Blockchain modulare: smontare la tradizionale catena monolitica e ridefinire l'architettura di base del Web3

1. Cos'è la blockchain modulare? Comprendere prima i difetti fatali della catena monolitica tradizionale

Le tradizionali blockchain come Bitcoin, le prime versioni di Ethereum e Solana appartengono alla categoria delle blockchain monolitiche, dove tutte e quattro le funzioni principali sono integrate in un'unica rete: esecuzione delle transazioni, consenso e ordinamento, archiviazione di tutti i dati delle transazioni originali e gestione del regolamento finale degli asset, tutte le operazioni sono gestite dallo stesso gruppo di nodi.

Questo modello di "una catena per fare tutto" è intrinsecamente contraddittorio e si scontra direttamente con il triangolo impossibile della blockchain: sicurezza, decentralizzazione e scalabilità non possono essere soddisfatte simultaneamente.

Per aumentare il TPS, è necessario alzare la soglia hardware dei nodi, sacrificando la decentralizzazione;

Per perseguire la verifica da parte di tutti i nodi della rete, la capacità dei blocchi deve essere compressa, e durante i periodi di congestione le commissioni di transazione aumentano vertiginosamente;

Il codice di base è altamente accoppiato, modificare il consenso, la scalabilità o l'archiviazione richiede un hard fork sincronizzato in tutta la rete, con un'efficienza di iterazione molto bassa.

La blockchain modulare rappresenta una rivoluzione completa di questa architettura: le quattro funzioni principali, precedentemente legate a una singola catena, sono completamente disaccoppiate e suddivise in quattro reti specializzate, indipendenti e intercambiabili, ognuna con il proprio compito e collaborazione. Le quattro strati sono: strato di esecuzione, strato di consenso, strato di disponibilità dei dati (DA) e strato di regolamento.

2. Spiegazione semplice dei quattro strati modulari

1. Strato di esecuzione (Execution): il laboratorio di calcolo on-chain, gestisce solo le transazioni

Posizionamento: l'interfaccia più avanzata per gli utenti, responsabile dell'imballaggio dei trasferimenti, dell'esecuzione dei contratti intelligenti e dell'aggiornamento dello stato degli account on-chain, che è ciò che comunemente chiamiamo ZK-Rollup, OP-Rollup e catene sovrane applicative.

Si occupa solo di calcolo, non deve archiviare enormi quantità di dati originali, non richiede consenso globale e non deve garantire i diritti sugli asset, concentrando tutta la potenza di calcolo sull'ottimizzazione del TPS, raggiungendo facilmente velocità di elaborazione di migliaia di transazioni al secondo.

2. Strato di consenso (Consensus): arbitro del tempo globale

Si occupa di una sola cosa: ordinare i lotti di transazioni inviati da tutti gli strati di esecuzione e produrre blocchi, raggiungendo un consenso uniforme tra i nodi della rete sull'ordine delle transazioni, senza partecipare ai calcoli dei contratti e senza archiviare dettagli completi delle transazioni.

Una catena DA dedicata unirà consenso e disponibilità dei dati in un unico strato, semplificando ulteriormente l'architettura.

3. Strato di disponibilità dei dati DA (Data Availability): bacheca pubblica on-chain, infrastruttura fondamentale modulare

Il DA è la base di sicurezza del sistema modulare, la sua funzione principale è: archiviare permanentemente tutti i dati delle transazioni originali dello strato di esecuzione, garantendo che qualsiasi nodo e chiunque possa scaricare e verificare in qualsiasi momento i registri delle transazioni completi, prevenendo manomissioni o occultamenti dei dati da parte degli ordinatori.

Nella catena monolitica, DA, esecuzione e consenso sono legati insieme, rendendo i costi di scalabilità estremamente elevati; nell'era modulare, sono emerse catene pubbliche DA dedicate, che offrono servizi di archiviazione dati a basso costo, come Celestia e Avail, che sono i temi principali di questo articolo.

4. Strato di regolamento (Settlement): l'ufficio notarile finale, garanzia di sicurezza degli asset

Responsabile della verifica delle prove presentate dallo strato di esecuzione (prove di frode / prove a conoscenza zero), della gestione del trasferimento di asset tra strati e della risoluzione delle controversie on-chain, fornendo certezza finale delle transazioni. Attualmente, Ethereum è lo strato di regolamento principale del settore, dove tutti gli asset finali di L2 e Rollup sovrani sono ancorati e certificati sulla rete principale di Ethereum.

3. Catena monolitica vs blockchain modulare: confronto completo di vantaggi e svantaggi

(1) Vantaggi e svantaggi delle catene pubbliche monolitiche

Vantaggi

Architettura semplice, senza interazioni multilivello, sviluppo intuitivo a breve termine;

Unico modello di sicurezza della rete, processo di regolamento degli asset breve, senza sovrapposizioni di fiducia multilivello;

Ecosistema nativo completo, pochi problemi di compatibilità e comunicazione tra strati.

