Модульні блокчейни – це блокчейни, які зосереджені на виконанні кількох обов'язків, а решту передають на аутсорсинг одному або кільком незалежним рівням. Модульні блокчейни можна використовувати для вирішення наступних індивідуальних або комбінованих завдань:
**Виконання: Підтримка виконання транзакцій та реалізація розгортання та взаємодії зі смарт-контрактами. **
** Доступність даних: гарантує доступність даних про транзакції. **
**Консенсус: зміст і порядок дозволених транзакцій. **
Розрахунки: використовуються для завершення транзакцій, вирішення суперечок, перевірки доказів і мостів між різними рівнями виконання. **
Модульні ланцюги, як правило, виконують дві або більше взаємозалежних функцій. Наприклад, рівень доступності даних повинен мати консенсус щодо сортування даних, інакше неможливо дізнатися, які дані представляють правильну версію історії.
Переваги модульного дизайну блокчейну
Масштабованість: Використання модульності в блокчейні може збільшити масштаб без шкідливих припущень про довіру.
Легко запускати нові блокчейни: Використовуючи модульний дизайн, нові блокчейни можна запускати швидше, не турбуючись про правильне збереження кожного аспекту архітектури.
Гнучкість: Спеціально створені модульні ланцюги надають більше можливостей для компромісів і реалізації дизайну. Наприклад, модульна блокчейн-система може включати модульний ланцюжок, який зосереджений на безпеці та доступності даних, тоді як інші зосереджені на виконанні.
Недоліки модульного дизайну блокчейну
Безпека: На відміну від монолітних ланцюжків, модульні блокчейни не гарантують якість власної безпеки. Якщо рівні безпеки, які використовуються для обробки консенсусу та доступності даних, неефективні, модульні блокчейни піддаються ризику збою.
Складність: Реалізація модульного дизайну блокчейну вносить нову складність. Наприклад, план шардингу даних Ethereum покладається на вибірку доступності даних, щоб гарантувати, що вузли на шарді не приховують дані. Аналогічно, виконавчий рівень повинен створювати певні складні механізми, такі як докази шахрайства та докази валідності, щоб рівень безпеки міг гарантувати дійсність переходів між станами поза мережею.
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, використовуються дуже мало порівняно з рівнем виконання, тому залучити учасників до таких мереж також може бути складніше.
Модульна форма Ethereum: шардинг і згортання
Як і блокчейни першого покоління, такі як Bitcoin, Ethereum спочатку був розроблений як монолітний блокчейн. Однак, щоб підвищити продуктивність, масштабованість і стійкість мережі, мережа Ethereum в даний час переходить на модульну структуру.
Шардинг — це процес поділу системи, наприклад бази даних, на частини для запуску. Розподіляючи функції між кількома компонентами, система досягає більшої продуктивності та ефективності. У мережі блокчейн шардинг розділяє блокчейн на кілька підланцюгів, які обробляють діяльність різних частин мережі.
У дизайні шардингу Ethereum 64 ланцюжки шардів працюватимуть паралельно. Шарди можуть обробляти транзакції паралельно (шардинг виконання) або їх можна використовувати для зберігання різних частин даних блокчейну (шардинг даних). За допомогою шардингу даних вузли Ethereum зберігатимуть лише дані, опубліковані в їхньому ланцюжку сегментів – на відміну від поточної структури, яка вимагає, щоб усі вузли зберігали однакові дані.
Шардинг — це модульна форма, де різні компоненти (ланцюги сегментів даних) виконують різні обов'язки. Під час шардингу даних ланцюги сегментів даних зберігають різні частини даних Ethereum, а виконання шардингу дозволяє кожному ланцюгу сегмента сегмента обробляти власний набір транзакцій, збільшуючи пропускну здатність даних і скорочуючи час обробки.
