Модульные блокчейны — это блокчейны, которые сосредоточены на выполнении нескольких обязанностей и передаче остальных на аутсорсинг одному или нескольким независимым уровням. Модульные блокчейны могут использоваться для решения следующих индивидуальных или комбинированных задач:
** Исполнение: поддержка выполнения транзакций и реализация развертывания и взаимодействия со смарт-контрактами. **
**Доступность данных: Гарантия доступности данных о транзакциях. **
**Консенсус: Содержание и порядок разрешенных транзакций. **
Расчет: используется для завершения транзакций, разрешения споров, проверки доказательств и моста между различными уровнями исполнения. **
Модульные цепи, как правило, выполняют две или более взаимозависимые функции. Например, уровень доступности данных должен иметь консенсус по сортировке данных, иначе невозможно узнать, какие данные представляют правильную версию истории.
Преимущества модульной структуры блокчейна
Масштабируемость: Использование модульности в блокчейне может увеличить масштаб без введения вредных предположений о доверии.
Легко запускать новые блокчейны: используя модульную конструкцию, новые блокчейны могут быть запущены быстрее, не беспокоясь о поддержании правильности каждого аспекта архитектуры.
Гибкость: Специализированные модульные цепи предоставляют больше возможностей для компромиссов и реализации дизайна. Например, модульная блокчейн-система может включать в себя модульную цепочку, которая фокусируется на безопасности и доступности данных, в то время как другие сосредоточены на исполнении.
Недостатки модульной конструкции блокчейна
Безопасность: В отличие от монолитных цепей, модульные блокчейны не гарантируют качество собственной безопасности. Если уровни безопасности, используемые для обеспечения консенсуса и доступности данных, неэффективны, модульные блокчейны рискуют потерпеть неудачу.
Сложность: Реализация модульной структуры блокчейна создает новые сложности. Например, план сегментирования данных Ethereum основан на выборке доступности данных, чтобы гарантировать, что узлы на шарде не скрывают данные. Аналогичным образом, уровень исполнения должен создавать определенные сложные механизмы, такие как доказательства мошенничества и доказательства действительности, чтобы уровень безопасности мог гарантировать достоверность переходов между состояниями вне цепочки.
Стоимость токена: Из-за ограниченного применения нативные токены некоторых модульных блокчейнов могут быть не в состоянии поглощать ценность. Например, служебные токены, которые ориентированы исключительно на уровни консенсуса и доступности данных, используются очень мало по сравнению с уровнем исполнения, поэтому привлечь участников в такие сети также может быть сложнее.
Модульная форма Ethereum: шардинг и роллап
Как и блокчейны первого поколения, такие как Bitcoin, Ethereum изначально разрабатывался как монолитный блокчейн. Однако для повышения производительности, масштабируемости и устойчивости сети сеть Ethereum в настоящее время переходит на модульную структуру.
Шардинг — это процесс разделения системы, такой как база данных, на части для выполнения. Распределяя функции между несколькими компонентами, система достигает большей производительности и эффективности. В блокчейн-сети шардинг делит блокчейн на несколько подчейнов, которые обрабатывают деятельность разных частей сети.
В дизайне шардинга Ethereum 64 цепочки шардов будут работать параллельно. Шарды могут обрабатывать транзакции параллельно (шардинг выполнения) или их можно использовать для хранения разных частей данных блокчейна (шардинг данных). При шардинге данных узлы Ethereum будут хранить только данные, опубликованные в их цепочке шардов, в отличие от текущей структуры, которая требует, чтобы все узлы хранили одни и те же данные.
Шардинг — это модульная форма, в которой разные компоненты (цепочки шардов) выполняют разные обязанности. При шардинге данных цепочки шардов хранят разные части данных Ethereum, а выполнение шардинга позволяет каждой цепочке шардов обрабатывать свой собственный набор транзакций, увеличивая пропускную способность данных и сокращая время обработки.
