blockchain modular: soluções plugáveis ajudam a superar o desempenho
A blockchain monolítica é conhecida por sua abrangência, assumindo de forma independente todos os aspectos da rede, desde o armazenamento de dados até a validação de transações. Por outro lado, a blockchain modular, ao separar as diferentes funções da blockchain em módulos independentes, pode oferecer suporte de desempenho e uma experiência de usuário fluida em funções específicas, resolvendo, em certa medida, o problema do "triângulo impossível".
O Ethereum, como a primeira plataforma de blockchain a suportar contratos inteligentes, forneceu um solo fértil para o design modular. À medida que a tecnologia blockchain avança, o ecossistema do Bitcoin também começa a explorar a possibilidade de modularidade, adicionando novos módulos para implementar funcionalidades mais avançadas, como proteção de privacidade aprimorada, processamento de transações mais eficiente ou funcionalidades de contratos inteligentes melhoradas.
A tecnologia modular representa uma abordagem de produto mais "soulful" e plugável, onde no futuro surgirão soluções de blockchain mais flexíveis e personalizáveis, com diversos serviços e funcionalidades que podem ser facilmente inseridos e removidos como peças de Lego. Essa flexibilidade permite que os desenvolvedores construam e implementem rapidamente soluções de blockchain com base nas necessidades de cenários de aplicação específicos.
blockchain modular解析
Quando discutimos blockchain modular, devemos primeiro entender o conceito de blockchain monolítica. As cadeias monolíticas, como Bitcoin e Ethereum, são conhecidas por sua abrangência, assumindo independentemente todos os aspectos da rede, desde o armazenamento de dados até a validação de transações e a execução de contratos inteligentes. Nesse processo, a cadeia monolítica desempenha um papel multifacetado, envolvendo-se em todos os elos.
Tomando o Ethereum como exemplo, uma blockchain monolítica madura pode ser grosseiramente dividida em quatro arquiteturas:
Camada de execução
Camada de liquidação
Camada de disponibilidade de dados / Camada DA
Camada de consenso
Através desta analogia, podemos entender mais claramente como as várias arquiteturas do Blockchain trabalham em conjunto. O blockchain monolítico concentra todas as funcionalidades na mesma cadeia, enquanto o blockchain modular é um tipo novo de arquitetura Blockchain que decompõe o sistema Blockchain em vários componentes ou camadas especializadas, cada uma responsável por tratar de tarefas específicas, como consenso, disponibilidade de dados, execução e liquidação.
O blockchain modular é como um grupo de especialistas, focando na exploração profunda e na inovação tecnológica em seus respectivos campos. Este foco permite que o blockchain modular forneça desempenho e experiência do usuário excepcionais em funções específicas, por exemplo, eles conseguem oferecer velocidades de processamento de transações mais rápidas a um custo mais baixo.
Na arquitetura de nós, uma cadeia monolítica depende de nós completos, que devem baixar e processar uma cópia completa dos dados da Blockchain. Isso não só exige um alto consumo de recursos de armazenamento e computação, mas também limita a velocidade de escalabilidade da rede. Em contraste, o blockchain modular adota um design de nós leves, que precisam apenas processar informações do cabeçalho do Bloco, melhorando significativamente a velocidade das transações e a eficiência da rede.
Uma vantagem notável da blockchain modular é a sua flexibilidade e colaboração. Elas podem terceirizar funções não essenciais para outros especialistas, formando um efeito sinérgico que resulta em um aumento significativo do desempenho geral. Esta filosofia de design é semelhante a blocos de Lego, permitindo que os desenvolvedores combinem livremente diferentes módulos de acordo com as necessidades do projeto, criando soluções diversificadas.
Apesar de as cadeias monolíticas terem vantagens em termos de controle global, segurança e estabilidade, elas também enfrentam desafios em escalabilidade, dificuldade de atualização e adaptação a novas necessidades. O blockchain modular destaca-se pela sua elevada flexibilidade e personalização, simplificando o processo de criação e otimização de novas blockchains.
