модульний блокчейн: еволюція інфраструктури наступного покоління Web3

модульний блокчейн як нове покоління інфраструктури Блокчейн, сприяє еволюції екосистеми Web3. Він переосмислює багатошарову архітектуру Блокчейн, поділяючи різні функції на незалежні модулі, що забезпечує вищу продуктивність і гнучкість. Хоча модульний Блокчейн став новим гарячим наративом, це не означає, що традиційні монолітні Блокчейн будуть замінені. Навпаки, обидва вони взаємодоповнюватимуть один одного, спільно підтримуючи екосистему Web3 наступного мільярда користувачів.

Щоб зрозуміти модульний блокчейн, можна підійти з точки зору транзакцій і даних блоків, розділивши його на кілька ключових модулів: шар виконання, шар доступності даних, шар консенсусу та шар розрахунків:

• Виконавчий рівень відповідає за пакетну обробку та обчислення транзакцій, виступаючи піонером у масштабуванні монолітного Блокчейн та аутсорсингу обчислень.
• Шар доступності даних не лише знижує витрати на зберігання даних, а й забезпечує верифікацію доступності даних під захистом шару консенсусу.
• Консенсусний шар прагне повторного використання децентралізованого механізму консенсусу для створення абсолютно нової децентралізованої структури.
• Рівень розрахунків оптимізує відповідність та зв'язок між активами рахунку та торговими потоками.

Розвиток та виклики монолітного блокчейну

Народження біткоїна ознаменувало появу децентралізованої електронної грошової системи, що дало людям змогу усвідомити технологію Блокчейн та механізм консенсусу Proof of Work. Після цього Ефіріум як платформа для смарт-контрактів продемонстрував широкий потенціал Блокчейн у фінансах, соціальних мережах, іграх та інших сферах. Хоча технологія Блокчейн все ще на стадії становлення, її потенціал є величезним.

Наразі основні публічні блокчейни можна назвати монолітними блокчейнами, які використовують транзакції як носій, зберігаючи ефективні транзакції через блоки та покладаючись на певний механізм консенсусу для досягнення децентралізованої, бездоверчої розподіленої бухгалтерської мережі. Монолітні блокчейни можуть самостійно будувати повноцінну екосистему, але в міру розвитку вони також зіткнуться з проблемами, такими як блокування транзакцій, зростання витрат і високі бар'єри для участі.

Щоб вирішити обмеження монолітного Блоку, в індустрії було проведено широке дослідження, включаючи технологічні рішення, такі як канали стану, бічні ланцюги, Rollup, легкі вузли, шардінг, модульний блокчейн тощо. Ці дослідження постійно оптимізують стек технологій Блокчейн, підвищуючи ступінь поширеності Блокчейн.

Визначення та архітектура модульного блокчейну

модульний блокчейн через ідеї агрегації та комбінування, переосмислює ієрархічну архітектуру блокчейн, розділяючи її на незалежні та комбіновані модулі. Така архітектура не лише підвищує продуктивність у різних аспектах, але й може задовольнити різноманітні сценарії застосування.

З точки зору користувача, другий рівень мережі Ethereum Arbitrum може допомогти нам наочно зрозуміти архітектуру модульного блокчейну:

• Користувацькі транзакції обробляються секвенсорами другого рівня, а не безпосередньо взаємодіють з мережею першого рівня.
• Секвенсор стискає пакетні дані транзакцій і відправляє їх до мережі першого рівня
• Одночасно впорядковуючи транзакції, обчислюючи зміни стану, надсилайте результати до мережі другого рівня для розрахунку.

