модульний блокчейн: модульні рішення допомагають досягти прориву в продуктивності

Монолітний блокчейн відомий своєю універсальністю, самостійно виконуючи всі аспекти мережі, від зберігання даних до перевірки транзакцій тощо. А модульний блокчейн, розділяючи різні функції блокчейну на незалежні модулі, може забезпечити підтримку продуктивності та плавний користувацький досвід для специфічних функцій, у певній мірі вирішуючи проблему "неможливого трикутника".

Ефіріум, як перша блокчейн-платформа, що підтримує смарт-контракти, забезпечив родючий ґрунт для модульного дизайну. З розвитком технології блокчейн екосистема Bitcoin також почала досліджувати модульні можливості, додаючи нові модулі для реалізації більш просунутих функцій, таких як покращена конфіденційність, більш ефективна обробка транзакцій або розширені функції смарт-контрактів.

Модульна технологія представляє собою більш "духовну" концепцію продукції з можливістю підключення, в майбутньому з'являться більш гнучкі та налаштовувані Блокчейн-рішення, різні сервіси та функції можна буде легко вставляти та виймати, як Lego. Ця гнучкість дозволяє розробникам швидко створювати та впроваджувати Блокчейн-рішення відповідно до вимог конкретних сценаріїв застосування.

Аналіз модульного блокчейну

Коли ми обговорюємо модульний блокчейн, спочатку потрібно зрозуміти концепцію монолітного блокчейну. Монолітні ланцюги, такі як Біткоїн, Ефіріум та інші, славляться своєю універсальністю, незалежно виконуючи всі аспекти мережі, від зберігання даних до верифікації транзакцій, а також виконання смарт-контрактів. У цьому процесі монолітний ланцюг виконує роль універсала, охоплюючи всі етапи.

Як приклад Ethereum, зріла монолітна Блокчейн зазвичай може бути умовно поділена на чотири архітектури:

• Виконавчий рівень
• Рівень розрахунків
• Шар доступності даних/ DA шар
• Шар консенсусу

Через цю аналогію ми можемо чіткіше зрозуміти, як різні архітектури Блокчейн співпрацюють. Монолітний Блокчейн - це концентрація всіх функцій на одному ланцюзі, тоді як модульний блокчейн є новим типом архітектури Блокчейн, який розділяє систему Блокчейн на кілька спеціалізованих компонентів або рівнів, кожен з яких відповідає за виконання певних завдань, таких як консенсус, доступність даних, виконання та розрахунок.

модульний блокчейн像一群 експертів，зосереджених на глибокому дослідженні та технічних інноваціях у своїх галузях. Це зосередження дозволяє модульному блокчейну забезпечувати видатну продуктивність та користувацький досвід у певних функціях, наприклад, вони можуть забезпечити швидшу обробку транзакцій з нижчими витратами.

У контексті архітектури вузлів монолітний блокчейн залежить від повних вузлів, які повинні завантажувати та обробляти повні копії даних блокчейну. Це не лише висуває високі вимоги до зберігання та обчислювальних ресурсів, але й обмежує швидкість розширення мережі. На відміну від цього, модульний блокчейн використовує дизайн легких вузлів, які повинні обробляти лише інформацію заголовка блоку, що значно підвищує швидкість транзакцій та ефективність мережі.

Однією з помітних переваг модульного блокчейну є його гнучкість і співпраця. Вони можуть передавати неосновні функції іншим експертам, формуючи синергію для досягнення значного підвищення загальної продуктивності. Ця філософія дизайну подібна до конструктора LEGO, що дозволяє розробникам вільно комбінувати різні модулі відповідно до вимог проекту, створюючи різноманітні рішення.

Хоча монолітні блоки мають переваги в глобальному контролі, безпеці та стабільності, вони також стикаються з проблемами масштабованості, складності оновлення та адаптації до нових вимог. Модульний блокчейн виділяється своєю високою гнучкістю та можливістю налаштування, спрощуючи процес створення та оптимізації нових блокчейнів.

Однак, модульний блокчейн також стикається з його власними викликами. Його складна архітектура збільшує навантаження на розробників у процесі проектування, розробки та підтримки. Як нова технологія, модульний блокчейн ще не пройшов всебічного тестування на безпеку та випробувань ринковими коливаннями, його довгострокова стабільність та безпека все ще потребують подальшої перевірки.

