модульний блокчейн:可插拔式 рішення для подолання вузьких місць продуктивності блокчейну
Монолітний блокчейн відомий своєю універсальністю, самостійно виконуючи всі аспекти мережі, від зберігання даних до верифікації транзакцій. Модульний блокчейн, розділяючи різні функції блокчейну на незалежні модулі, може забезпечити підтримку продуктивності та плавний користувацький досвід у певних функціях, частково вирішуючи проблему "неможливого трикутника".
Ефіріум, як перша платформа Блокчейн, що підтримує смарт-контракти, забезпечив основу для модульного дизайну. З розвитком технології Блокчейн, екосистема Біткоїн також почала досліджувати можливості модульності, додаючи нові модулі для реалізації більш просунутих функцій, таких як покращений захист конфіденційності, більш ефективна обробка транзакцій або розширені можливості смарт-контрактів.
модульна технологія представляє собою більш "гнучкий" підхід до продукції, що дозволяє вставляти та виймати компоненти, у майбутньому з'являться більш гнучкі та налаштовані рішення Блокчейн, різні послуги та функції можна буде легко вставляти та виймати, як кубики Lego. Ця гнучкість дозволяє розробникам швидко створювати та впроваджувати рішення Блокчейн відповідно до вимог конкретних сценаріїв застосування.
Структура та переваги модульного блокчейну
Коли ми обговорюємо модульний блокчейн, спочатку потрібно зрозуміти концепцію монолітного блокчейну. Монолітні ланцюги, такі як біткойн, ефір та інші, відомі своєю всеосяжністю, самостійно беручи на себе всі аспекти мережі, від зберігання даних до перевірки транзакцій та виконання смарт-контрактів. У цьому процесі монолітний ланцюг виконує роль універсала, охоплюючи всі етапи.
Розглядаючи приклад ефіру, зріла монолітна Блокчейн зазвичай може бути умовно поділена на чотири архітектури:
Виконавчий рівень
Рівень розрахунків
Шар доступності даних
рівень консенсусу
За допомогою цієї аналогії ми можемо чіткіше зрозуміти, як різні архітектури Блокчейн працюють разом. Монолітний Блокчейн — це виконання всіх функцій на одній 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 конкретних завдань, таких як консенсус, доступність даних, виконання та розрахунок.
Модульний блокчейн схожий на групу експертів, які зосереджуються на глибокому видобутку та технологічних інноваціях у своїх галузях. Цей фокус дозволяє модульним блокчейнам забезпечувати чудову продуктивність і користувацький досвід у конкретних функціях, таких як їхня здатність забезпечувати швидшу обробку транзакцій за нижчими витратами.
У структурі вузлів монолітний блокчейн покладається на повні вузли, які повинні завантажити та обробити цілу копію даних блокчейну. Це не лише ставить високі вимоги до сховища та обчислювальних ресурсів, але й обмежує швидкість розширення мережі. На відміну від цього, модульний блокчейн використовує дизайн легких вузлів, які обробляють лише інформацію заголовків блоків, що значно підвищує швидкість транзакцій та ефективність мережі.
Однією з помітних переваг модульного блокчейну є його гнучкість і співпраця. Вони здатні делегувати неосновні функції іншим експертам, формуючи синергію, що призводить до значного підвищення загальної продуктивності. Ця дизайн-філософія нагадує конструкцію з LEGO, дозволяючи 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 викликами масштабованості, труднощами оновлення та адаптації до нових вимог. Модульний блокчейн вирізняється своєю високою гнучкістю та налаштовуваністю, спрощуючи процес створення та оптимізації нових блокчейнів.
Однак, модульний блокчейн також стикається з його власними викликами. Його складна архітектура збільшує навантаження на розробників у дизайні, розробці та обслуговуванні. Як нова технологія, модульний блокчейн ще не пройшов всебічних випробувань на безпеку та випробувань на ринкові коливання, його довгострокова стабільність і безпека все ще потребують подальшої перевірки.
модульний блокчейн та "неможливий трикутник"
Чому модульна блокчейн-технологія викликає широкий інтерес і пророкується як "майбутня тенденція"? Це тісно пов'язано з відомою в сфері блокчейну теорією "неможливого трикутника".
