Концепція модульного блокчейну

Модулярні блокчейни - це блокчейни, які фокусуються на вирішенні декількох відповідальностей та віддають решту одному або декільком незалежним шарам. Модульний блокчейн може бути використаний для вирішення наступних окремих завдань або комбінації завдань:

Виконання: Підтримує виконання транзакцій та дозволяє розгортання та взаємодію з розумними контрактами.

Доступність даних: Забезпечте доступність даних про транзакції.

Консенсус: зміст і послідовність схвалених транзакцій.

Врегулювання: використовується для завершення транзакцій, вирішення суперечок, перевірки доказів і поєднання різних рівнів виконання.

Модульні ланцюги зазвичай виконують дві або більше взаємозалежних функцій. Наприклад, шар доступності даних повинен домовлятися про порядок даних, інакше неможливо визначити, які дані представляють правильну версію історії.

Переваги модулярного дизайну блокчейну

Масштабованість: Використання модульності в блокчейні може збільшити масштаб без введення шкідливих довірчих припущень.

Легкість запуску нових блокчейнів: Використовуючи модульний дизайн, нові блокчейни можуть бути запущені швидше, не переймаючись про те, щоб кожен аспект архітектури був правильним.

Гнучкість: Спеціально створені модульні ланцюги надають більше можливостей для компромісів і реалізації дизайну. Наприклад, модульна блокчейн-система може включати модульні ланцюжки, які зосереджені на безпеці та доступності даних, тоді як інші зосереджені на виконанні.

Недоліки модулярного дизайну блокчейну

Безпека: на відміну від монолітних ланцюжків, модулярні блокчейни не можуть гарантувати свою власну якість безпеки. Модулярні блокчейни піддаються ризику невдачі, якщо застосовані шари безпеки для обробки згоди та доступності даних є неефективними.

Складність: Впровадження модульного дизайну блокчейну вносить нові складнощі. Наприклад, план фрагментації даних Ethereum ґрунтується на вибірковому зборі доступності даних, щоб забезпечити, що вузли на певному фрагменті не приховують дані. Так само, рівень виконання повинен створити певні складні механізми, такі як докази шахрайства та докази правдивості, щоб рівень безпеки міг гарантувати правильність оффчейн переходів стану.

Вартість токена: Через обмежену кількість застосувань нативні токени деяких модульних блокчейнів можуть бути не в змозі поглинути вартість. Наприклад, утилітарні токени, які зосереджені виключно на рівнях консенсусу та доступності даних, мають менше використання, ніж рівень виконання, тому залучити учасників до такої мережі також може бути складніше.

Модульна форма Ethereum: шардінг та роллап

Подібно до блокчейнів першого покоління, таких як Біткойн, Ефіріум спочатку був розроблений як монолітний блокчейн. Однак для покращення продуктивності мережі, підвищення масштабованості та стійкості, мережа Ethereum в даний час переходить до модулярної структури.

Шардинг - це процес розділення системи (такої як база даних) на кілька частин для виконання. Розподіляючи функціональність між кількома компонентами, система може досягти більшого виводу та ефективності. У мережі блокчейну шардинг розбиває блокчейн на декілька підланок, і підланки обробляють різні частини діяльності мережі.

У дизайні розсіювання Ethereum буде запущено 64 ланцюжки розсіювання паралельно. Розсіювання може обробляти транзакції паралельно (розподіл виконання) і також може використовуватися для зберігання різних частин даних блокчейну (розсіювання даних). З розсіюванням даних вузли Ethereum будуть зберігати лише дані, опубліковані на їх ланцюжку розсіювання - це відмінно від поточної структури, яка вимагає, щоб всі вузли зберігали однакові дані.

Відносини між баластним ланцюжком Ethereum та ланцюжком фрагментів

Шардінг - це форма модульності, де різні компоненти (шарові ланцюги) відповідають за різні функції. У відношенні до розподілу даних, шарові ланцюги зберігають різні частини даних Ethereum, а виконавчий шардінг дозволяє кожному шаровому ланцюгу обробляти свій власний набір транзакцій, що збільшує продуктивність обробки даних та скорочує час обробки.

Деякі розробники застосували підхід до масштабування Ethereum, орієнтований на зведення. На відміну від суто офчейн-рішень для масштабування (таких як сайдчейни), rollup тісно інтегрований з основним ланцюгом. Блокчейн Ethereum передає обчислення на аутсорсинг ролапам, зберігаючи при цьому розрахунки, консенсус і доступність даних. Оскільки Ethereum служить базовим рівнем для зведення L2, зведення можуть активно оптимізувати виконання за рахунок швидшого часу блоків і більших блоків без шкоди для децентралізації чи безпеки.

Функції Ethereum (базовий рівень L1) та rollup (L2) в модулярній архітектурі блокчейну

Процес розробки модульного технологічного стеку Ethereum

Процес розробки модульного технологічного стеку Ethereum виглядає наступним чином:

1. Монолітний блокчейн: Представляє собою Ethereum L1 або основний ланцюжок, який сам по собі є монолітним блокчейном.

2. Rollup: L2-рішення, які діють як рівень виконання, такі як Arbitrum і Optimism, переміщують рівень виконання з Ethereum L1, публікують кореневі дані стану та зведення та передають їх назад до Ethereum L1.

3. Модульний rollup: rollup з модульною доступністю даних.

Модульний технологічний стек Ethereum L2 може забезпечити масштабованість, зберігаючи високі рівні безпеки та децентралізації. Ця потужна комбінація надає Ethereum фундамент для більш ефективної та стійкої екосистеми блокчейн.

