перед окончательным решением. Zk rollup хранит данные, доступные для верификации, в течение 30 дней, обеспечивая мгновенную окончательность, но требуя значительной вычислительной мощности для создания доказательства.

С Эфиром в качестве базового слоя для rollups rollups могут позволить более быстрые времена блоков и более крупные блоки без ущерба децентрализации или безопасности. Rollup можно назвать началом новой эры для Ethereum. Общее количество транзакций Arbitrum и Optimism недавно превысило количество транзакций на Ethereum, отражая модульный тренд Ethereum.

Модульный роллап

Новые модульные роллапы перемещают уровень доступности данных из Ethereum. Например, Mantle все еще полагается на Ethereum для расчетов и консенсуса, но использует Mantle DA в качестве уровня доступности данных. Mantle DA выполняет сортировку данных и предоставляет сертификацию данных без выполнения транзакций; выполнение транзакций фактически аутсорсится на исполнительный уровень Mantle.

Ранее Ethereum был единственным решением доступности данных для роллапов, что приводило к проблемам себестоимости. Доступность данных является наибольшим источником затрат для большинства роллапов, особенно хранение данных транзакций на Ethereum, что может составлять до 70% затрат. Более того, эти затраты переменны и увеличиваются пропорционально использованию, что создает значительное препятствие по мере присоединения большего числа пользователей. До настоящего времени только крупные роллапы с значительными ресурсами могли обеспечить большие пользовательские базы.

К счастью, ситуация меняется на Ethereum, и появляются новые модульные решения в виде слоев доступности данных для снижения затрат на передачу данных транзакции. Основные примеры слоев доступности данных включают EigenDA, Celestia и Avail, которые все решают проблемы доступности данных и предоставляют потенциальные решения ограничений роллапа.

Модульное будущее

За последнее десятилетие блокчейн-сфера часто попадала в ловушку при решении проблем масштабируемости — постоянно создавая новые L1 блокчейны из-за высокой стоимости и ограничений Ethereum. Однако высокие комиссии Ethereum на самом деле не являются неразрешимой ошибкой.

В мире, где решения L2 становятся нормой для массового принятия, модульный блокчейн революционизирует архитектуру блокчейна, разделяя слои выполнения, расчетов, консенсуса и доступности данных. Когда монолитные блокчейны борются с масштабируемостью, потенциал модульной архитектуры будет освобожден.

Поскольку уровень доступности данных развивается и конкурирует, барьеры для входа и барьеры для входа для новых роллапов будут значительно снижены. В ближайшем будущем приложения на стеках OP или ZK, вероятно, увидят бум из-за более низких затрат на доступность данных и дальнейшего улучшения модульной функциональности.

Disclaimer：

1. Этот статья перепечатана из [chaincatcher]. Все авторские права принадлежат оригинальному автору [chaincatcher]. Если есть возражения к этому повторному изданию, пожалуйста, свяжитесь с Gate Learnкоманда, и они незамедлительно справятся с этим.
2. Ответственность за отказ: Взгляды и мнения, высказанные в этой статье, являются исключительно мнением автора и не являются инвестиционными советами.
3. Переводом статьи на другие языки занимается команда Gate Learn. Если не указано иное, копирование, распространение или плагиат переведенных статей запрещены.