"Неможливий трикутник" Блокчейн означає, що блокчейн-мережа важко одночасно досягти оптимального стану по трьох основних властивостях: безпеці, децентралізації та масштабованості.
Масштабованість стосується здатності мережі обробляти велику кількість транзакцій та підтримувати ефективну, низькозатратну роботу під час зростання кількості користувачів та транзакцій. Зазвичай вимірюється за допомогою TPS та затримки.
Безпека стосується витрат і складності захисту Блокчейн-мережі від атак. Наприклад, механізм POW біткоїна вимагає, щоб атакуючий контролював більше 51% загальної обчислювальної потужності мережі, тоді як механізм POS ефіріуму вимагає, щоб більше ніж ⅓ вузлів змовлялося.
Децентралізація описує роботу мережі, яка не залежить від єдиного центрального вузла, а розподілена на багатьох вузлах; чим більше вузлів, тим ширше географічне розподілення, тим вищий ступінь децентралізації мережі.
Основна ідея "неможливого трикутника" полягає в тому, що модульний блокчейн-система важко оптимізувати за всіма трьома характеристиками. Наприклад: серед численних публічних блоків, біткойн та ефір завдяки широкому розподілу вузлів та достатній кількості вузлів, виділяються у питаннях децентралізації та безпеки.
Однак вони жертвують певною масштабованістю, що призводить до повільної швидкості транзакцій та високих комісій: час створення блоку Біткоїна становить близько 10 хвилин, а TPS Ефіру приблизно 13, під час різкого зростання обсягу транзакцій комісії за транзакції Ефіру можуть сягати кількох сотень доларів.
Саме в такому контексті з'явилася модульна блокчейн-технологія, яка вирішує виклики традиційних публічних блокчейнів у питаннях масштабованості та вартості транзакцій, розподіляючи різні функції між спеціалізованими модулями. Наприклад, мережа Lightning для Bitcoin та технологія Rollup для Ethereum є проявом модульного підходу.
Переваги модульного блокчейну полягають у його багаторівневій архітектурі, що 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 тільки підвищує продуктивність і ефективність, але й сприяє взаємодії між різними блокчейнами, забезпечуючи основу для створення відкритої та взаємопов'язаної екосистеми.
Отже, модульний блокчейн-технології надає новий спосіб вирішення обмежень традиційних публічних блокчейнів. Він досягає більшої масштабованості та нижчих витрат на транзакції, зберігаючи при цьому децентралізацію та безпеку, що має далекосяжне значення для широкого застосування та довгострокового розвитку блокчейн-технологій.
Класифікація модульного блокчейну
модульний блокчейн залежно від своїх архітектурних особливостей може бути поділений на різні типи. Серед цих типів, шар доступності даних та шар консенсусу через їх тісну взаємозалежність часто проектуються як єдине ціле. Це пов'язано з тим, що коли вузли отримують дані транзакцій, зазвичай також визначається порядок транзакцій, що є основою безпеки та незмінності блокчейну.
Виходячи з цього принципу дизайну, ми можемо зрозуміти різні проєкти модульного блокчейну з трьох аспектів: рівня виконання, рівня доступності даних та рівня консенсусу, рівня розрахунків.
Виконавчий рівень: технологія Layer 2
Технології Layer 2, як розширення виконавчого рівня архітектури Блокчейн, є проявом концепції модульного блокчейну. Вони прагнуть підвищити масштабованість основного ланцюга, створюючи мережі, системи або технології поза ланцюгом, що будуються на основі нижнього блокчейну.
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 частка gas, що споживається Layer 2 для верифікації та розрахунків в екосистемі Ethereum, в середньому становить менше 10%, що значно економить витрати на транзакції для користувачів.
Технологія Rollup є наразі найпоширенішим рішенням Layer 2, її основна концепція - "виконання поза ланцюгом, перевірка на ланцюзі", виконуючи обчислення та інші роботи 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 оригінальних даних транзакцій. Такий дизайн значно зменшує обчислювальне навантаження на основний ланцюг, зменшуючи вимоги до зберігання, що дозволяє більш ефективну обробку транзакцій.
Щоб ще більше знизити витрати, Rollup використовує технологію упаковки транзакцій. Це можна порівняти з упаковкою вантажів у логістиці: окреме відправлення кожного вантажу призводить до високих витрат на перевезення. Технологія Rollup дозволяє упакувати кілька транзакцій разом, що вимагає лише одного "транспортування", що значно знижує витрати на кожну транзакцію.