Деякі розробники застосували підхід до масштабування Ethereum, орієнтований на зведення. На відміну від чистих офчейн-рішень для масштабування, таких як сайдчейни, ролапи тісно інтегровані в основний ланцюг. Зберігаючи розрахунки, консенсус і доступність даних, блокчейн Ethereum передає обчислення на аутсорсинг ролапам. Оскільки Ethereum діє як базовий рівень для зведення L2, ролапи можуть агресивно оптимізувати виконання за допомогою швидшого часу блоків і більших блоків без шкоди для децентралізації чи безпеки.
Процес розробки модульного технологічного стека Ethereum
Еволюція стека модульних технологій Ethereum виглядає наступним чином:
Монолітний блокчейн: він представляє Ethereum L1 або основний ланцюг, який сам по собі є монолітним блокчейном.
Rollup: L2-рішення, які діють як рівні 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.
Модульні зведення: зведені пакети з доступністю модульних даних.
Модульний стек технологій L2 Ethereum може забезпечити масштабованість, зберігаючи при цьому високий рівень безпеки та децентралізації. Ця потужна комбінація закладає основу для того, щоб Ethereum став більш ефективною та стійкою блокчейн-екосистемою.
Монолітний блокчейн
Монолітні блокчейни – це оригінальна форма Ethereum, де все може бути оброблено без використання роллапів або шардингу даних. Ця монолітна архітектура є найбезпечнішою, але має високу вартість і обмежену масштабованість. Як наслідок, швидкість транзакцій основної мережі Ethereum відносно низька, із середнім TPS лише 15–20. В даний час Ethereum поступово перетворюється в модульний блокчейн, і цей процес здійснюється в першу чергу за рахунок прийняття стратегій обчислень, орієнтованих на зведення, і шардингу даних.
Згортання
Rollup – це найраніший технологічний прорив у модульних блокчейнах, який розширює монолітну архітектуру Ethereum, надаючи окремий рівень для виконання. Rollups можуть безпечно абстрагувати рівень виконання блокчейну до секвенсера, тобто використовувати потужний комп'ютер для упаковки та виконання кількох транзакцій, перш ніж періодично передавати стислі дані назад в основну мережу Ethereum для перевірки. Зведення можуть збільшити TPS у 20–50 разів, перемістивши цей процес обчислень за межі мережі.
У поточному сценарії зведення виступають у ролі виконавчого рівня, обробляючи транзакції, одночасно передаючи розрахунки на аутсорсинг, консенсус і доступність даних. Наприклад, оптимістичні зведення, які використовують віртуальну машину Optimistic, і ZK-ролапи, які запускають zk EVM. Ці зведення виконують смарт-контракти та обробляють транзакції, але все одно покладаються на Ethereum для наступного:
Розрахунок: усі транзакції rollup завершуються в Ethereum. Користувачі оптимістичних ролапів чекають, поки пройде період оскарження, або після того, як транзакція буде визнана дійсною після того, як будуть проведені розрахунки щодо запобігання шахрайству. Користувачам ZK Rollup потрібно дочекатися підтвердження валідності.
Консенсус і доступність даних: зведення публікують дані про транзакції в основній мережі Ethereum у формі CallData, дозволяючи будь-кому виконувати транзакції зведення та перебудовувати свій стан, якщо це необхідно. До фіналізації оптимістичні зведення вимагають великого обсягу блокового простору та 7–14-денного періоду випробування. Zk-зведення зберігають дані, доступні для перевірки, протягом 30 днів, забезпечуючи миттєву остаточність, але вимагаючи значної обчислювальної потужності для створення доказів.
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. Останнім часом загальна кількість транзакцій між Arbitrum і Optimism перевищила кількість транзакцій на Ethereum, що відображає тенденцію модульності Ethereum.
Модульні зведення
Новіші модульні зведені пакети переміщують рівень доступності даних за межі Ethereum. Наприклад, Mantle все ще покладається на розрахунки та консенсус Ethereum, але використовує Mantle DA як рівень доступності даних. Mantle DA сортує дані та надає докази даних, але йому не потрібно виконувати транзакцію; Виконавчі транзакції фактично передаються на аутсорсинг виконавчому рівню Mantle.