Difetti fatali

Severamente accoppiato nelle funzioni, il tetto di scalabilità è molto basso, la congestione porta inevitabilmente a un aumento del Gas;

Costi di aggiornamento estremamente elevati, modificare qualsiasi funzione di base richiede un hard fork in tutta la rete;

Soglia di sviluppo estremamente alta, costruire una catena pubblica monolitica da zero richiede lo sviluppo interno di un intero set di consenso, archiviazione ed esecuzione, con tempi di sviluppo che possono superare l'anno, con costi umani e di audit nell'ordine di milioni;

Spreco di risorse: i nodi devono eseguire calcoli dei contratti, archiviare l'intero blocco e partecipare al consenso, con una soglia hardware polarizzata e un continuo abbassamento del grado di decentralizzazione.

(2) Vantaggi e svantaggi della blockchain modulare

Vantaggi principali

Ottimizzazione specializzata per strati, superando il collo di bottiglia della scalabilità: lo strato di esecuzione si concentra sull'aumento del TPS, lo strato DA si concentra sulla compressione dei costi di archiviazione, lo strato di regolamento garantisce la sicurezza, i quattro strati non si influenzano a vicenda;

Componenti intercambiabili, alta personalizzazione: gli sviluppatori possono combinare liberamente l'ambiente di esecuzione, lo strato DA e lo strato di regolamento, assemblandoli secondo necessità;

Riduzione significativa della soglia di sviluppo delle catene pubbliche, senza dover costruire l'intero set di base da zero;

Iterazione flessibile: aggiornamenti singoli per uno strato, senza necessità di hard fork in tutta la rete, velocità di innovazione più rapida;

Separazione della sovranità: le catene di esecuzione superiori hanno diritti di governance, aggiornamento e fork indipendenti, senza dover subire vincoli dalle catene DA o di regolamento sottostanti, ovvero "Rollup sovrani";

Sicurezza stratificata: verifica a doppio strato di DA e regolamento, i costi di malversazione sono molto più elevati rispetto alle catene monolitiche.

Difetti esistenti

L'architettura multilivello porta a complessità nelle interazioni, la comunicazione tra strati e la sincronizzazione delle prove richiedono strumenti di supporto;

L'accumulo di più catene porta a ipotesi di fiducia multilivello, scelte errate possono introdurre rischi di sicurezza aggiuntivi (ad esempio, l'uso di DA centralizzati di terze parti);

Strumenti di infrastruttura modulare iniziali non sono completi, il lavoro di adattamento per ambienti di esecuzione di nicchia è elevato;

L'accumulo di più reti porta a costi di staking e Gas, con costi di commissione multilivello.

4. Introduzione alle principali catene di disponibilità dei dati (DA): Celestia, Avail

Lo strato DA è la base fondamentale del sistema modulare, dedicato alla pubblicazione e archiviazione dei dati, senza eseguire contratti intelligenti o mantenere saldi di account, noto nel settore come "rete di base senza stato".

1. Celestia: pioniere della DA modulare

La prima catena di disponibilità dei dati modulare dedicata del settore, un progetto di riferimento per la narrativa modulare.

Tecnologia principale: campionamento della disponibilità dei dati (DAS), i nodi leggeri non devono scaricare l'intero blocco, possono verificare i dati tramite campionamento casuale, abbassando notevolmente la soglia di funzionamento dei nodi e migliorando la decentralizzazione;

Albero di Merkle dello spazio dei nomi (NMT): archiviazione isolata dei dati di diverse Rollup e catene applicative, senza interferenze reciproche, con maggiore efficienza di verifica;

Consenso di base: Tendermint BFT, produzione rapida di blocchi e consenso immediato;

Posizionamento principale: fornire servizi di archiviazione dati a basso costo e alta capacità per tutte le Rollup sovrane e ZK/OP di secondo livello, le catene superiori hanno piena sovranità e possono personalizzare macchine virtuali e regole di governance;

Scenari applicabili: catene applicative verticali, Rollup di giochi, catene dedicate RWA, ZK di secondo livello leggeri.

2. Avail: strato DA ad alte prestazioni e leggero

Una nuova generazione di rete di disponibilità dei dati modulare che compete con Celestia, focalizzata su costi di archiviazione più bassi e maggiore capacità di elaborazione dei dati.

Caratteristiche tecniche: ottimizzazione del codice di cancellazione, maggiore efficienza di compressione dei dati del blocco, migliore esperienza di verifica per dispositivi mobili e nodi leggeri;

Vantaggi differenziati: compatibilità nativa con l'ecosistema Ethereum, ZK Stack, OP Stack, più favorevole per l'adattamento delle Rollup della serie Ethereum;

Meccanismo di sicurezza: rilevamento di frodi sui dati integrato, in caso di mancanza o manomissione dei dati, la rete può attivare rapidamente sanzioni;

Posizionamento: rivolto a applicazioni ad alta frequenza e piccole transazioni, interazioni on-chain AI, coniugazione di NFT in massa e altri scenari ad alta richiesta di dati.

