Глибоке тлумачення модульності: вбудоване рішення для вирішення виробничих обмежень Блокчейн
Модульний Блокчейн, розділивши різні функції Блокчейну на незалежні модулі, може забезпечити підтримку продуктивності та плавний користувацький досвід у конкретних функціях, вирішуючи певним чином проблему "недоступного трикутника".
Ефіріум, як перша платформа Блокчейн, що підтримує смарт-контракти, забезпечив родючий ґрунт для модульного дизайну. З розвитком технології Блокчейн екосистема біткоїна також почала досліджувати можливості модульності, додаючи нові модулі для реалізації більш розширених функцій, таких як покращений захист приватності, більш ефективна обробка транзакцій або розширені можливості смарт-контрактів.
Модульна технологія представляє собою більш «одухотворений» підхід до створення вбудованих продуктів, в майбутньому з'являться більш гнучкі та налаштовувані рішення Блокчейн, різні послуги та функції можна буде легко вставляти та виймати, як LEGO. Така гнучкість дозволяє розробникам швидко створювати та розгортати рішення Блокчейн відповідно до вимог конкретних сценаріїв застосування.
Монолітний Блокчейн та Модульний Блокчейн
Коли ми обговорюємо модульний Блокчейн, спочатку потрібно зрозуміти концепцію монолітного Блокчейн (Monolithic Blockchain). Монолітні ланцюги, такі як Біткоїн, Ефіріум тощо, відомі своєю всеосяжністю, самостійно виконуючи всі аспекти мережі, від зберігання даних до верифікації транзакцій і виконання смарт-контрактів. У цьому процесі монолітний ланцюг виконує роль універсала (generalist), охоплюючи всі етапи.
Якщо взяти за приклад ефіріум, зріла монолітна Блокчейн зазвичай можна умовно поділити на чотири архітектури:
Виконавчий шар (Execution Layer)
Розрахунковий Блок (Settlement Layer )
Шар доступності даних/ DA шар (Шар доступності даних)
Блокчейн (Consensus Layer)
За допомогою цього порівняння ми можемо чіткіше зрозуміти, як різні архітектури Блокчейн працюють у співпраці. Монолітний Блокчейн — це зосередження всіх функцій на одному ланцюгу, тоді як модульний Блокчейн (Modular Blockchain) є новим типом архітектури Блокчейн, що 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 подібний до групи спеціалістів, які зосереджені на глибокому дослідженні та технологічних інноваціях у своїх відповідних сферах. Така зосередженість дозволяє модульному Блокчейну забезпечувати відмінну продуктивність та користувацький досвід у певних функціях, наприклад, вони можуть забезпечувати швидшу обробку транзакцій за нижчою вартістю.
У контексті архітектури вузлів, монолітний блокчейн залежить від повних вузлів, які повинні завантажити та обробити всю копію даних Блокчейну. Це не лише висуває високі вимоги до ресурсів зберігання та обчислень, а й обмежує швидкість розширення мережі. На відміну від цього, модульний Блокчейн використовує легкий дизайн вузлів, які повинні обробляти лише інформацію про заголовки блоків, що значно підвищує швидкість транзакцій та ефективність мережі.
Однією з помітних переваг модульного Блокчейн є його гнучкість та співпраця. Вони здатні передавати неосновні функції іншим експертам, формуючи синергію, що забезпечує суттєве підвищення загальної продуктивності. Ця дизайнерська філософія нагадує конструктор LEGO, що дозволяє розробникам вільно комбінувати різні модулі відповідно до потреб проекту, створюючи різноманітні рішення.
Хоча монолітні блоки мають переваги в глобальному контролі, безпеці та стабільності, вони також стикаються з проблемами масштабованості, складності оновлень та адаптації до нових вимог. Модульні блокчейни вирізняються 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 обсяг роботи для розробників у проектуванні, розробці та обслуговуванні. Як нова технологія, модульний Блокчейн ще не пройшов всебічного тестування на безпеку та випробувань ринковими коливаннями, його довгострокова стабільність і безпека все ще потребують подальшої перевірки.