Раніше Ethereum був єдиним рішенням для доступності даних для ролапів, що призводило до проблем з точки зору вартості. Доступність даних є найбільшим джерелом витрат для більшості ролапів, особливо зберігання даних про транзакції в Ethereum, на які може припадати до 70% комісій. Крім того, ця вартість є змінною, і вартість зростає пропорційно використанню, поступово стаючи значним бар'єром, оскільки все більше і більше користувачів приєднуються. До цього часу лише великі зведення з великими ресурсами могли вмістити більші групи користувачів.
На щастя, Ethereum змінюється, і з'являються нові модульні рішення у вигляді рівнів доступності даних, щоб зменшити витрати на подання даних про транзакції. Ключовими прикладами рівнів доступності даних є EigenDA, Celestia та Avail, які вирішують проблеми доступності даних і пропонують потенційні рішення для обмежень зведених списків.
Модульне майбутнє
За останнє десятиліття або близько того блокчейн-простір часто потрапляв у цикл навігаційних проблем масштабованості – постійно створюючи нові блокчейни L1 через високу вартість та обмеження Ethereum. Однак високі комісії Ethereum не є нерозв'язною помилкою.
У світі, де рішення L2 стають нормою для масового впровадження, модульні блокчейни революціонізують архітектуру блокчейнів, розділяючи рівні виконання, розрахунків, консенсусу та доступності даних. Коли монолітні блокчейни борються з масштабованістю, розкривається потенціал модульних архітектур.
У міру того, як рівень доступності даних розвиватиметься та конкуруватиме, бар'єри для входу та вхідні бар'єри для нових зведень будуть значно знижені. У недалекому майбутньому додатки на стеку OP або ZK, швидше за все, будуть процвітати через зниження вартості доступності даних і подальшого поліпшення модульності.
Переглянути оригінал
Ця сторінка може містити контент третіх осіб, який надається виключно в інформаційних цілях (не в якості запевнень/гарантій) і не повинен розглядатися як схвалення його поглядів компанією Gate, а також як фінансова або професійна консультація. Див. Застереження для отримання детальної інформації.
Блокчейн Ethereum еволюціонує в бік модульності
Автор: Ebunker, Джерело: WebX Labs
Концепція модульного блокчейну
Модульні блокчейни – це блокчейни, які зосереджені на виконанні кількох обов'язків, а решту передають на аутсорсинг одному або кільком незалежним рівням. Модульні блокчейни можна використовувати для вирішення наступних індивідуальних або комбінованих завдань:
**Виконання: Підтримка виконання транзакцій та реалізація розгортання та взаємодії зі смарт-контрактами. **
** Доступність даних: гарантує доступність даних про транзакції. **
**Консенсус: зміст і порядок дозволених транзакцій. **
Розрахунки: використовуються для завершення транзакцій, вирішення суперечок, перевірки доказів і мостів між різними рівнями виконання. **
Модульні ланцюги, як правило, виконують дві або більше взаємозалежних функцій. Наприклад, рівень доступності даних повинен мати консенсус щодо сортування даних, інакше неможливо дізнатися, які дані представляють правильну версію історії.
Переваги модульного дизайну блокчейну
Масштабованість: Використання модульності в блокчейні може збільшити масштаб без шкідливих припущень про довіру.
Легко запускати нові блокчейни: Використовуючи модульний дизайн, нові блокчейни можна запускати швидше, не турбуючись про правильне збереження кожного аспекту архітектури.
Гнучкість: Спеціально створені модульні ланцюги надають більше можливостей для компромісів і реалізації дизайну. Наприклад, модульна блокчейн-система може включати модульний ланцюжок, який зосереджений на безпеці та доступності даних, тоді як інші зосереджені на виконанні.
Недоліки модульного дизайну блокчейну
Безпека: На відміну від монолітних ланцюжків, модульні блокчейни не гарантують якість власної безпеки. Якщо рівні безпеки, які використовуються для обробки консенсусу та доступності даних, неефективні, модульні блокчейни піддаються ризику збою.
