Модульная блокчейн-технология: деконструкция традиционных монолитных цепочек и переопределение архитектуры Web3

1. Что такое модульный блокчейн? Понимание фатальных недостатков традиционных монолитных цепочек

Традиционный Биткойн, ранний Эфириум и Солана все относятся к монолитным блокчейнам, где все четыре основные функции объединены в одной сети: выполнение транзакций, достижение согласия по порядку, хранение всех сырых данных транзакций и обработка окончательных расчетов активов, все это выполняется одной группой узлов.

Эта модель "одна цепочка делает все" по своей сути противоречива, она напрямую сталкивается с трилеммой блокчейна: безопасность, децентрализация и масштабируемость не могут быть одновременно решены.

Для достижения высокой TPS (транзакций в секунду) необходимо повысить аппаратные требования к узлам, жертвуя децентрализацией;

Стремление к полной валидации узлов по всей сети требует сжатия емкости блоков, что приводит к резкому увеличению сборов в периоды перегрузки;

Основной код сильно связан, и изменение любого аспекта консенсуса, масштабируемости или хранения требует жесткого форка по всей сети, что приводит к крайне низкой эффективности итераций.

Модульный блокчейн — это полная переработка этой архитектуры: он разделяет четыре основные функции, изначально связанные с одной цепочкой, на четыре независимых, подключаемых слоя, каждый из которых имеет свои собственные обязанности и совместные роли. Четыре слоя: слой выполнения, слой консенсуса, слой доступности данных (DA) и слой расчетов.

2. Упрощенное объяснение четырех слоев модульности

1. Слой выполнения: вычислительная мастерская на цепочке, обрабатывающая только транзакции

Позиционирование: передний край взаимодействия с пользователем, отвечающий за упаковку переводов, выполнение смарт-контрактов и обновление статусов учетных записей на цепочке, обычно называемый ZK-Rollup, OP-Rollup и суверенными цепочками приложений.

Он сосредоточен исключительно на вычислениях, без необходимости хранить огромные объемы сырых данных, достигать консенсуса по всей сети или обрабатывать проверку активов, направляя всю вычислительную мощность на оптимизацию TPS, легко достигая скоростей обработки в тысячи транзакций в секунду.

2. Слой консенсуса: глобальный судья времени

Он делает одну вещь: сортирует партии транзакций, представленных слоем выполнения, и создает блоки, достигая единого консенсуса среди всех узлов сети по порядку транзакций, не участвуя в вычислениях контрактов или хранении полных деталей транзакций.

Специальная цепочка DA объединит консенсус и доступность данных в один слой, дополнительно упрощая архитектуру.

3. Слой доступности данных (DA): публичная доска объявлений на цепочке, основная инфраструктура модульности

DA является основой безопасности модульной системы, с основной функцией постоянного хранения всех сырых данных транзакций из слоя выполнения, обеспечивая, чтобы любой узел или человек могли в любое время загрузить и проверить полные записи транзакций, предотвращая манипуляции сортировщиков и сокрытие данных транзакций.

В монолитных цепочках DA, выполнение и консенсус тесно связаны друг с другом, что делает масштабируемость крайне дорогой; эпоха модульности вводит специальные публичные цепочки DA, которые предоставляют недорогие услуги хранения данных, особенно Celestia и Avail, которые являются ключевыми темами этого обсуждения.

4. Слой расчетов: окончательный нотариус, обеспечивающий безопасность активов

Отвечает за проверку доказательств, представленных слоем выполнения (доказательства мошенничества / доказательства с нулевым разглашением), обработку трансакций между слоями, разрешение споров на цепочке и предоставление окончательности для транзакций. В настоящее время Эфириум служит основной расчетной цепочкой в индустрии, при этом все L2 и суверенные Rollups в конечном итоге привязывают активы к основной сети Эфириума для проверки.

3. Монолитные цепочки против модульных блокчейнов: всестороннее сравнение преимуществ и недостатков

(1) Преимущества и недостатки монолитных публичных цепей

Преимущества

• Простая архитектура, отсутствие многослойных взаимодействий, интуитивно понятная для краткосрочной разработки;
• Одна сеть с единым моделью безопасности, короткие процессы расчетов активов и отсутствие накопления доверия между слоями;
• Нативная и полная экосистема, с меньшими проблемами, связанными с совместимостью и коммуникацией между слоями.