Перевірка в блокчейні:
Онлайн-підтвердження є ключем до безпеки мережі Layer 2. Мережі Layer 2 повинні надавати криптографічні докази, щоб вирішити потенційні суперечки на основному блокчейні. На даний момент існують два основних механізми доказів: доказ помилки та доказ дійсності, які відповідно підтримують Optimistic Rollups та ZK Rollups.
Помилка доведення оптимістичних роллапів:
Оптимістичні Ролапи використовують оптимістичне припущення, що всі транзакції за замовчуванням є дійсними, якщо немає чітких доказів наявності помилки. Ця модель залежить від доказів помилок під час періоду оскарження ( доказів шахрайства ), будь-який учасник мережі може подати докази, щоб оскаржити стан смарт-контракту, що забезпечує справедливість і прозорість мережі.
Згідно з даними L2BEAT, наразі існує 16 шарів 2, які використовують механізм Optimistic Rollups, такі як: Arbitrum, OP, Base, Blast тощо.
Докази 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. Цей механізм доказу подібний до процесу валідації, який забезпечує точність кожної транзакції та обчислень у мережі Layer 2.
Словом, 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 основному Блокчейн. Для верифікаційних вузлів ZK Rollups пропонують механізм розрахунку без помилок, оскільки кожна транзакція повинна проходити сувору перевірку ефективності.
Згідно з даними L2BEAT, наразі існує 11 Layer 2, які використовують механізм ZK Rollups, такі як: Linea, Starknet, zkSync тощо.
шар доступності даних та шар консенсусу
Селестія
Celestia, як піонер у сфері модульного блокчейну, є за своєю суттю шаром доступності даних, який забезпечує надійну основу для розробки dApps та Rollup. Завдяки розгортанню на шарі доступності даних та шарі консенсусу Celestia, розробники програм можуть зосередитися на оптимізації логіки виконання, залишаючи складності доступності даних і механізму консенсусу для обробки Celestia.
Архітектурний дизайн Celestia забезпечує різноманітні рішення для модульного розширення, а її архітектура в основному складається з трьох типів:
Суверенний Rollup: Celestia забезпечує шар доступності даних та шар консенсусу, а шар розрахунків та шар виконання реалізуються незалежно своїми суверенними ланцюгами.
Розрахунок Rollup(, наприклад, проект Cevmos): на основі рівня DA та консенсусу, наданого Celestia, Cevmos забезпечує послуги рівня розрахунку, тоді як прикладні ланцюги виконують роль рівня виконання.
Celestium: Шар доступності даних відповідає Celestia, шар консенсусу та шар розрахунків покладаються на потужну мережу Ethereum, ланцюги застосувань продовжують зосереджуватися на шарі виконання.
модульний блокчейн як подолати проблеми з продуктивністю Аналіз рішень з можливістю підключення
модульний блокчейн:可插拔式 рішення для подолання вузьких місць продуктивності блокчейну
Монолітний блокчейн відомий своєю універсальністю, самостійно виконуючи всі аспекти мережі, від зберігання даних до верифікації транзакцій. Модульний блокчейн, розділяючи різні функції блокчейну на незалежні модулі, може забезпечити підтримку продуктивності та плавний користувацький досвід у певних функціях, частково вирішуючи проблему "неможливого трикутника".
Ефіріум, як перша платформа Блокчейн, що підтримує смарт-контракти, забезпечив основу для модульного дизайну. З розвитком технології Блокчейн, екосистема Біткоїн також почала досліджувати можливості модульності, додаючи нові модулі для реалізації більш просунутих функцій, таких як покращений захист конфіденційності, більш ефективна обробка транзакцій або розширені можливості смарт-контрактів.
модульна технологія представляє собою більш "гнучкий" підхід до продукції, що дозволяє вставляти та виймати компоненти, у майбутньому з'являться більш гнучкі та налаштовані рішення Блокчейн, різні послуги та функції можна буде легко вставляти та виймати, як кубики Lego. Ця гнучкість дозволяє розробникам швидко створювати та впроваджувати рішення Блокчейн відповідно до вимог конкретних сценаріїв застосування.