Некоторые разработчики приняли подход к масштабированию Ethereum, ориентированный на роллап. В отличие от чисто оффчейн-решений для масштабирования, таких как сайдчейны, роллапы тесно интегрированы в основную цепочку. Сохраняя расчеты, консенсус и доступность данных, блокчейн Ethereum передает вычисления на аутсорсинг роллапам. Поскольку Ethereum выступает в качестве базового уровня для L2-роллапов, роллапы могут агрессивно оптимизировать выполнение с более быстрым временем блока и более крупными блоками без ущерба для децентрализации или безопасности.
Процесс разработки модульного технологического стека Ethereum
Эволюция модульного технологического стека Ethereum выглядит следующим образом:
Монолитный блокчейн: представляет собой Ethereum L1 или основную цепочку, которая сама по себе является монолитным блокчейном.
Rollup: решения L2, которые действуют как уровни исполнения, такие как Arbitrum и Optimism, перемещают уровень исполнения из Ethereum L1, публикуют корни состояния и данные свертки и передают их обратно в Ethereum L1.
Модульные накопители: Накопители с модульной доступностью данных.
Модульный стек технологий Ethereum L2 может обеспечить масштабируемость, сохраняя при этом высокий уровень безопасности и децентрализации. Эта мощная комбинация закладывает основу для того, чтобы Ethereum стал более эффективной и устойчивой экосистемой блокчейна.
Монолитный блокчейн
Монолитные блокчейны — это оригинальная форма Ethereum, где все можно обрабатывать без использования роллапов или шардинга данных. Эта монолитная архитектура является наиболее безопасной, но имеет высокую стоимость и ограниченную масштабируемость. В результате скорость транзакций в основной сети Ethereum относительно низкая, со средним значением TPS всего 15–20. В настоящее время Ethereum постепенно трансформируется в модульный блокчейн, и этот процесс осуществляется в первую очередь за счет принятия стратегий вычислений, ориентированных на роллап, и разделения данных.
Роллап
Rollup — это самый ранний технологический прорыв в модульных блокчейнах, расширяющий монолитную архитектуру Ethereum, предоставляя отдельный уровень для выполнения. Роллапы могут безопасно абстрагировать уровень выполнения блокчейна в секвенсор, т. е. использовать мощный компьютер для упаковки и выполнения нескольких транзакций перед периодической передачей сжатых данных обратно в основную сеть Ethereum для проверки. Роллапы могут увеличить TPS в 20–50 раз, переместив этот вычислительный процесс за пределы блокчейна.
В текущем сценарии свертки выступают в качестве уровня выполнения, обрабатывая транзакции и передавая на аутсорсинг расчеты, консенсус и доступность данных. Например, оптимистичные накопительные пакеты, использующие виртуальную машину Optimistic, и накопительные пакеты ZK, использующие zk EVM. Эти роллапы выполняют смарт-контракты и обрабатывают транзакции, но по-прежнему полагаются на Ethereum для следующего:
Расчеты: Все транзакции свертки завершаются на Ethereum. Пользователи оптимистичных роллапов ждут, пока не пройдет период оспаривания, или после того, как транзакция будет признана действительной после выполнения расчетов по предотвращению мошенничества. Пользователям ZK Rollup необходимо подождать, пока валидность не будет доказана.
Консенсус и доступность данных: роллапы публикуют данные о транзакциях в основной сети Ethereum в виде CallData, что позволяет любому выполнять транзакции свертки и при необходимости перестраивать их состояние. Оптимистичные роллапы требуют большого объема блочного пространства и 7–14-дневного периода тестирования. Накопители Zk хранят данные, доступные для проверки, в течение 30 дней, обеспечивая мгновенную завершенность, но требуя значительной вычислительной мощности для создания доказательств.
Используя Ethereum в качестве базового уровня для роллапов, роллапы могут обеспечить более быстрое время блокирования и более крупные блоки без ущерба для децентрализации или безопасности. Роллап можно назвать началом новой эры для Ethereum. В последнее время общее количество транзакций между Arbitrum и Optimism превысило количество транзакций на Ethereum, отражая тенденцию модульности Ethereum.
Модульные роллапы
Новые модульные накопители выводят уровень доступности данных из Ethereum. Mantle, например, по-прежнему полагается на расчеты и консенсус Ethereum, но использует Mantle DA в качестве уровня доступности данных. Mantle DA сортирует данные и предоставляет подтверждение данных, но не требует выполнения транзакции; Транзакции исполнения фактически передаются на аутсорсинг на уровень исполнения Mantle.