Фатальные недостатки

• Серьезная функциональная связь, крайне низкий потолок масштабируемости, перегрузка неизбежно повышает сборы Gas;
• Высокие затраты на обновление, изменение любой основной функции требует жесткого форка по всей сети;
• Чрезвычайно высокие барьеры для разработки, создание монолитной публичной цепи с нуля требует самостоятельной разработки всего набора консенсуса, хранения и выполнения, с временными рамками более одного года и затратами в миллионы на рабочую силу и аудиты;
• Расточительство ресурсов: узлы должны обрабатывать вычисления контрактов, хранить все блоки и участвовать в консенсусе, что приводит к поляризации аппаратного порога и постоянному снижению децентрализации.

(2) Преимущества и недостатки модульных блокчейнов

Основные преимущества

• Специализация по слоям, преодоление узких мест масштабируемости: слой выполнения сосредоточен на максимизации TPS, слой DA концентрируется на сжатии затрат на хранение, а слой расчетов обеспечивает безопасность, при этом четыре слоя не мешают друг другу;
• Подключаемые компоненты с высокой настройкой: разработчики могут свободно комбинировать среды выполнения, слои DA и слои расчетов по мере необходимости;
• Значительное снижение порога разработки для публичных цепей, исключая необходимость строить всю основную систему с нуля;
• Гибкая итерация: обновление конкретного слоя независимо без необходимости жесткого форка по всей сети, ускоряя инновации;
• Разделение суверенитета: верхняя цепь выполнения обладает независимым управлением, правами на обновление и форк, свободным от ограничений, накладываемых основными цепями DA или расчетов, известными как "суверенные Rollups";
• Слои безопасности: двойная проверка основного DA и расчетов значительно повышает стоимость злонамеренных действий по сравнению с монолитными цепями.

Существующие недостатки

• Многослойная архитектура вводит сложность взаимодействия, требуя поддерживающих инструментов для межслойной коммуникации и синхронизации доказательств;
• Многослойная структура вводит несколько предположений о доверии, и неправильный выбор может привести к дополнительным рискам безопасности (например, выбор централизованного третьего лица DA);
• Ранние инструменты инфраструктуры модульности недостаточно развиты, и адаптация нишевых сред выполнения может быть трудоемкой;
• Многослойные сети накапливают ставку и потребление Gas, что приводит к накоплению многослойных сборов.

4. Объяснение основных специализированных цепей доступности данных (DA): Celestia и Avail

Слой DA служит основой модульной системы, специально для публикации и хранения данных, не выполняя смарт-контракты и не поддерживая балансы учетных записей, в индустрии называемом "безгосударственной основной сетью".

1. Celestia: Пионер модульного DA

Первая специализированная модульная цепь доступности данных в индустрии, устанавливающая стандарт для модульных нарративов.

Основная технология: выборка доступности данных (DAS), позволяющая легким узлам проверять полноту данных через случайную выборку без необходимости загружать полные блоки, значительно снижая операционный порог для узлов и улучшая децентрализацию;

Дерево Меркла пространства имен (NMT): изолирует хранение данных для различных Rollups и цепей приложений, предотвращая вмешательство и повышая эффективность проверки;

Основной консенсус: Tendermint BFT, позволяющий быстро производить блоки и достигать немедленного консенсуса;

Основное позиционирование: предоставление недорогого, высокопроизводительного хранения данных для всех суверенных Rollups и ZK/OP Layer 2, при этом верхние цепи имеют полный суверенитет и настраиваемые виртуальные машины и правила управления;

Применимые сценарии: вертикальные цепи приложений, игровые Rollups, специализированные цепи RWA и легкие ZK Layer 2.

2. Avail: легкий высокопроизводительный слой DA

Сеть доступности данных следующего поколения, конкурирующая с Celestia, сосредоточенная на снижении затрат на хранение и повышении пропускной способности данных.

Технические особенности: оптимизированные схемы кодирования стирания, более высокая эффективность сжатия данных блоков и улучшенный опыт проверки для мобильных и легких узлов;

Дифференцированные преимущества: нативная совместимость с экосистемой Эфириума, ZK Stack и OP Stack, что делает ее более дружелюбной для Rollups на основе Эфириума;

Механизм безопасности: встроенное обнаружение мошенничества с данными, позволяющее быстро накладывать штрафы на сеть в случае потери или подделки данных;

Позиционирование: нацелено на крупномасштабные, высокочастотные небольшие приложения, взаимодействия AI на цепочке и массовые сценарии чеканки NFT с высокими требованиями к данным.

Дополнение: нативный DA Ethereum Blob (EIP-4844)

Сам Эфириум также выполняет функции DA, полагаясь на блоки данных Blob для хранения данных транзакций L2, предлагая наивысшую безопасность, но по более высокой стоимости хранения, чем Celestia и Avail; основные L2 (Arbitrum, zkSync), которые придают первостепенное значение экстремальной безопасности, предпочитают нативный DA Эфириума, в то время как цепи приложений, стремящиеся к недорогим, высокопроизводительным решениям, выбирают внешний DA от Celestia/Avail.