No entanto, a blockchain modular também enfrenta desafios próprios. A sua arquitetura complexa aumenta a carga de trabalho dos desenvolvedores em termos de design, desenvolvimento e manutenção. Como uma tecnologia emergente, a blockchain modular ainda não passou por testes de segurança abrangentes e pela prova das flutuações de mercado, e a sua estabilidade e segurança a longo prazo ainda precisam de mais validação.
Vantagens do blockchain modular
Por que a tecnologia de blockchain modular está recebendo ampla atenção e é prevista como "tendência futura"? Isso está intimamente relacionado à famosa teoria do "triângulo impossível" no campo do blockchain.
O "triângulo impossível" da Blockchain refere-se à dificuldade de uma rede de blockchain em alcançar o estado ótimo nas três propriedades centrais de segurança, descentralização e escalabilidade ao mesmo tempo.
A escalabilidade refere-se à capacidade da rede de processar um grande número de transações e de manter uma operação eficiente e de baixo custo à medida que o número de usuários e transações aumenta. Geralmente é medida através do TPS (transações por segundo) e da latência (tempo necessário para a confirmação da transação).
A segurança envolve o custo e a dificuldade de proteger a rede blockchain contra ataques. Por exemplo, o mecanismo POW do Bitcoin exige que o atacante tenha mais de 51% do poder de hash da rede, enquanto o mecanismo POS do Ethereum requer que mais de ⅓ dos nós colaborem.
A descentralização descreve o funcionamento da rede que não depende de um único nó central, mas é distribuído por vários nós; quanto mais nós houver e mais ampla for a distribuição geográfica, maior será o grau de descentralização da rede.
O ponto central do "triângulo impossível" é que é difícil para um sistema de blockchain otimizar essas três características ao mesmo tempo. Por exemplo: entre várias blockchains públicas, o Bitcoin e o Ethereum se destacam em descentralização e segurança devido à sua ampla distribuição de nós e número suficiente de nós.
No entanto, eles sacrificaram certa escalabilidade, resultando em velocidades de transação mais lentas e taxas de transação mais altas: o tempo de geração de blocos do Bitcoin é de cerca de 10 minutos, o TPS do Ethereum é de aproximadamente 13, e durante picos de volume de transação, as taxas de transação do Ethereum podem chegar a centenas de dólares.
É neste contexto que a tecnologia de blockchain modular surge, resolvendo os desafios de escalabilidade e custo de transação das blockchains tradicionais, ao distribuir funções diferentes em módulos especializados. Por exemplo, a Lightning Network do Bitcoin e a tecnologia Rollup do Ethereum são manifestações do pensamento modular.
As vantagens do blockchain modular residem na sua arquitetura em camadas, permitindo que cada camada seja otimizada para necessidades específicas. A camada de dados pode concentrar-se no armazenamento e validação de dados, enquanto a camada de execução pode lidar com a lógica de contratos inteligentes. Esta separação não só melhora o desempenho e a eficiência, mas também promove a interoperabilidade entre diferentes Blocos, fornecendo uma base para a construção de um ecossistema aberto e interconectado.
Em suma, a tecnologia blockchain modular oferece uma nova abordagem para resolver as limitações das blockchains públicas tradicionais. Ela alcança maior escalabilidade e menores custos de transação, mantendo a descentralização e a segurança, e tem um significado profundo para a ampla aplicação e desenvolvimento a longo prazo da tecnologia Blockchain.
blockchain modular projeto análise
O blockchain modular, de acordo com suas características de arquitetura, pode ser dividido em diferentes tipos. Entre esses tipos, a camada de disponibilidade de dados e a camada de consenso, devido à sua estreita interdependência, costumam ser projetadas como um todo unificado. Isso ocorre porque, quando os nós recebem dados de transação, geralmente também determinam a ordem das transações, que é o núcleo da segurança e da imutabilidade do blockchain.
Com base nesses princípios de design, podemos entender os diferentes projetos de blockchain modular a partir de três aspectos: camada de execução, camada de disponibilidade de dados e camada de consenso e camada de liquidação.