Переваги модульного блокчейну

Чому модульна блокчейн-технологія викликає широкий інтерес і передбачена як "майбутня тенденція"? Це тісно пов'язано з відомою теорією "неможливого трикутника" в сфері блокчейн.

"Неможливий трикутник" блокчейну вказує на те, що блокчейн-мережа важко досягти оптимального стану в безпеці, децентралізації та масштабованості одночасно.

• Масштабованість зосереджується на здатності мережі обробляти велику кількість транзакцій і підтримувати ефективну, низькозатратну роботу під час зростання кількості користувачів та обсягу транзакцій. Зазвичай оцінюється за допомогою TPS (кількість транзакцій на секунду) та затримки (час, необхідний для підтвердження транзакції).
• Безпека стосується витрат і складності захисту Блокчейн-мережі від атак. Наприклад, механізм POW біткоїна вимагає, щоб зловмисник володів понад 51% обчислювальної потужності мережі, тоді як механізм POS ефіріуму вимагає, щоб понад ⅓ вузлів змовились.
• Децентралізація описує роботу мережі, яка не залежить від єдиного центрального вузла, а розподілена серед численних вузлів. Чим більше вузлів і чим ширше географічне розподілення, тим вищий рівень децентралізації мережі.

Основна ідея "неможливого трикутника" полягає в тому, що блокчейн-система важко оптимізувати за всіма трьома характеристиками. Наприклад, серед багатьох публічних блокчейнів, Біткойн та Ефір виділяються своєю широкою розподіленістю вузлів та достатньою кількістю вузлів, демонструючи видатні результати в децентралізації та безпеці.

Однак вони жертвують певною мірою масштабованістю, що призводить до повільної швидкості транзакцій і високих комісій: час створення блоку для Біткоїна становить близько 10 хвилин, TPS для Ефіру приблизно 13, а під час різкого збільшення обсягу транзакцій комісії за транзакції в Ефірі можуть сягати кількох сотень доларів.

Саме на такому фоні з'явилася модульна блокчейн-технологія, яка вирішує проблеми традиційних публічних блокчейнів у питаннях масштабованості та вартості транзакцій, розподіляючи різні функції між спеціалізованими модулями. Наприклад, мережа Lightning для біткоїну та технологія Rollup для ефіріуму є втіленням модульної ідеї.

Переваги модульного блокчейну полягають у його багаторівневій архітектурі, яка дозволяє кожному рівню оптимізуватися під конкретні потреби. Дані рівень може зосередитися на зберіганні та верифікації даних, тоді як рівень виконання може обробляти логіку смарт-контрактів. Це розділення не лише підвищує продуктивність і ефективність, але й сприяє взаємодії між різними блокчейнами, створюючи основу для побудови відкритих і взаємопов'язаних екосистем.

Отже, модульна блокчейн-технологія пропонує новий шлях для вирішення обмежень традиційних публічних блокчейнів. Вона забезпечує вищу масштабованість і нижчі витрати на транзакції, зберігаючи при цьому децентралізацію та безпеку, що має глибоке значення для широкого застосування блокчейн-технологій та їх довгострокового розвитку.

аналіз модульного блокчейн-проекту

модульний блокчейн залежно від своїх архітектурних характеристик може бути поділений на різні типи. У цих типах, шар доступності даних та шар консенсусу через їхню тісну взаємозалежність часто проектуються як єдиний цілий. Це пояснюється тим, що коли вузли отримують дані транзакцій, зазвичай також одночасно встановлюється порядок транзакцій, що є основою безпеки та незмінності блокчейну.

Виходячи з цього принципу дизайну, ми можемо зрозуміти різні проекти модульного блокчейну з трьох аспектів: шару виконання, шару доступності даних та шару консенсусу, шару розрахунку.

Виконавчий рівень: Layer 2

Технології другого шару, як розширення виконувального шару архітектури Блокчейн, є одним із проявів концепції модульного блокчейну. Вони спрямовані на підвищення масштабованості основного ланцюга шляхом будівництва мереж, систем або технологій поза ланцюгом, які базуються на основному Блокчейн.

Рішення Layer 2 дозволяють швидшу та економічнішу обробку транзакцій, зберігаючи при цьому безпеку та децентралізовані характеристики базового Блокчейн. Згідно з дашбордом dune, створеним @0xning, можна побачити, що на екосистемі Ethereum частка gas, що споживається на верифікацію та розрахунок Layer 2, в середньому становить менше 10%, що значно економить витрати користувачів на транзакції.