Монолітний блокчейн

Монолітний блокчейн - це початкова робоча форма Ethereum, яка вирішує все без використання rollups або даних розбиття. Ця монолітна архітектура забезпечує найвищий рівень безпеки, але при цьому коштує дорого й має обмежену масштабованість. Тому швидкість транзакцій головної мережі Ethereum відносно повільна, з середнім TPS лише 15-20. Наразі Ethereum поступово перетворюється в модульний блокчейн, головним чином шляхом впровадження обчислювальних центрів rollup та стратегій розбиття даних.

Rollup

Rollup - це перший технологічний прорив в модульних блокчейнах, що розширює монолітну архітектуру Ethereum, надаючи окремий шар для виконання. Rollup безпечно абстрагує виконавчий шар блокчейну в послідовника, який використовує потужні комп'ютери для упаковки та виконання кількох транзакцій перед регулярною передачею стиснених даних на головну мережу Ethereum для перевірки. Rollup може збільшити TPS від 20 до 50 разів, переміщаючи цей процес обчислення з ланцюжка Ethereum.

У поточній ситуації rollup виконує роль шару виконання, обробляючи транзакції, в той час як зовнішнє вирішення, консенсус та доступність даних віддається на аутсорсинг. Наприклад, оптимістичний rollup використовує оптимістичні віртуальні машини, а ZK rollup працює з zk EVM. Ці rollup виконують смарт-контракти та обробляють транзакції, але все ще покладаються на Ethereum для:

Розрахунок: усі транзакції rollup завершуються в Ethereum. Оптимістично налаштованим користувачам роллапів потрібно дочекатися закінчення періоду оскарження або поки транзакція не буде визнана дійсною після розрахунків щодо запобігання шахрайству. Користувачам zk rollup потрібно почекати, поки валідність буде доведена.

Узгодження та доступність даних: Rollup публікує дані про транзакції в мережу Ethereum у формі CallData, що дозволяє кому завгодно виконувати транзакції rollup та відновлювати їх стан за потреби. Оптимістичні rollups вимагають великої кількості блокового простору та 7–14-денного періоду виклику перед завершенням. Zk rollup зберігає дані, доступні для верифікації протягом 30 днів, забезпечуючи миттєве завершення, але потребує значної обчислювальної потужності для створення доказу.

Оскільки Ethereum є базовим рівнем для зведень, зведення можуть забезпечити швидший час блокування та більші блоки без шкоди для децентралізації чи безпеки. Можна сказати, що Rollup – це початок нової ери для Ethereum. Загальна кількість транзакцій Arbitrum і Optimism нещодавно перевищила кількість транзакцій на Ethereum, що відображає модульну тенденцію Ethereum.

Модульний rollup

Нові модульні ролапи виводять шар доступності даних з Ethereum. Наприклад, Mantle все ще покладається на Ethereum для вирішення та консенсусу, але використовує Mantle DA як шар доступності даних. Mantle DA виконує сортування даних та забезпечує сертифікацію даних без виконання транзакцій; виконання транзакцій ефективно передається виконавчому шару Mantle.

Раніше Ethereum був єдиною ​​рішенням для доступності даних для rollups, що призводило до викликів у сфері витрат. Доступність даних є найбільшим джерелом витрат для більшості rollups, особливо зберігання даних транзакцій на Ethereum, що може становити до 70% вартості. Більше того, ці витрати є змінними і зростають пропорційно до використання, утруднюючи значної бар'єр, коли до них приєднуються більше користувачів. До цього часу тільки великі rollups з важливими ресурсами могли вміщати більші користувацькі бази.

На щастя, речі змінюються на блокчейні Ethereum, і з'являються нові модульні рішення у вигляді шарів доступності даних для зменшення витрат на подання даних транзакцій. Основні приклади шарів доступності даних включають EigenDA, Celestia та Avail, які всі вирішують проблеми доступності даних і надають потенційні рішення для обмежень rollup.

Модульне майбутнє

Протягом останнього десятиліття галузь блокчейну часто потрапляла в пастку при вирішенні проблем масштабованості—постійно створюючи нові L1 блокчейни через високі витрати та обмеження Ethereum. Тим не менш, високі комісії Ethereum фактично не є невирішеною помилкою.

У світі, де L2 рішення стають нормою для масового прийняття, модульний блокчейн революціонізує архітектуру блокчейну, розділяючи прошарки виконання, розрахунків, консенсусу та доступності даних. Коли монолітні блокчейни мають проблеми з масштабованістю, потенціал модулярної архітектури буде відкритий.

По мірі розвитку та конкуренції шару доступності даних бар'єри для входу та створення нових ролапів значно знизяться. У найближчому майбутньому ймовірно збільшення використання додатків на стеках OP або ZK через зниження витрат на доступність даних та подальше покращення модульної функціональності.

Disclaimer：

1. Ця стаття передрукована з [chaincatcher]. Усі авторські права належать оригінальному автору [chaincatcher]. Якщо є зауваження до цього перевидання, будь ласка, зв'яжіться з Ворота Навчаннякоманда, і вони оперативно займуться цим.
2. Відповідальність за відмову: Погляди та думки, висловлені в цій статті, є виключно тими автора і не становлять жодної інвестиційної поради.
3. Переклади статті на інші мови виконуються командою Gate Learn. Якщо не зазначено інше, копіювання, поширення або плагіатування перекладених статей заборонені.