Camada de Execução: Layer 2
A tecnologia Layer 2, como uma extensão da camada de execução na arquitetura da Blockchain, é uma manifestação do conceito de blockchain modular. Ela se dedica a melhorar a escalabilidade da cadeia principal através da construção de redes, sistemas ou tecnologias off-chain sobre a Blockchain subjacente.
As soluções Layer 2 permitem processar transações de forma mais rápida e com maior custo-benefício, mantendo a segurança e a descentralização da blockchain subjacente. De acordo com o painel dune criado por @0xning, pode-se ver que a proporção de gas consumido para validação e liquidação Layer 2 no ecossistema Ethereum é, em média, inferior a 10%, economizando significativamente os custos de transação dos usuários.
A tecnologia Rollup é atualmente a solução mais popular de Layer 2, e seu conceito central é "execução off-chain, validação on-chain", onde os cálculos e outras tarefas são executados off-chain e, em seguida, os dados do calldata são enviados de volta para a mainnet.
execução off-chain
No modelo Rollup, as transações são executadas fora da cadeia, enquanto a blockchain subjacente é responsável apenas por validar as provas de transação nos contratos inteligentes e armazenar os dados de transação originais. Este design alivia significativamente a carga computacional da cadeia principal, reduzindo as necessidades de armazenamento, permitindo assim um processamento de transações mais eficiente.
Para reduzir ainda mais os custos, o Rollup adotou a tecnologia de empacotamento de transações. Pode-se compará-lo ao agrupamento de mercadorias na logística; enviar cada mercadoria individualmente geraria altos custos de frete. A tecnologia Rollup, ao empacotar várias transações juntas, requer apenas um "transporte", reduzindo significativamente o custo de cada transação.
verificação em blockchain
A verificação em cadeia é a chave para a segurança das redes Layer 2. As redes Layer 2 devem fornecer provas criptográficas para resolver potenciais divergências na blockchain subjacente. Atualmente, os dois principais mecanismos de prova são a prova de erro e a prova de validade, que sustentam, respetivamente, os Optimistic Rollups e os ZK Rollups.
Prova de erro dos Optimistic Rollups
Os Optimistic Rollups adotam uma suposição otimista de que todas as transações são válidas por padrão, a menos que haja provas claras de erro. Este modelo depende da prova de erro (prova de fraude) durante o período de desafio, onde qualquer participante da rede pode apresentar provas para contestar o estado do contrato inteligente, garantindo a justiça e a transparência da rede.
De acordo com os dados da L2BEAT, atualmente existem 16 Layer 2 que utilizam o mecanismo de Optimistic Rollups, como: uma plataforma de negociação, uma plataforma, Base, Blast, entre outros.
Prova de validade dos ZK Rollups
Ao contrário dos Optimistic Rollups, os ZK Rollups adotam uma abordagem mais cautelosa, exigindo que todas as transações sejam validadas antes de serem aceites. Este mecanismo de prova é semelhante a um processo de verificação, garantindo que cada transação e cálculo na rede Layer 2 sejam precisos.
Em resumo, a prova de validade é a pedra angular dos ZK-Rollups, exigindo que cada lote de transações venha acompanhado da prova correspondente, garantindo assim que os contratos inteligentes na blockchain subjacente possam verificar e aprovar as alterações de estado. Para os nós de validação, os ZK Rollups oferecem um mecanismo de liquidação sem erros, uma vez que cada transação deve passar por uma rigorosa validação de validade.
De acordo com os dados da L2BEAT, atualmente existem 11 Layer 2 que utilizam a mecânica ZK Rollups, como: Linea, Starknet, algum DEX, etc.
camada de disponibilidade de dados
Celestia
Celestia, como pioneira no campo das blockchains modulares, é essencialmente uma camada de disponibilidade de dados que fornece uma base sólida para o desenvolvimento de dApps e Rollups. Ao implantar na camada de disponibilidade de dados e na camada de consenso da Celestia, os desenvolvedores de aplicativos podem se concentrar na otimização da lógica de execução, deixando a complexidade da disponibilidade de dados e dos mecanismos de consenso para a Celestia.