Технологія Rollup є наразі найпоширенішим рішенням Layer 2, її основна ідея полягає в "виконанні поза ланцюгом, перевірці в ланцюзі", виконуючи обчислення та іншу роботу поза ланцюгом, а потім завантажуючи дані calldata назад до основної мережі.

виконання поза ланцюгом

У моделі Rollup транзакції виконуються поза ланцюгом, тоді як основний блокчейн лише відповідає за перевірку доказів транзакцій у смарт-контракті та зберігання вихідних даних транзакцій. Такий дизайн значно зменшує обчислювальне навантаження на основний ланцюг, зменшуючи потребу в зберіганні, що дозволяє більш ефективну обробку транзакцій.

Щоб додатково знизити витрати, Rollup використовує технологію упаковки транзакцій. Це можна порівняти з контейнеризацією вантажів у логістиці; окреме відправлення кожного вантажу призводить до високих витрат на перевезення. Технологія Rollup дозволяє зібрати кілька транзакцій разом, що вимагає лише одного "транспортування", тим самим значно знижуючи витрати на кожну транзакцію.

перевірка в ланцюзі

Онлайн-підтвердження є ключовим для безпеки мережі Layer 2. Мережі Layer 2 повинні надавати криптографічні докази, щоб вирішити потенційні розбіжності на базовому блокчейні. Наразі існують два основних механізми підтвердження: доказ помилки та доказ дійсності, які відповідно підтримують Optimistic Rollups та ZK Rollups.

Доказ помилок оптимістичних роллапів

Оптимістичні роллапи використовують оптимістичне припущення, що всі транзакції за замовчуванням є дійсними, якщо немає чітких доказів помилки. Ця модель покладається на доведення помилок (фрод-докази) під час періоду оскарження, будь-який учасник мережі може подати докази, щоб оскаржити стан смарт-контракту, що забезпечує справедливість і прозорість мережі.

Згідно з даними L2BEAT, на даний момент існує 16 Layer 2, які використовують механізм Optimistic Rollups, такі як: певна торгова платформа, певна платформа, Base, Blast тощо.

Доказ ефективності ZK Rollups

На відміну від Optimistic Rollups, ZK Rollups використовують більш обережний підхід, який вимагає, щоб усі транзакції проходили перевірку на дійсність перед їх прийняттям. Ця механіка підтвердження подібна до процесу верифікації, що забезпечує точність кожної транзакції та обчислень у мережі Layer 2.

Коротко кажучи, доказательство ефективності є основою ZK-Rollups, яке вимагає, щоб кожна партія транзакцій супроводжувалася відповідним доказом, що забезпечує можливість перевірки та затвердження змін стану смарт-контрактами на базовому блокчейні. Для валідаційних вузлів ZK Rollups пропонують механізм розрахунків з нульовими помилками, оскільки кожна транзакція повинна проходити через сувору перевірку ефективності.

Згідно з даними L2BEAT, наразі існує 11 Layer 2, які використовують механізм ZK Rollups, такі як: Linea, Starknet, деякі DEX тощо.

Шар доступності даних

Селестія

Celestia як піонер у сфері модульного блокчейну, по суті, є шаром доступності даних, який забезпечує надійну основу для розробки dApps і Rollup. Завдяки розгортанню на шарі доступності даних і шарі консенсусу Celestia, розробники додатків можуть зосередитися на оптимізації виконавчої логіки, залишаючи складність доступності даних і механізму консенсусу на обробку Celestia.

Архітектура Celestia розроблена для модульного розширення та пропонує різноманітні рішення, її структура в основному складається з трьох типів:

• Суверенний Rollup: Celestia надає шар доступності даних та шар консенсусу, тоді як шар розрахунків та шар виконання реалізуються незалежно своїми суверенними ланцюгами.
• Розрахунок Rollup (наприклад, проект Cevmos): на основі DA та рівня консенсусу, наданих Celestia, Cevmos надає послуги розрахункового шару, тоді як прикладний ланцюг виконує роль виконавчого шару.
• Celestium: рівень доступності даних відповідає Celestia, рівні консенсусу та розрахунків покладаються на потужну мережу Ethereum, а прикладні ланцюги продовжують зосереджуватись на рівні виконання.

![Глибоке розуміння модульності: вбудоване підключення