Структура та переваги модульного блокчейну
Коли ми обговорюємо модульний блокчейн, спочатку потрібно зрозуміти концепцію монолітного блокчейну. Монолітні ланцюги, такі як біткойн, ефір та інші, відомі своєю всеосяжністю, самостійно беручи на себе всі аспекти мережі, від зберігання даних до перевірки транзакцій та виконання смарт-контрактів. У цьому процесі монолітний ланцюг виконує роль універсала, охоплюючи всі етапи.
Розглядаючи приклад ефіру, зріла монолітна Блокчейн зазвичай може бути умовно поділена на чотири архітектури:
За допомогою цієї аналогії ми можемо чіткіше зрозуміти, як різні архітектури Блокчейн працюють разом. Монолітний Блокчейн — це виконання всіх функцій на одній 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 конкретних завдань, таких як консенсус, доступність даних, виконання та розрахунок.
Модульний блокчейн схожий на групу експертів, які зосереджуються на глибокому видобутку та технологічних інноваціях у своїх галузях. Цей фокус дозволяє модульним блокчейнам забезпечувати чудову продуктивність і користувацький досвід у конкретних функціях, таких як їхня здатність забезпечувати швидшу обробку транзакцій за нижчими витратами.
У структурі вузлів монолітний блокчейн покладається на повні вузли, які повинні завантажити та обробити цілу копію даних блокчейну. Це не лише ставить високі вимоги до сховища та обчислювальних ресурсів, але й обмежує швидкість розширення мережі. На відміну від цього, модульний блокчейн використовує дизайн легких вузлів, які обробляють лише інформацію заголовків блоків, що значно підвищує швидкість транзакцій та ефективність мережі.
Однією з помітних переваг модульного блокчейну є його гнучкість і співпраця. Вони здатні делегувати неосновні функції іншим експертам, формуючи синергію, що призводить до значного підвищення загальної продуктивності. Ця дизайн-філософія нагадує конструкцію з LEGO, дозволяючи 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 викликами масштабованості, труднощами оновлення та адаптації до нових вимог. Модульний блокчейн вирізняється своєю високою гнучкістю та налаштовуваністю, спрощуючи процес створення та оптимізації нових блокчейнів.
Однак, модульний блокчейн також стикається з його власними викликами. Його складна архітектура збільшує навантаження на розробників у дизайні, розробці та обслуговуванні. Як нова технологія, модульний блокчейн ще не пройшов всебічних випробувань на безпеку та випробувань на ринкові коливання, його довгострокова стабільність і безпека все ще потребують подальшої перевірки.
модульний блокчейн та "неможливий трикутник"
Чому модульна блокчейн-технологія викликає широкий інтерес і пророкується як "майбутня тенденція"? Це тісно пов'язано з відомою в сфері блокчейну теорією "неможливого трикутника".
"Неможливий трикутник" Блокчейн означає, що блокчейн-мережа важко одночасно досягти оптимального стану по трьох основних властивостях: безпеці, децентралізації та масштабованості.
Основна ідея "неможливого трикутника" полягає в тому, що модульний блокчейн-система важко оптимізувати за всіма трьома характеристиками. Наприклад: серед численних публічних блоків, біткойн та ефір завдяки широкому розподілу вузлів та достатній кількості вузлів, виділяються у питаннях децентралізації та безпеки.
Однак вони жертвують певною масштабованістю, що призводить до повільної швидкості транзакцій та високих комісій: час створення блоку Біткоїна становить близько 10 хвилин, а TPS Ефіру приблизно 13, під час різкого зростання обсягу транзакцій комісії за транзакції Ефіру можуть сягати кількох сотень доларів.
Саме в такому контексті з'явилася модульна блокчейн-технологія, яка вирішує виклики традиційних публічних блокчейнів у питаннях масштабованості та вартості транзакцій, розподіляючи різні функції між спеціалізованими модулями. Наприклад, мережа Lightning для Bitcoin та технологія Rollup для Ethereum є проявом модульного підходу.
Переваги модульного блокчейну полягають у його багаторівневій архітектурі, що 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 тільки підвищує продуктивність і ефективність, але й сприяє взаємодії між різними блокчейнами, забезпечуючи основу для створення відкритої та взаємопов'язаної екосистеми.