5. Как модульная архитектура значительно снижает порог разработки для публичных цепей: от "самостоятельно разработанных цепей" до "строительных блоков"

Традиционная разработка монолитной публичной цепи требует от команд решения задач консенсусных алгоритмов, распределенного хранения, P2P сетей, виртуальных машин и решений по масштабируемости с нуля, с циклами разработки от 10 до 18 месяцев и чрезвычайно высокими затратами на аудит и безопасность, что делает это непосильным для большинства стартапов. Модульная архитектура коренным образом переписывает парадигму разработки:

Прямое повторное использование основной инфраструктуры, нет необходимости изобретать велосипед

Разработчикам не нужно самостоятельно разрабатывать слои DA или консенсуса; они могут напрямую получить доступ к услугам публикации данных, предоставляемым Celestia и Avail; расчеты могут напрямую повторно использовать безопасность Эфириума, исключая необходимость разработки основной безопасности. Им нужно только разработать свой собственный слой выполнения (ZK/OP Rollup, специализированная цепь приложений), что снижает рабочую нагрузку на разработку более чем на 70%.

Зрелая стандартизированная структура развертывания цепей в один клик

OP Stack, Polygon CDK, Cosmos SDK и Rollup как услуга (RaaS) предоставляют полный набор инструментов, готовых к использованию:

• Хотите создать совместимую с EVM цепь: разверните OP Layer 2 одним кликом с помощью OP Stack;
• Хотите построить высокопроизводительную ZK цепь: быстро настройте слой выполнения zkEVM с помощью Polygon CDK;

Весь процесс сокращается с одного года до 2-8 недель, с сокращением затрат на рабочую силу на 85%.

Гибкие комбинации в зависимости от потребностей, контроль затрат и безопасности

Команды могут свободно комбинировать слои в зависимости от их направления:

• Финансовые и крупные активы: Ethereum DA + расчет Эфириума для экстремальной безопасности;
• Цепочные игры и небольшие платежи: Celestia/Avail недорогой DA для контроля сборов;

Нет необходимости жертвовать производительностью или стоимостью из-за адаптации к одной монолитной цепи.

Независимость суверенитета, управление без ограничений со стороны основного слоя

Суверенные Rollups, построенные на внешнем DA, обладают независимыми токенами, правилами управления и правами на обновление контрактов, свободными от компромиссов управления, наложенных Эфириумом или основными цепями DA, подходящими для создания вертикально независимых экосистем (производные цепи, цепи AI Agent и физические цепи RWA).

Совместные затраты на безопасность, снижение давления на аудит

Основная безопасность слоя DA и слоя расчетов коллективно гарантируется крупными сетевыми узлами, при этом новым проектам нужно только провести аудит своих собственных контрактов слоя выполнения, исключая необходимость значительных инвестиций в аудит безопасности основного консенсуса и хранения, что значительно снижает затраты на безопасность до запуска.

6. Резюме развития индустрии модульного блокчейна

Модульность — это не простая заплатка для масштабируемости, а долгосрочное эволюционное направление для основной архитектуры блокчейна. Эфириум, сосредоточенный на слое расчетов, с специализированными цепями DA, такими как Celestia и Avail, предоставляющими данные, и ZK/OP Rollups, служащими разнообразными слоями выполнения, совместно формируют полную инфраструктурную сеть Web3.

В отличие от подхода монолитной цепи "всемогущей, но посредственной", модульность, через специализированное разделение труда, балансирует производительность масштабируемости, децентрализацию и свободу разработки, решая давние проблемы затрат и порога, которые сдерживали широкомасштабное внедрение публичных цепей. В будущем подавляющее большинство специализированных цепей и приложений Rollups в вертикальных направлениях будет построено на модульной архитектуре, в то время как монолитные цепи будут сосредоточены больше на чрезвычайно простых, низкоинтерактивных нишевых сценариях.

Этот контент предоставляется исключительно в общих информационных целях и не является финансовым, инвестиционным, юридическим или налоговым советом. Любые мероприятия, вознаграждения, онлайн-акции или связанная с ними информация, упомянутые в настоящем документе, не должны рассматриваться как рекомендация, приглашение к покупке, продаже, торговле или иной сделке с какими-либо криптоактивами. Криптоактивы очень волатильны и могут привести к убыткам. Доступность услуг, продуктов WEEX и связанных с ними событий может варьироваться в зависимости от региона. Вы несете ответственность за обеспечение того, чтобы ваше участие соответствовало применимым местным законам и нормативным актам.