Ранее Ethereum был единственным решением для обеспечения доступности данных для роллапов, что приводило к проблемам с точки зрения стоимости. Доступность данных является самым большим источником затрат для большинства роллапов, особенно для хранения данных о транзакциях в Ethereum, на которые может приходиться до 70% комиссий. Более того, эта стоимость является переменной, и стоимость увеличивается пропорционально использованию, постепенно становясь существенным препятствием по мере того, как все больше и больше пользователей присоединяются. До сих пор только большие накопительные пакеты с большими ресурсами могли обслуживать большие группы пользователей.
К счастью, Ethereum меняется, и появляются новые модульные решения в виде уровней доступности данных, чтобы снизить затраты на передачу данных о транзакциях. Ключевыми примерами уровней доступности данных являются EigenDA, Celestia и Avail, каждый из которых решает проблемы доступности данных и предоставляет потенциальные решения ограничений накопительных пакетов.
Модульное будущее
За последнее десятилетие или около того пространство блокчейна часто попадало в цикл навигации по проблемам масштабируемости, постоянно создавая новые блокчейны L1 из-за высокой стоимости и ограничений Ethereum. Тем не менее, высокие комиссии Ethereum не являются неразрешимой ошибкой.
В мире, где решения L2 становятся нормой для массового внедрения, модульные блокчейны революционизируют архитектуру блокчейнов, разделяя уровни исполнения, расчетов, консенсуса и доступности данных. Когда монолитные блокчейны испытывают трудности с масштабируемостью, раскрывается потенциал модульных архитектур.
По мере развития и конкуренции уровня доступности данных барьеры для входа и барьеры для входа будут значительно снижены для новых сверток. В недалеком будущем приложения на стеке OP или ZK, вероятно, будут расти из-за снижения стоимости доступности данных и дальнейшего улучшения модульности.
Посмотреть Оригинал
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
Блокчейн Ethereum эволюционирует в сторону модульности
Автор: Ebunker, Источник: WebX Labs
Концепция модульного блокчейна
Модульные блокчейны — это блокчейны, которые сосредоточены на выполнении нескольких обязанностей и передаче остальных на аутсорсинг одному или нескольким независимым уровням. Модульные блокчейны могут использоваться для решения следующих индивидуальных или комбинированных задач:
** Исполнение: поддержка выполнения транзакций и реализация развертывания и взаимодействия со смарт-контрактами. **
**Доступность данных: Гарантия доступности данных о транзакциях. **
**Консенсус: Содержание и порядок разрешенных транзакций. **
Расчет: используется для завершения транзакций, разрешения споров, проверки доказательств и моста между различными уровнями исполнения. **
Модульные цепи, как правило, выполняют две или более взаимозависимые функции. Например, уровень доступности данных должен иметь консенсус по сортировке данных, иначе невозможно узнать, какие данные представляют правильную версию истории.
Преимущества модульной структуры блокчейна
Масштабируемость: Использование модульности в блокчейне может увеличить масштаб без введения вредных предположений о доверии.
Легко запускать новые блокчейны: используя модульную конструкцию, новые блокчейны могут быть запущены быстрее, не беспокоясь о поддержании правильности каждого аспекта архитектуры.
Гибкость: Специализированные модульные цепи предоставляют больше возможностей для компромиссов и реализации дизайна. Например, модульная блокчейн-система может включать в себя модульную цепочку, которая фокусируется на безопасности и доступности данных, в то время как другие сосредоточены на исполнении.
Недостатки модульной конструкции блокчейна
Безопасность: В отличие от монолитных цепей, модульные блокчейны не гарантируют качество собственной безопасности. Если уровни безопасности, используемые для обеспечения консенсуса и доступности данных, неэффективны, модульные блокчейны рискуют потерпеть неудачу.
Сложность: Реализация модульной структуры блокчейна создает новые сложности. Например, план сегментирования данных Ethereum основан на выборке доступности данных, чтобы гарантировать, что узлы на шарде не скрывают данные. Аналогичным образом, уровень исполнения должен создавать определенные сложные механизмы, такие как доказательства мошенничества и доказательства действительности, чтобы уровень безопасности мог гарантировать достоверность переходов между состояниями вне цепочки.