Таким чином, ми можемо чітко зрозуміти функції виконувального рівня, рівня доступності даних, рівня консенсусу та рівня розрахунків:

• Виконавчий рівень: секвенсор обробляє транзакції, включаючи стиснення даних та обчислення стану
• Шар доступних даних: шар мережевого сховища, що підтримує стиснуті транзакційні дані виконавчого шару
• Шар консенсусу: забезпечує безпеку шару виконання на шарі доступності даних і шарі розрахунків
• Рівень розрахунків: підтвердження остаточності зміни статусу

Продукти та розвиток виконавчого рівня

Перед появою продуктів виконавчого рівня, галузь постійно шукала способи покращення торгової продуктивності Блокчейн. Крім оптимізації самої монолітної ланцюга, екосистема Ethereum розвинула рішення Layer2 на основі Rollup, такі як Optimism, Arbitrum та інші оптимістичні Rollup, а також Starknet, zkSync та інші ZK Rollup.

З розвитком Layer2, концепція виконавчого шару була офіційно запропонована. Не лише Ethereum, інші публічні блокчейни також розробляють свої рішення Rollup. Це призвело до нової ситуації, в якій одночасно існують кілька блокчейнів та виконавчих шарів, а також викликало нові проблеми, такі як розрив в еко-системі та високі витрати на операції для користувачів.

Для цього з'явилися продукти Rollup як послуга, такі як Sovereign Labs, Stackr Labs тощо. Ці продукти побудували деревоподібну архітектуру виконання з одним Hub і кількома Rollup.

Хоча продукти рівня виконання досягли значного прогресу, все ще існує багато викликів, які потрібно вирішити, такі як проблеми з децентралізованими секвенсерами, zkEVM та паралельними транзакціями.

Розвиток шару доступності даних

З ростом користувачів Блокчейн та смарт-контрактів, обсяги даних на ланцюгу зростають експоненціально. Для повних вузлів Ethereum вже потрібно 800 ГБ+ місця для зберігання, а для архівних вузлів ще більше - 13 ТБ+. Ефективне та дешеве зберігання і обробка величезних обсягів даних Блокчейн стає ключовою проблемою.

Ранні біткоїни вирішували проблеми з膨膨 за допомогою рішень, таких як Reclaiming Disk Space та SPV. Ефіріум досліджував рішення, такі як Stateless Ethereum. З розвитком продуктів рівня виконання концепція доступності даних розширюється, підкреслюючи перевірку дійсності транзакцій за умов неповної синхронізації даних.

Ефіріум як основний шар виконання має проблеми з високими витратами на операції та обмеженою ємністю. З цією метою було запропоновано вдосконалення, такі як EIP-4844. Інші спеціалізовані продукти DA, такі як Celestia, Polygon Avail, досягли успіху в аспектах вибірки та кодування. Крім того, є продукти зберігання, такі як Greenfield, Arweave.

Розвиток шару консенсусу

Блокчейн мережа потребує потужного механізму консенсусу для забезпечення права власності на активи. В даний час основні механізми PoW і PoS мають свої переваги та недоліки, і їх важко інтегрувати між ланцюгами.

PoW стикається з ризиком атак на обчислювальну потужність, новим ланцюгам потрібно довго накопичувати потужність або використовувати спільне видобування. Але спільне видобування може призвести до конфлікту інтересів, як у випадку з Namecoin. Quai Network та інші намагаються реалізувати рідне багатоланцюгове спільне PoW, але все ще важко досягти повторного використання консенсусу.

Механізм PoS залежить від вартості прав власності, але вартість створення набору валідаторів є високою. Cosmos і Polkadot досліджували такі рішення, як спільна безпека та паралельні блоки. Механізм PoS в Ethereum після злиття створив умови для повторного використання ресурсів консенсусу.

Проекти, такі як EigenLayer, досліджують, як повторно використовувати стейкінгові активи Ethereum для захисту інших мереж через Restaking та інші способи. Ліквідні стейкінгові деривативи також забезпечують потенційні ресурси для продуктів рівня консенсусу.

Висновок

модульний блокчейн запозичив ідеї мікросервісної архітектури, розділивши функції блокчейну на незалежні модулі. Наразі всі рівні швидко розвиваються, і в майбутньому очікується, що гнучка комбінація звільнить більше потенціалу. Незважаючи на те, що все ще існують виклики, модульний блокчейн стає важливим напрямком для просування прогресу технології блокчейн, і має потенціал принести більше інновацій та можливостей для екосистеми Web3.