Складність: Реалізація модульного дизайну блокчейну вносить нову складність. Наприклад, план шардингу даних Ethereum покладається на вибірку доступності даних, щоб гарантувати, що вузли на шарді не приховують дані. Аналогічно, виконавчий рівень повинен створювати певні складні механізми, такі як докази шахрайства та докази валідності, щоб рівень безпеки міг гарантувати дійсність переходів між станами поза мережею.
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, використовуються дуже мало порівняно з рівнем виконання, тому залучити учасників до таких мереж також може бути складніше.
Модульна форма Ethereum: шардинг і згортання
Як і блокчейни першого покоління, такі як Bitcoin, Ethereum спочатку був розроблений як монолітний блокчейн. Однак, щоб підвищити продуктивність, масштабованість і стійкість мережі, мережа Ethereum в даний час переходить на модульну структуру.
Шардинг — це процес поділу системи, наприклад бази даних, на частини для запуску. Розподіляючи функції між кількома компонентами, система досягає більшої продуктивності та ефективності. У мережі блокчейн шардинг розділяє блокчейн на кілька підланцюгів, які обробляють діяльність різних частин мережі.
У дизайні шардингу Ethereum 64 ланцюжки шардів працюватимуть паралельно. Шарди можуть обробляти транзакції паралельно (шардинг виконання) або їх можна використовувати для зберігання різних частин даних блокчейну (шардинг даних). За допомогою шардингу даних вузли Ethereum зберігатимуть лише дані, опубліковані в їхньому ланцюжку сегментів – на відміну від поточної структури, яка вимагає, щоб усі вузли зберігали однакові дані.
Шардинг — це модульна форма, де різні компоненти (ланцюги сегментів даних) виконують різні обов'язки. Під час шардингу даних ланцюги сегментів даних зберігають різні частини даних Ethereum, а виконання шардингу дозволяє кожному ланцюгу сегмента сегмента обробляти власний набір транзакцій, збільшуючи пропускну здатність даних і скорочуючи час обробки.
Деякі розробники застосували підхід до масштабування Ethereum, орієнтований на зведення. На відміну від чистих офчейн-рішень для масштабування, таких як сайдчейни, ролапи тісно інтегровані в основний ланцюг. Зберігаючи розрахунки, консенсус і доступність даних, блокчейн Ethereum передає обчислення на аутсорсинг ролапам. Оскільки Ethereum діє як базовий рівень для зведення L2, ролапи можуть агресивно оптимізувати виконання за допомогою швидшого часу блоків і більших блоків без шкоди для децентралізації чи безпеки.
Процес розробки модульного технологічного стека Ethereum
Еволюція стека модульних технологій Ethereum виглядає наступним чином:
Монолітний блокчейн: він представляє Ethereum L1 або основний ланцюг, який сам по собі є монолітним блокчейном.
Rollup: L2-рішення, які діють як рівні 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.
Модульні зведення: зведені пакети з доступністю модульних даних.
Модульний стек технологій L2 Ethereum може забезпечити масштабованість, зберігаючи при цьому високий рівень безпеки та децентралізації. Ця потужна комбінація закладає основу для того, щоб Ethereum став більш ефективною та стійкою блокчейн-екосистемою.
Монолітний блокчейн
Монолітні блокчейни – це оригінальна форма Ethereum, де все може бути оброблено без використання роллапів або шардингу даних. Ця монолітна архітектура є найбезпечнішою, але має високу вартість і обмежену масштабованість. Як наслідок, швидкість транзакцій основної мережі Ethereum відносно низька, із середнім TPS лише 15–20. В даний час Ethereum поступово перетворюється в модульний блокчейн, і цей процес здійснюється в першу чергу за рахунок прийняття стратегій обчислень, орієнтованих на зведення, і шардингу даних.