Nota: DA nativa di Ethereum Blob (EIP-4844)

Ethereum stesso svolge anche funzioni di DA, utilizzando blocchi di dati Blob per memorizzare i dati delle transazioni L2, con la massima sicurezza, ma i costi di archiviazione sono superiori a quelli di Celestia e Avail; le principali L2 (Arbitrum, zkSync) che cercano la massima sicurezza preferiscono utilizzare DA nativa di Ethereum, mentre le catene applicative che cercano costi bassi e alta capacità optano per DA esterne come Celestia/Avail.

5. Come la modularità riduce drasticamente la soglia di sviluppo delle catene pubbliche? Da "costruire una catena" a "assemblare mattoncini"

Lo sviluppo delle catene pubbliche monolitiche tradizionali richiede che i team affrontino da zero l'intero set di tecnologie di base, come algoritmi di consenso, archiviazione distribuita, reti P2P, macchine virtuali e soluzioni di scalabilità, con un ciclo di sviluppo di 10-18 mesi e costi di audit e sicurezza estremamente elevati, la maggior parte delle startup non può permetterselo. L'architettura modulare riscrive completamente il paradigma di sviluppo:

Riutilizzo diretto delle infrastrutture di base, senza dover reinventare la ruota

Gli sviluppatori non devono sviluppare internamente lo strato DA o di consenso, possono semplicemente accedere ai servizi di pubblicazione dei dati forniti da Celestia e Avail; il regolamento può riutilizzare la sicurezza di Ethereum, eliminando la necessità di sviluppare sicurezza di base. Devono solo sviluppare il proprio strato di esecuzione (ZK/OP Rollup, catena applicativa dedicata), riducendo il carico di lavoro di sviluppo di oltre il 70%.

Maturità dei framework standardizzati per la creazione di catene

OP Stack, Polygon CDK, Cosmos SDK, Rollup as a Service (RaaS) sono tutti strumenti pronti all'uso:

Se si desidera creare una catena compatibile con EVM: distribuzione con un clic di OP Stack per il secondo livello OP;

Se si desidera creare una catena ZK ad alte prestazioni: Polygon CDK per costruire rapidamente lo strato di esecuzione zkEVM;

L'intero processo è ridotto da un anno a 2-8 settimane, con una riduzione dei costi umani dell'85%.

Combinazione libera secondo necessità, controllo flessibile dei costi e della sicurezza

I team possono combinare liberamente gli strati in base al settore:

Settore finanziario e di asset di grande valore: DA di Ethereum + regolamento di Ethereum, massima sicurezza;

Settore dei giochi e dei pagamenti di piccole somme: DA a basso costo di Celestia/Avail, controllo delle commissioni;

Non è necessario sacrificare le prestazioni o i costi per adattarsi a una singola catena monolitica.

Sovranità indipendente, governance non vincolata dalle basi

Le Rollup sovrane costruite su DA esterne hanno token, regole di governance e diritti di aggiornamento indipendenti, senza dover dipendere da Ethereum o dalle catene DA di base per compromessi di governance, adatte a costruire ecosistemi verticali indipendenti (catene di derivati, catene di agenti AI, catene RWA fisiche).

Distribuzione dei costi di sicurezza, riduzione della pressione di audit

La sicurezza di base degli strati DA e di regolamento è garantita da nodi di rete di grandi dimensioni, i nuovi progetti devono solo auditare i contratti del proprio strato di esecuzione, senza dover investire enormi somme in audit di sicurezza per il consenso e l'archiviazione di base, riducendo notevolmente le spese di sicurezza prima del lancio.

6. Riflessioni sullo sviluppo dell'industria della blockchain modulare

La modularità non è un semplice rimedio per la scalabilità, ma rappresenta una direzione di evoluzione a lungo termine dell'architettura di base della blockchain. Ethereum, con lo strato di regolamento al centro, e catene DA dedicate come Celestia e Avail forniscono la base per i dati, mentre ZK/OP Rollup fungono da strati di esecuzione diversificati, formando una rete completa di infrastrutture di base per il Web3.

Rispetto alla catena monolitica, che è "onnicomprensiva ma mediocre", la modularità, attraverso una specializzazione del lavoro, riesce a bilanciare le prestazioni di scalabilità, decentralizzazione e libertà di sviluppo, risolvendo i problemi di costo e soglia che hanno a lungo limitato l'adozione su larga scala delle catene pubbliche. In futuro, la maggior parte delle catene dedicate a settori verticali e delle Rollup applicative saranno costruite su architetture modulari, mentre le catene monolitiche si concentreranno maggiormente su scenari di nicchia estremamente semplici e a bassa interazione.

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