Модульна блокчейн-освіта: розбір традиційних монолітних ланцюгів, переосмислення базової архітектури Web3

1. Що таке модульна блокчейн? Спочатку зрозумійте фатальні недоліки традиційних монолітних ланцюгів

Традиційні біткоїн, ранній ефіріум, Solana належать до монолітних блокчейнів (Monolithic), де всі чотири основні функції втиснуті в одну мережу: виконання транзакцій, досягнення консенсусу, зберігання всіх первинних даних транзакцій, обробка остаточних розрахунків активів, всі роботи виконуються однією групою вузлів.

Ця модель "один ланцюг виконує всі функції" має вроджені протиріччя, що безпосередньо стикається з трикутником неможливостей блокчейну: безпека, децентралізація та масштабованість не можуть бути одночасно забезпечені.

Щоб підвищити TPS, потрібно підвищити апаратні вимоги до вузлів, жертвуючи децентралізацією;

прагнучи до верифікації всіх вузлів, обсяг блоків повинен бути зменшений, що призводить до різкого зростання комісій у разі заторів;

висока ступінь зв'язності базового коду, зміна консенсусу, масштабування або зберігання будь-якої частини вимагає синхронізації всієї мережі через жорсткий форк, що робить ітерацію надзвичайно неефективною.

Модульна блокчейн (Modular Blockchain) є повною революцією цієї архітектури: чотири основні функції, які раніше були прив'язані до одного ланцюга, повністю розділені на незалежні, вбудовані чотири спеціалізовані мережі, кожна з яких виконує свою роль. Чотири рівні: рівень виконання, рівень консенсусу, рівень доступності даних DA, рівень розрахунків.

2. Просте пояснення чотирьох рівнів модульної архітектури

1. Рівень виконання (Execution): обчислювальний цех на ланцюзі, що обробляє лише транзакції

Розташування: найпередніша точка взаємодії з користувачем, відповідальна за упаковку переказів, виконання смарт-контрактів, оновлення статусу облікових записів на ланцюзі, це те, що ми зазвичай називаємо ZK-Rollup, OP-Rollup, основний ланцюг застосування.

Він виконує лише обчислення, не зберігає масивні первинні дані, не потребує консенсусу всієї мережі, не відповідає за підтвердження активів, вся обчислювальна потужність спрямована на оптимізацію TPS, легко досягаючи швидкості обробки тисяч транзакцій на секунду.

2. Рівень консенсусу (Consensus): глобальний суддя часу

Виконує лише одну справу: сортує пакети транзакцій, подані на рівні виконання, та формує блоки, всі вузли мережі досягають єдиного консенсусу щодо порядку транзакцій, не беручи участі у розрахунках контрактів і не зберігаючи повні деталі транзакцій.

Спеціалізований DA ланцюг об'єднує консенсус і доступність даних в один рівень, ще більше спрощуючи архітектуру.

3. Рівень доступності даних DA (Data Availability): публічна дошка оголошень на ланцюзі, основна інфраструктура модульності

DA є основою безпеки модульної системи, основна роль: постійне зберігання всіх первинних даних транзакцій рівня виконання, забезпечення можливості завантаження та перевірки повних записів транзакцій будь-яким вузлом або особою в будь-який час, виключаючи можливість маніпуляцій з порядком або приховування даних транзакцій.

У монолітних ланцюгах DA, виконання та консенсус пов'язані разом, що робить витрати на масштабування надзвичайно високими; в епоху модульності з'являються спеціалізовані DA публічні ланцюги, які надають послуги з низьковитратного зберігання даних, зокрема Celestia та Avail, які є основними темами цього тексту.

4. Рівень розрахунків (Settlement): остаточний нотаріус, гарантія безпеки активів

Відповідає за перевірку доказів, поданих на рівні виконання (докази шахрайства / нульові знання), обробку міжрівневих трансакцій активів, вирішення суперечок на ланцюзі, забезпечуючи остаточну визначеність транзакцій. На сьогодні ефіріум є основним рівнем розрахунків у галузі, всі L2 та основні Rollup остаточно закріплюють активи на основній мережі ефіріуму.

3. Монолітний ланцюг VS модульна блокчейн: повне порівняння переваг та недоліків

(1) Переваги та недоліки монолітних публічних ланцюгів

Переваги

Проста архітектура, без багаторівневої взаємодії, короткострокова розробка інтуїтивно зрозуміла;

Єдина мережа з єдиною моделлю безпеки, короткий процес розрахунку активів, без багаторівневого накладання довіри;

Нативна повна екосистема, проблеми з крос-рівневою сумісністю та комунікацією незначні.