Згортання
Rollup – це найраніший технологічний прорив у модульних блокчейнах, який розширює монолітну архітектуру Ethereum, надаючи окремий рівень для виконання. Rollups можуть безпечно абстрагувати рівень виконання блокчейну до секвенсера, тобто використовувати потужний комп'ютер для упаковки та виконання кількох транзакцій, перш ніж періодично передавати стислі дані назад в основну мережу Ethereum для перевірки. Зведення можуть збільшити TPS у 20–50 разів, перемістивши цей процес обчислень за межі мережі.
У поточному сценарії зведення виступають у ролі виконавчого рівня, обробляючи транзакції, одночасно передаючи розрахунки на аутсорсинг, консенсус і доступність даних. Наприклад, оптимістичні зведення, які використовують віртуальну машину Optimistic, і ZK-ролапи, які запускають zk EVM. Ці зведення виконують смарт-контракти та обробляють транзакції, але все одно покладаються на Ethereum для наступного:
Розрахунок: усі транзакції rollup завершуються в Ethereum. Користувачі оптимістичних ролапів чекають, поки пройде період оскарження, або після того, як транзакція буде визнана дійсною після того, як будуть проведені розрахунки щодо запобігання шахрайству. Користувачам ZK Rollup потрібно дочекатися підтвердження валідності.
Консенсус і доступність даних: зведення публікують дані про транзакції в основній мережі Ethereum у формі CallData, дозволяючи будь-кому виконувати транзакції зведення та перебудовувати свій стан, якщо це необхідно. До фіналізації оптимістичні зведення вимагають великого обсягу блокового простору та 7–14-денного періоду випробування. Zk-зведення зберігають дані, доступні для перевірки, протягом 30 днів, забезпечуючи миттєву остаточність, але вимагаючи значної обчислювальної потужності для створення доказів.
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. Останнім часом загальна кількість транзакцій між Arbitrum і Optimism перевищила кількість транзакцій на Ethereum, що відображає тенденцію модульності Ethereum.
Модульні зведення
Новіші модульні зведені пакети переміщують рівень доступності даних за межі Ethereum. Наприклад, Mantle все ще покладається на розрахунки та консенсус Ethereum, але використовує Mantle DA як рівень доступності даних. Mantle DA сортує дані та надає докази даних, але йому не потрібно виконувати транзакцію; Виконавчі транзакції фактично передаються на аутсорсинг виконавчому рівню Mantle.
Раніше Ethereum був єдиним рішенням для доступності даних для ролапів, що призводило до проблем з точки зору вартості. Доступність даних є найбільшим джерелом витрат для більшості ролапів, особливо зберігання даних про транзакції в Ethereum, на які може припадати до 70% комісій. Крім того, ця вартість є змінною, і вартість зростає пропорційно використанню, поступово стаючи значним бар'єром, оскільки все більше і більше користувачів приєднуються. До цього часу лише великі зведення з великими ресурсами могли вмістити більші групи користувачів.
На щастя, Ethereum змінюється, і з'являються нові модульні рішення у вигляді рівнів доступності даних, щоб зменшити витрати на подання даних про транзакції. Ключовими прикладами рівнів доступності даних є EigenDA, Celestia та Avail, які вирішують проблеми доступності даних і пропонують потенційні рішення для обмежень зведених списків.
Модульне майбутнє
За останнє десятиліття або близько того блокчейн-простір часто потрапляв у цикл навігаційних проблем масштабованості – постійно створюючи нові блокчейни L1 через високу вартість та обмеження Ethereum. Однак високі комісії Ethereum не є нерозв'язною помилкою.
У світі, де рішення L2 стають нормою для масового впровадження, модульні блокчейни революціонізують архітектуру блокчейнів, розділяючи рівні виконання, розрахунків, консенсусу та доступності даних. Коли монолітні блокчейни борються з масштабованістю, розкривається потенціал модульних архітектур.
У міру того, як рівень доступності даних розвиватиметься та конкуруватиме, бар'єри для входу та вхідні бар'єри для нових зведень будуть значно знижені. У недалекому майбутньому додатки на стеку OP або ZK, швидше за все, будуть процвітати через зниження вартості доступності даних і подальшого поліпшення модульності.