Стоимость токена: Из-за ограниченного применения нативные токены некоторых модульных блокчейнов могут быть не в состоянии поглощать ценность. Например, служебные токены, которые ориентированы исключительно на уровни консенсуса и доступности данных, используются очень мало по сравнению с уровнем исполнения, поэтому привлечь участников в такие сети также может быть сложнее.
Модульная форма Ethereum: шардинг и роллап
Как и блокчейны первого поколения, такие как Bitcoin, Ethereum изначально разрабатывался как монолитный блокчейн. Однако для повышения производительности, масштабируемости и устойчивости сети сеть Ethereum в настоящее время переходит на модульную структуру.
Шардинг — это процесс разделения системы, такой как база данных, на части для выполнения. Распределяя функции между несколькими компонентами, система достигает большей производительности и эффективности. В блокчейн-сети шардинг делит блокчейн на несколько подчейнов, которые обрабатывают деятельность разных частей сети.
В дизайне шардинга Ethereum 64 цепочки шардов будут работать параллельно. Шарды могут обрабатывать транзакции параллельно (шардинг выполнения) или их можно использовать для хранения разных частей данных блокчейна (шардинг данных). При шардинге данных узлы Ethereum будут хранить только данные, опубликованные в их цепочке шардов, в отличие от текущей структуры, которая требует, чтобы все узлы хранили одни и те же данные.
Шардинг — это модульная форма, в которой разные компоненты (цепочки шардов) выполняют разные обязанности. При шардинге данных цепочки шардов хранят разные части данных Ethereum, а выполнение шардинга позволяет каждой цепочке шардов обрабатывать свой собственный набор транзакций, увеличивая пропускную способность данных и сокращая время обработки.
Некоторые разработчики приняли подход к масштабированию Ethereum, ориентированный на роллап. В отличие от чисто оффчейн-решений для масштабирования, таких как сайдчейны, роллапы тесно интегрированы в основную цепочку. Сохраняя расчеты, консенсус и доступность данных, блокчейн Ethereum передает вычисления на аутсорсинг роллапам. Поскольку Ethereum выступает в качестве базового уровня для L2-роллапов, роллапы могут агрессивно оптимизировать выполнение с более быстрым временем блока и более крупными блоками без ущерба для децентрализации или безопасности.
Процесс разработки модульного технологического стека Ethereum
Эволюция модульного технологического стека Ethereum выглядит следующим образом:
Монолитный блокчейн: представляет собой Ethereum L1 или основную цепочку, которая сама по себе является монолитным блокчейном.
Rollup: решения L2, которые действуют как уровни исполнения, такие как Arbitrum и Optimism, перемещают уровень исполнения из Ethereum L1, публикуют корни состояния и данные свертки и передают их обратно в Ethereum L1.
Модульные накопители: Накопители с модульной доступностью данных.
Модульный стек технологий Ethereum L2 может обеспечить масштабируемость, сохраняя при этом высокий уровень безопасности и децентрализации. Эта мощная комбинация закладывает основу для того, чтобы Ethereum стал более эффективной и устойчивой экосистемой блокчейна.
Монолитный блокчейн
Монолитные блокчейны — это оригинальная форма Ethereum, где все можно обрабатывать без использования роллапов или шардинга данных. Эта монолитная архитектура является наиболее безопасной, но имеет высокую стоимость и ограниченную масштабируемость. В результате скорость транзакций в основной сети Ethereum относительно низкая, со средним значением TPS всего 15–20. В настоящее время Ethereum постепенно трансформируется в модульный блокчейн, и этот процесс осуществляется в первую очередь за счет принятия стратегий вычислений, ориентированных на роллап, и разделения данных.