A arquitetura do Celestia foi projetada para fornecer soluções diversificadas para a expansão modular, e sua estrutura é composta principalmente por três tipos:
Rollup soberano: Celestia fornece uma camada de disponibilidade de dados e uma camada de consenso, enquanto a camada de liquidação e a camada de execução são implementadas de forma independente por suas respectivas cadeias soberanas.
Rollup de liquidação (por exemplo, projeto Cevmos): com base na camada de DA e consenso fornecida pela Celestia, o Cevmos oferece serviços de camada de liquidação, enquanto a cadeia de aplicativos assume o papel da camada de execução.
Celestium: A camada de disponibilidade de dados é responsabilidade da Celestia, enquanto a camada de consenso e a camada de liquidação dependem da poderosa rede do Ethereum, a cadeia de aplicação continua a focar na camada de execução.
blockchain modular: uma nova solução para resolver o dilema triplo
blockchain modular: soluções plugáveis ajudam a superar o desempenho
A blockchain monolítica é conhecida por sua abrangência, assumindo de forma independente todos os aspectos da rede, desde o armazenamento de dados até a validação de transações. Por outro lado, a blockchain modular, ao separar as diferentes funções da blockchain em módulos independentes, pode oferecer suporte de desempenho e uma experiência de usuário fluida em funções específicas, resolvendo, em certa medida, o problema do "triângulo impossível".
O Ethereum, como a primeira plataforma de blockchain a suportar contratos inteligentes, forneceu um solo fértil para o design modular. À medida que a tecnologia blockchain avança, o ecossistema do Bitcoin também começa a explorar a possibilidade de modularidade, adicionando novos módulos para implementar funcionalidades mais avançadas, como proteção de privacidade aprimorada, processamento de transações mais eficiente ou funcionalidades de contratos inteligentes melhoradas.
A tecnologia modular representa uma abordagem de produto mais "soulful" e plugável, onde no futuro surgirão soluções de blockchain mais flexíveis e personalizáveis, com diversos serviços e funcionalidades que podem ser facilmente inseridos e removidos como peças de Lego. Essa flexibilidade permite que os desenvolvedores construam e implementem rapidamente soluções de blockchain com base nas necessidades de cenários de aplicação específicos.
blockchain modular解析
Quando discutimos blockchain modular, devemos primeiro entender o conceito de blockchain monolítica. As cadeias monolíticas, como Bitcoin e Ethereum, são conhecidas por sua abrangência, assumindo independentemente todos os aspectos da rede, desde o armazenamento de dados até a validação de transações e a execução de contratos inteligentes. Nesse processo, a cadeia monolítica desempenha um papel multifacetado, envolvendo-se em todos os elos.
Tomando o Ethereum como exemplo, uma blockchain monolítica madura pode ser grosseiramente dividida em quatro arquiteturas:
Através desta analogia, podemos entender mais claramente como as várias arquiteturas do Blockchain trabalham em conjunto. O blockchain monolítico concentra todas as funcionalidades na mesma cadeia, enquanto o blockchain modular é um tipo novo de arquitetura Blockchain que decompõe o sistema Blockchain em vários componentes ou camadas especializadas, cada uma responsável por tratar de tarefas específicas, como consenso, disponibilidade de dados, execução e liquidação.
O blockchain modular é como um grupo de especialistas, focando na exploração profunda e na inovação tecnológica em seus respectivos campos. Este foco permite que o blockchain modular forneça desempenho e experiência do usuário excepcionais em funções específicas, por exemplo, eles conseguem oferecer velocidades de processamento de transações mais rápidas a um custo mais baixo.
Na arquitetura de nós, uma cadeia monolítica depende de nós completos, que devem baixar e processar uma cópia completa dos dados da Blockchain. Isso não só exige um alto consumo de recursos de armazenamento e computação, mas também limita a velocidade de escalabilidade da rede. Em contraste, o blockchain modular adota um design de nós leves, que precisam apenas processar informações do cabeçalho do Bloco, melhorando significativamente a velocidade das transações e a eficiência da rede.