Фатальні недоліки

Серйозна зв'язність функцій, дуже низька стеля масштабування, затори неминуче підвищують Gas;

Витрати на оновлення надзвичайно високі, зміна будь-якої функції на базовому рівні вимагає жорсткого форку всієї мережі;

Високий поріг входу для розробки, створення монолітного публічного ланцюга з нуля вимагає розробки повного набору базових технологій консенсусу, зберігання та виконання, що займає понад рік, витрати на людські ресурси та аудит досягають мільйонів;

Витрати ресурсів: вузли повинні виконувати обчислення контрактів, зберігати всі блоки та брати участь у консенсусі, апаратні вимоги розділені, ступінь децентралізації постійно знижується.

(2) Переваги та недоліки модульної блокчейн

Основні переваги

Спеціалізована оптимізація на рівнях, подолання обмежень масштабування: рівень виконання повністю підвищує TPS, рівень DA зосереджується на зменшенні витрат на зберігання, рівень розрахунків забезпечує безпеку, чотири рівні не заважають один одному;

Вбудовані компоненти, висока налаштовуваність: розробники можуть вільно комбінувати середовище виконання, рівень DA, рівень розрахунків за потребою;

Значне зниження порогу розробки публічного ланцюга, не потрібно створювати повний набір базових технологій з нуля;

Гнучка ітерація: окреме оновлення певного рівня без жорсткого форку всієї мережі, швидкість інновацій вища;

Відокремлення суверенітету: верхній рівень виконання має незалежні права на управління, оновлення та форк, не підлягає обмеженням нижніх рівнів DA / розрахунків, тобто "суверенний Rollup";

Безпека на рівнях: подвійна перевірка на базовому рівні DA + розрахунків, витрати на шахрайство значно вищі, ніж у монолітних ланцюгах.

Існуючі недоліки

Багаторівнева архітектура призводить до складності взаємодії, міжрівнева комунікація, синхронізація доказів потребують супутніх інструментів;

Багато ланцюгів з багаторівневими довірчими припущеннями, неправильний вибір може ввести додаткові ризики безпеки (наприклад, вибір централізованого третього DA);

Ранні інструменти модульної інфраструктури не досконалі, адаптація до малих середовищ виконання вимагає великих зусиль;

Багаторівнева мережа накладає витрати на стейкінг та Gas, що призводить до додаткових витрат на комісії.

4. Основні спеціалізовані ланцюги доступності даних (DA): Celestia, Avail

Рівень DA є основою модульної системи, спеціалізується на публікації та зберіганні даних, не виконує жодних смарт-контрактів, не підтримує залишки рахунків, в індустрії його називають "безстанційною базовою мережею".

1. Celestia: піонер модульної DA

Перший у галузі спеціалізований модульний ланцюг доступності даних, еталонний проект модульної наративи.

Основна технологія: зразки доступності даних DAS, легкі вузли не потребують завантаження повних блоків, можуть перевіряти дані за допомогою випадкових вибірок, значно знижуючи поріг роботи вузлів, підвищуючи децентралізацію;

Дерево Меркла простору імен NMT: ізоляція даних різних Rollup та застосункових ланцюгів, без взаємного впливу, підвищена ефективність перевірки;

Базовий консенсус: Tendermint BFT, швидке формування блоків, миттєвий консенсус;

Основне призначення: надання всім суверенним Rollup, ZK/OP другого рівня низьковитратного, високопродуктивного зберігання даних, верхні ланцюги мають повний суверенітет, можуть налаштовувати віртуальні машини та правила управління;

Сфери застосування: вертикальні застосункові ланцюги, ігрові Rollup, спеціалізовані ланцюги RWA, легкі ZK другого рівня.

2. Avail: легкий та високопродуктивний рівень DA

Новий покоління модульної мережі доступності даних, що конкурує з Celestia, основна мета - зниження витрат на зберігання та підвищення пропускної здатності даних.

Технічні характеристики: оптимізовані схеми стирання, вища ефективність стиснення даних блоків, кращий досвід верифікації для мобільних пристроїв та легких вузлів;

Диференційовані переваги: нативна сумісність з екосистемою ефіріуму, ZK Stack, OP Stack, більш дружнє ставлення до адаптації Rollup ефіріуму;

Механізм безпеки: вбудоване виявлення шахрайства з даними, у разі відсутності або маніпуляцій з даними швидко активується мережеве покарання;

Призначення: для масштабних високочастотних малих застосувань, взаємодії AI на ланцюзі, масового випуску NFT та інших сценаріїв з високими вимогами до даних.

Додатково: нативна DA ефіріуму Blob (EIP-4844)

Ефіріум також виконує функцію DA, спираючись на блоки Blob для зберігання даних транзакцій L2, з найвищою безпекою, але витрати на зберігання вищі, ніж у Celestia та Avail; основні L2 (Arbitrum, zkSync), які прагнуть до максимальної безпеки, віддають перевагу нативній DA ефіріуму, тоді як застосункові ланцюги, що прагнуть до низьких витрат та високої пропускної здатності, вибирають зовнішню DA Celestia/Avail.