Роллап
Rollup — это самый ранний технологический прорыв в модульных блокчейнах, расширяющий монолитную архитектуру Ethereum, предоставляя отдельный уровень для выполнения. Роллапы могут безопасно абстрагировать уровень выполнения блокчейна в секвенсор, т. е. использовать мощный компьютер для упаковки и выполнения нескольких транзакций перед периодической передачей сжатых данных обратно в основную сеть Ethereum для проверки. Роллапы могут увеличить TPS в 20–50 раз, переместив этот вычислительный процесс за пределы блокчейна.
В текущем сценарии свертки выступают в качестве уровня выполнения, обрабатывая транзакции и передавая на аутсорсинг расчеты, консенсус и доступность данных. Например, оптимистичные накопительные пакеты, использующие виртуальную машину Optimistic, и накопительные пакеты ZK, использующие zk EVM. Эти роллапы выполняют смарт-контракты и обрабатывают транзакции, но по-прежнему полагаются на Ethereum для следующего:
Расчеты: Все транзакции свертки завершаются на Ethereum. Пользователи оптимистичных роллапов ждут, пока не пройдет период оспаривания, или после того, как транзакция будет признана действительной после выполнения расчетов по предотвращению мошенничества. Пользователям ZK Rollup необходимо подождать, пока валидность не будет доказана.
Консенсус и доступность данных: роллапы публикуют данные о транзакциях в основной сети Ethereum в виде CallData, что позволяет любому выполнять транзакции свертки и при необходимости перестраивать их состояние. Оптимистичные роллапы требуют большого объема блочного пространства и 7–14-дневного периода тестирования. Накопители Zk хранят данные, доступные для проверки, в течение 30 дней, обеспечивая мгновенную завершенность, но требуя значительной вычислительной мощности для создания доказательств.
Используя Ethereum в качестве базового уровня для роллапов, роллапы могут обеспечить более быстрое время блокирования и более крупные блоки без ущерба для децентрализации или безопасности. Роллап можно назвать началом новой эры для Ethereum. В последнее время общее количество транзакций между Arbitrum и Optimism превысило количество транзакций на Ethereum, отражая тенденцию модульности Ethereum.
Модульные роллапы
Новые модульные накопители выводят уровень доступности данных из Ethereum. Mantle, например, по-прежнему полагается на расчеты и консенсус Ethereum, но использует Mantle DA в качестве уровня доступности данных. Mantle DA сортирует данные и предоставляет подтверждение данных, но не требует выполнения транзакции; Транзакции исполнения фактически передаются на аутсорсинг на уровень исполнения Mantle.
Ранее Ethereum был единственным решением для обеспечения доступности данных для роллапов, что приводило к проблемам с точки зрения стоимости. Доступность данных является самым большим источником затрат для большинства роллапов, особенно для хранения данных о транзакциях в Ethereum, на которые может приходиться до 70% комиссий. Более того, эта стоимость является переменной, и стоимость увеличивается пропорционально использованию, постепенно становясь существенным препятствием по мере того, как все больше и больше пользователей присоединяются. До сих пор только большие накопительные пакеты с большими ресурсами могли обслуживать большие группы пользователей.
К счастью, Ethereum меняется, и появляются новые модульные решения в виде уровней доступности данных, чтобы снизить затраты на передачу данных о транзакциях. Ключевыми примерами уровней доступности данных являются EigenDA, Celestia и Avail, каждый из которых решает проблемы доступности данных и предоставляет потенциальные решения ограничений накопительных пакетов.
Модульное будущее
За последнее десятилетие или около того пространство блокчейна часто попадало в цикл навигации по проблемам масштабируемости, постоянно создавая новые блокчейны L1 из-за высокой стоимости и ограничений Ethereum. Тем не менее, высокие комиссии Ethereum не являются неразрешимой ошибкой.
В мире, где решения L2 становятся нормой для массового внедрения, модульные блокчейны революционизируют архитектуру блокчейнов, разделяя уровни исполнения, расчетов, консенсуса и доступности данных. Когда монолитные блокчейны испытывают трудности с масштабируемостью, раскрывается потенциал модульных архитектур.
По мере развития и конкуренции уровня доступности данных барьеры для входа и барьеры для входа будут значительно снижены для новых сверток. В недалеком будущем приложения на стеке OP или ZK, вероятно, будут расти из-за снижения стоимости доступности данных и дальнейшего улучшения модульности.