Модульний Блокчейн та "неможливий трикутник"
Чому модульна технологія блокчейн викликає широкий інтерес і прогнозується як "майбутня тенденція"? Це тісно пов'язано з відомою теорією "неможливого трикутника" у сфері блокчейн.
"Неможливий трикутник" Блокчейн вказує на те, що блокчейн-мережа важко досягти оптимального стану в одночасному забезпеченні трьох основних характеристик: безпеки, децентралізації та масштабованості.
Масштабованість стосується здатності мережі обробляти велику кількість транзакцій, а також її здатності залишатися ефективною та низькозатратною під час зростання кількості користувачів та транзакцій. Зазвичай вимірюється через TPS (транзакцій на секунду) та затримку (час, необхідний для підтвердження транзакції).
Безпека стосується витрат і складності захисту Блокчейн-мережі від атак. Наприклад, механізм POW біткоїна вимагає від атакуючого контролювати понад 51% потужності всієї мережі, тоді як механізм POS ефіріуму вимагає, щоб понад ⅓ вузлів змовилися.
Децентралізованість описує роботу мережі, яка не залежить від єдиного центрального вузла, а розподілена на багатьох вузлах. Чим більше вузлів і чим ширше географічне поширення, тим вищий рівень децентралізації мережі.
Основна ідея "неможливого трикутника" полягає в тому, що дуже складно досягти оптимізації за трьома цими характеристиками в системі Блокчейн. Наприклад, серед багатьох публічних блокчейнів, Біткойн і Ефір вирізняються своєю широкою розподіленістю вузлів і достатньою кількістю вузлів, що робить їх видатними у питаннях децентралізації та безпеки.
Проте вони пожертвували певною масштабованістю, що призвело до повільної швидкості транзакцій та високих комісій: час створення блоку для біткоїна становить приблизно 10 хвилин, TPS для ефіру приблизно 13, під час різкого збільшення обсягу транзакцій комісії за транзакції в ефірі можуть досягати кількох сотень доларів.
Саме на цьому фоні виникла модульна технологія блокчейн, яка вирішує виклики традиційних публічних блоків у сфері масштабованості та вартості транзакцій, розподіляючи різні функції між спеціалізованими модулями. Наприклад, мережа Lightning для біткоїн та технологія Rollup для ефірів є втіленням модульної концепції.
Переваги модульного Блокчейн полягають у його багаторівневій архітектурі, що дозволяє оптимізувати кожен рівень для конкретних потреб. Рівень даних може зосередитися на зберіганні та перевірці даних, тоді як рівень виконання може обробляти логіку смарт-контрактів. Це розділення не тільки підвищує продуктивність і ефективність, але й сприяє взаємодії між різними Блокчейн, забезпечуючи основу для побудови відкритої та взаємопов'язаної екосистеми.
Отже, модульна технологія Блокчейн пропонує новий шлях для вирішення обмежень традиційних публічних ланцюгів. Вона забезпечує вищу масштабованість і нижчі транзакційні витрати на основі підтримки децентралізації та безпеки, що має далекосяжне значення для широкого застосування технології Блокчейн і її довгострокового розвитку.
Класифікація модульного блокчейну
Модульний Блокчейн, виходячи з його архітектурних характеристик, можна поділити на різні типи. Серед цих типів, шар доступності даних і шар консенсусу через їх тісну взаємозалежність, часто проектуються як єдине ціле. Це тому, що, коли вузол отримує дані транзакції, зазвичай також визначається порядок транзакцій, що є основою безпеки Блокчейн та незмінності.
Виходячи з цих принципів проектування, ми можемо окремо зрозуміти різні проекти модульного Блокчейн з точки зору виконавчого рівня, рівня доступності даних і рівня консенсусу, а також рівня розрахунків.
Виконавчий рівень
Технології другого рівня, як розширення виконавчого рівня в архітектурі Блокчейн, є однією з реалізацій концепції модульного Блокчейн. Вони прагнуть підвищити масштабованість основного ланцюга, будуючи мережі, системи або технології поза ланцюгом, що базуються на основному Блокчейн.