5. Як модульна архітектура значно знижує поріг розробки публічних ланцюгів? Від "власної розробки ланцюга" до "конструювання з кубиків"

Традиційна розробка монолітних публічних ланцюгів вимагає, щоб команда подолала консенсусний алгоритм, розподілене зберігання, P2P мережу, віртуальну машину та всі базові технології масштабування з нуля, термін розробки 10-18 місяців, витрати на аудит та безпеку надзвичайно високі, більшість стартапів не можуть собі це дозволити. Модульна архітектура повністю переписує парадигму розробки:

Пряме повторне використання базової інфраструктури, без повторного створення коліс

Розробники не потребують власної розробки рівня DA, рівня консенсусу, можуть безпосередньо підключатися до послуг публікації даних, що надаються Celestia та Avail; розрахунки безпосередньо використовують безпеку ефіріуму, що економить витрати на розробку базової безпеки. Потрібно лише розробити свій рівень виконання (ZK/OP Rollup, спеціалізований застосунковий ланцюг), обсяг роботи зменшується на понад 70%.

Стандартизовані фрейми для запуску ланцюгів готові до використання

OP Stack, Polygon CDK, Cosmos SDK, Rollup як послуга RaaS - всі інструменти готові до використання:

Якщо ви хочете створити EVM-сумісний ланцюг: OP Stack дозволяє швидко розгорнути OP другого рівня;

Якщо ви хочете створити високопродуктивний ZK ланцюг: Polygon CDK швидко створює рівень виконання zkEVM;

Весь процес скорочується з року до 2-8 тижнів, витрати на людські ресурси зменшуються на 85%.

Вільна комбінація за потребою, гнучкий контроль витрат та безпеки

Команди можуть вільно комбінувати рівні відповідно до своїх потреб:

Фінансовий сектор, великі активи: DA ефіріуму + розрахунки ефіріуму, максимальна безпека;

Ігровий сектор, малі платежі: низьковитратний DA Celestia/Avail, контроль комісій;

Не потрібно жертвувати продуктивністю або витратами через адаптацію до єдиного монолітного ланцюга.

Незалежний суверенітет, управління не підлягає обмеженням базового рівня

Суверенний Rollup, побудований на зовнішньому DA, має незалежні токени, правила управління, права на оновлення контрактів, не потребує компромісів у управлінні з ефіріумом або базовим DA ланцюгом, що підходить для створення вертикальних незалежних екосистем (ланцюги похідних, AI Agent ланцюги, реальні активи RWA).

Розподіл витрат на безпеку, зниження тиску на аудит

Безпека базового рівня DA та розрахунків забезпечується великими мережевими вузлами, нові проекти повинні лише провести аудит своїх контрактів на рівні виконання, не потрібно вкладати великі кошти в аудит базового консенсусу та зберігання, що значно знижує витрати на безпеку перед запуском.

6. Підсумок розвитку індустрії модульної блокчейн

Модульність не є простим патчем для масштабування, а є довгостроковим напрямком еволюції базової архітектури блокчейну. Ефіріум, зосереджений на рівні розрахунків, Celestia, Avail та інші спеціалізовані DA ланцюги забезпечують базу даних, ZK/OP Rollup виступають як різноманітні рівні виконання, чотири рівні співпрацюють, формуючи повну інфраструктуру Web3.

На відміну від "універсальних, але посередніх" шляхів монолітних ланцюгів, модульність через спеціалізацію одночасно забезпечує масштабування, децентралізацію та свободу розробки, вирішуючи довгострокові проблеми з витратами та порогами, що обмежують широке впровадження публічних ланцюгів. У майбутньому більшість спеціалізованих ланцюгів та застосункових Rollup будуть побудовані на основі модульної архітектури, тоді як монолітні ланцюги зосередяться на надзвичайно простих, низькоінтерактивних нішах.

Відмова від відповідності: цей контент надано лише для загальних брендингових та інформаційних цілей і не є фінансовою, інвестиційною, юридичною чи податковою консультацією. Події, нагороди, онлайн-події або пов’язану інформацію, згадана тут, не слід розглядати як рекомендацію, прохання чи запрошення до купівлі, продажу, торгівлі чи інших операцій з криптоактивами або використання послуг. Криптоактиви є дуже волатильними та можуть призвести до збитків. Послуги WEEX та онлайн-події можуть бути недоступні в усіх регіонах та підпадають під дію чинних законів, правил та вимог до участі. Ви несете відповідальність за забезпечення відповідності використання вами послуг WEEX місцевому законодавству та за ретельну оцінку ризиків перед участю в діяльності, пов’язаній з криптовалютами.