Uma vantagem notável da blockchain modular é a sua flexibilidade e colaboração. Elas podem terceirizar funções não essenciais para outros especialistas, formando um efeito sinérgico que resulta em um aumento significativo do desempenho geral. Esta filosofia de design é semelhante a blocos de Lego, permitindo que os desenvolvedores combinem livremente diferentes módulos de acordo com as necessidades do projeto, criando soluções diversificadas.
Apesar de as cadeias monolíticas terem vantagens em termos de controle global, segurança e estabilidade, elas também enfrentam desafios em escalabilidade, dificuldade de atualização e adaptação a novas necessidades. O blockchain modular destaca-se pela sua elevada flexibilidade e personalização, simplificando o processo de criação e otimização de novas blockchains.
No entanto, a blockchain modular também enfrenta desafios próprios. A sua arquitetura complexa aumenta a carga de trabalho dos desenvolvedores em termos de design, desenvolvimento e manutenção. Como uma tecnologia emergente, a blockchain modular ainda não passou por testes de segurança abrangentes e pela prova das flutuações de mercado, e a sua estabilidade e segurança a longo prazo ainda precisam de mais validação.
Vantagens do blockchain modular
Por que a tecnologia de blockchain modular está recebendo ampla atenção e é prevista como "tendência futura"? Isso está intimamente relacionado à famosa teoria do "triângulo impossível" no campo do blockchain.
O "triângulo impossível" da Blockchain refere-se à dificuldade de uma rede de blockchain em alcançar o estado ótimo nas três propriedades centrais de segurança, descentralização e escalabilidade ao mesmo tempo.
O ponto central do "triângulo impossível" é que é difícil para um sistema de blockchain otimizar essas três características ao mesmo tempo. Por exemplo: entre várias blockchains públicas, o Bitcoin e o Ethereum se destacam em descentralização e segurança devido à sua ampla distribuição de nós e número suficiente de nós.
No entanto, eles sacrificaram certa escalabilidade, resultando em velocidades de transação mais lentas e taxas de transação mais altas: o tempo de geração de blocos do Bitcoin é de cerca de 10 minutos, o TPS do Ethereum é de aproximadamente 13, e durante picos de volume de transação, as taxas de transação do Ethereum podem chegar a centenas de dólares.
É neste contexto que a tecnologia de blockchain modular surge, resolvendo os desafios de escalabilidade e custo de transação das blockchains tradicionais, ao distribuir funções diferentes em módulos especializados. Por exemplo, a Lightning Network do Bitcoin e a tecnologia Rollup do Ethereum são manifestações do pensamento modular.
As vantagens do blockchain modular residem na sua arquitetura em camadas, permitindo que cada camada seja otimizada para necessidades específicas. A camada de dados pode concentrar-se no armazenamento e validação de dados, enquanto a camada de execução pode lidar com a lógica de contratos inteligentes. Esta separação não só melhora o desempenho e a eficiência, mas também promove a interoperabilidade entre diferentes Blocos, fornecendo uma base para a construção de um ecossistema aberto e interconectado.
Em suma, a tecnologia blockchain modular oferece uma nova abordagem para resolver as limitações das blockchains públicas tradicionais. Ela alcança maior escalabilidade e menores custos de transação, mantendo a descentralização e a segurança, e tem um significado profundo para a ampla aplicação e desenvolvimento a longo prazo da tecnologia Blockchain.
blockchain modular projeto análise
O blockchain modular, de acordo com suas características de arquitetura, pode ser dividido em diferentes tipos. Entre esses tipos, a camada de disponibilidade de dados e a camada de consenso, devido à sua estreita interdependência, costumam ser projetadas como um todo unificado. Isso ocorre porque, quando os nós recebem dados de transação, geralmente também determinam a ordem das transações, que é o núcleo da segurança e da imutabilidade do blockchain.
Com base nesses princípios de design, podemos entender os diferentes projetos de blockchain modular a partir de três aspectos: camada de execução, camada de disponibilidade de dados e camada de consenso e camada de liquidação.
Camada de Execução: Layer 2
A tecnologia Layer 2, como uma extensão da camada de execução na arquitetura da Blockchain, é uma manifestação do conceito de blockchain modular. Ela se dedica a melhorar a escalabilidade da cadeia principal através da construção de redes, sistemas ou tecnologias off-chain sobre a Blockchain subjacente.