Отже, модульний блокчейн-технології надає новий спосіб вирішення обмежень традиційних публічних блокчейнів. Він досягає більшої масштабованості та нижчих витрат на транзакції, зберігаючи при цьому децентралізацію та безпеку, що має далекосяжне значення для широкого застосування та довгострокового розвитку блокчейн-технологій.
Класифікація модульного блокчейну
модульний блокчейн залежно від своїх архітектурних особливостей може бути поділений на різні типи. Серед цих типів, шар доступності даних та шар консенсусу через їх тісну взаємозалежність часто проектуються як єдине ціле. Це пов'язано з тим, що коли вузли отримують дані транзакцій, зазвичай також визначається порядок транзакцій, що є основою безпеки та незмінності блокчейну.
Виходячи з цього принципу дизайну, ми можемо зрозуміти різні проєкти модульного блокчейну з трьох аспектів: рівня виконання, рівня доступності даних та рівня консенсусу, рівня розрахунків.
Виконавчий рівень: технологія Layer 2
Технології Layer 2, як розширення виконавчого рівня архітектури Блокчейн, є проявом концепції модульного блокчейну. Вони прагнуть підвищити масштабованість основного ланцюга, створюючи мережі, системи або технології поза ланцюгом, що будуються на основі нижнього блокчейну.
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 частка gas, що споживається Layer 2 для верифікації та розрахунків в екосистемі Ethereum, в середньому становить менше 10%, що значно економить витрати на транзакції для користувачів.
Технологія Rollup є наразі найпоширенішим рішенням Layer 2, її основна концепція - "виконання поза ланцюгом, перевірка на ланцюзі", виконуючи обчислення та інші роботи 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 оригінальних даних транзакцій. Такий дизайн значно зменшує обчислювальне навантаження на основний ланцюг, зменшуючи вимоги до зберігання, що дозволяє більш ефективну обробку транзакцій.
Щоб ще більше знизити витрати, Rollup використовує технологію упаковки транзакцій. Це можна порівняти з упаковкою вантажів у логістиці: окреме відправлення кожного вантажу призводить до високих витрат на перевезення. Технологія Rollup дозволяє упакувати кілька транзакцій разом, що вимагає лише одного "транспортування", що значно знижує витрати на кожну транзакцію.
Перевірка в блокчейні:
Онлайн-підтвердження є ключем до безпеки мережі Layer 2. Мережі Layer 2 повинні надавати криптографічні докази, щоб вирішити потенційні суперечки на основному блокчейні. На даний момент існують два основних механізми доказів: доказ помилки та доказ дійсності, які відповідно підтримують Optimistic Rollups та ZK Rollups.
Помилка доведення оптимістичних роллапів:
Оптимістичні Ролапи використовують оптимістичне припущення, що всі транзакції за замовчуванням є дійсними, якщо немає чітких доказів наявності помилки. Ця модель залежить від доказів помилок під час періоду оскарження ( доказів шахрайства ), будь-який учасник мережі може подати докази, щоб оскаржити стан смарт-контракту, що забезпечує справедливість і прозорість мережі.
Згідно з даними L2BEAT, наразі існує 16 шарів 2, які використовують механізм Optimistic Rollups, такі як: Arbitrum, OP, Base, Blast тощо.
Докази 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. Цей механізм доказу подібний до процесу валідації, який забезпечує точність кожної транзакції та обчислень у мережі Layer 2.
Словом, 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 основному Блокчейн. Для верифікаційних вузлів ZK Rollups пропонують механізм розрахунку без помилок, оскільки кожна транзакція повинна проходити сувору перевірку ефективності.
Згідно з даними L2BEAT, наразі існує 11 Layer 2, які використовують механізм ZK Rollups, такі як: Linea, Starknet, zkSync тощо.
шар доступності даних та шар консенсусу
Селестія
Celestia, як піонер у сфері модульного блокчейну, є за своєю суттю шаром доступності даних, який забезпечує надійну основу для розробки dApps та Rollup. Завдяки розгортанню на шарі доступності даних та шарі консенсусу Celestia, розробники програм можуть зосередитися на оптимізації логіки виконання, залишаючи складності доступності даних і механізму консенсусу для обробки Celestia.
Архітектурний дизайн Celestia забезпечує різноманітні рішення для модульного розширення, а її архітектура в основному складається з трьох типів:
![Глибоке занурення в модульність: вставні рішення для продуктивності Блокчейн