As soluções Layer 2 permitem processar transações de forma mais rápida e com maior custo-benefício, mantendo a segurança e a descentralização da blockchain subjacente. De acordo com o painel dune criado por @0xning, pode-se ver que a proporção de gas consumido para validação e liquidação Layer 2 no ecossistema Ethereum é, em média, inferior a 10%, economizando significativamente os custos de transação dos usuários.
A tecnologia Rollup é atualmente a solução mais popular de Layer 2, e seu conceito central é "execução off-chain, validação on-chain", onde os cálculos e outras tarefas são executados off-chain e, em seguida, os dados do calldata são enviados de volta para a mainnet.
execução off-chain
No modelo Rollup, as transações são executadas fora da cadeia, enquanto a blockchain subjacente é responsável apenas por validar as provas de transação nos contratos inteligentes e armazenar os dados de transação originais. Este design alivia significativamente a carga computacional da cadeia principal, reduzindo as necessidades de armazenamento, permitindo assim um processamento de transações mais eficiente.
Para reduzir ainda mais os custos, o Rollup adotou a tecnologia de empacotamento de transações. Pode-se compará-lo ao agrupamento de mercadorias na logística; enviar cada mercadoria individualmente geraria altos custos de frete. A tecnologia Rollup, ao empacotar várias transações juntas, requer apenas um "transporte", reduzindo significativamente o custo de cada transação.
verificação em blockchain
A verificação em cadeia é a chave para a segurança das redes Layer 2. As redes Layer 2 devem fornecer provas criptográficas para resolver potenciais divergências na blockchain subjacente. Atualmente, os dois principais mecanismos de prova são a prova de erro e a prova de validade, que sustentam, respetivamente, os Optimistic Rollups e os ZK Rollups.
Prova de erro dos Optimistic Rollups
Os Optimistic Rollups adotam uma suposição otimista de que todas as transações são válidas por padrão, a menos que haja provas claras de erro. Este modelo depende da prova de erro (prova de fraude) durante o período de desafio, onde qualquer participante da rede pode apresentar provas para contestar o estado do contrato inteligente, garantindo a justiça e a transparência da rede.
De acordo com os dados da L2BEAT, atualmente existem 16 Layer 2 que utilizam o mecanismo de Optimistic Rollups, como: uma plataforma de negociação, uma plataforma, Base, Blast, entre outros.
Prova de validade dos ZK Rollups
Ao contrário dos Optimistic Rollups, os ZK Rollups adotam uma abordagem mais cautelosa, exigindo que todas as transações sejam validadas antes de serem aceites. Este mecanismo de prova é semelhante a um processo de verificação, garantindo que cada transação e cálculo na rede Layer 2 sejam precisos.
Em resumo, a prova de validade é a pedra angular dos ZK-Rollups, exigindo que cada lote de transações venha acompanhado da prova correspondente, garantindo assim que os contratos inteligentes na blockchain subjacente possam verificar e aprovar as alterações de estado. Para os nós de validação, os ZK Rollups oferecem um mecanismo de liquidação sem erros, uma vez que cada transação deve passar por uma rigorosa validação de validade.
De acordo com os dados da L2BEAT, atualmente existem 11 Layer 2 que utilizam a mecânica ZK Rollups, como: Linea, Starknet, algum DEX, etc.
camada de disponibilidade de dados
Celestia
Celestia, como pioneira no campo das blockchains modulares, é essencialmente uma camada de disponibilidade de dados que fornece uma base sólida para o desenvolvimento de dApps e Rollups. Ao implantar na camada de disponibilidade de dados e na camada de consenso da Celestia, os desenvolvedores de aplicativos podem se concentrar na otimização da lógica de execução, deixando a complexidade da disponibilidade de dados e dos mecanismos de consenso para a Celestia.
A arquitetura do Celestia foi projetada para fornecer soluções diversificadas para a expansão modular, e sua estrutura é composta principalmente por três tipos:
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