Рішення Layer 2 дозволяють швидшу та економічнішу обробку транзакцій, при цьому зберігаючи безпеку та децентралізацію основного Блокчейн. Згідно з панеллю Dune, створеною @0xning, можна побачити, що на еко-системі Ethereum частка gas, що споживається для верифікації та клірингу Layer 2, в середньому становить менше 10%, що значно заощаджує витрати користувачів на транзакції.
Технологія Rollup є наразі найпопулярнішим рішенням Layer 2, її основна ідея полягає в "виконанні поза ланцюгом, перевірці на ланцюзі", тобто виконання обчислень та інших робіт поза ланцюгом, а потім завантаження даних calldata назад до основної мережі.
Виконання поза блокчейном
У моделі Rollup транзакції виконуються поза ланцюгом, тоді як основний Блокчейн лише відповідає за перевірку доказів транзакцій у смарт-контрактах та зберігання оригінальних даних транзакцій. Такий дизайн значно знижує обчислювальне навантаження на основний ланцюг, зменшуючи вимоги до зберігання, що дозволяє більш ефективну обробку транзакцій.
Щоб进一步 знизити витрати, Rollup використовує технологію пакування транзакцій. Це можна порівняти з контейнеризацією вантажів у логістиці, окреме надсилання кожного вантажу призводить до високих витрат на доставку. Технологія Rollup значно знижує вартість кожної транзакції, об'єднуючи кілька транзакцій в одну "доставку".
Верифікація в Блокчейні
Онлайн-підтвердження є ключовим для безпеки мережі Layer 2. Мережі Layer 2 повинні надавати криптографічні докази для вирішення потенційних розбіжностей на базовому Блокчейн. Наразі існують два основних механізми підтвердження: доказ помилки та доказ дійсності, які відповідно підтримують Optimistic Rollups та ZK Rollups.
Доказ помилки оптимістичних роллів
Оптимістичні ролапи використовують оптимістичне припущення, що всі транзакції за замовчуванням є дійсними, якщо немає чітких доказів наявності помилки. Ця модель залежить від доказів помилки (фрауд-продуктів) під час періоду виклику, будь-який учасник мережі може подати доказ, щоб оскаржити стан смарт-контракту, що забезпечує справедливість і прозорість мережі.
Згідно з даними L2BEAT, наразі існує 16 Layer 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 нагадує процес верифікації, який забезпечує точність кожної транзакції та обчислення в мережі Layer 2.
У двох словах, доказ ефективності є основою ZK-Rollups, яка вимагає, щоб кожна партія транзакцій супроводжувалася відповідним доказом, що гарантує, що смарт-контракти на основному Блокчейні можуть перевіряти та затверджувати зміни стану. Для валідаційних вузлів ZK Rollups забезпечують механізм розрахунків з нульовою помилкою, 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 модульних Блокчейн, за своєю суттю є шаром доступності даних, що забезпечує надійну основу для розробки dApps і Rollup. Завдяки розгортанню на шарі доступності даних та шарі консенсусу Celestia, розробники програм можуть зосередитися на виконанні
Ця сторінка може містити контент третіх осіб, який надається виключно в інформаційних цілях (не в якості запевнень/гарантій) і не повинен розглядатися як схвалення його поглядів компанією Gate, а також як фінансова або професійна консультація. Див. Застереження для отримання детальної інформації.
модульний блокчейн破解Нечестива Трійця 提升性能重塑行业格局
Глибоке тлумачення модульності: вбудоване рішення для вирішення виробничих обмежень Блокчейн
Модульний Блокчейн, розділивши різні функції Блокчейну на незалежні модулі, може забезпечити підтримку продуктивності та плавний користувацький досвід у конкретних функціях, вирішуючи певним чином проблему "недоступного трикутника".
Ефіріум, як перша платформа Блокчейн, що підтримує смарт-контракти, забезпечив родючий ґрунт для модульного дизайну. З розвитком технології Блокчейн екосистема біткоїна також почала досліджувати можливості модульності, додаючи нові модулі для реалізації більш розширених функцій, таких як покращений захист приватності, більш ефективна обробка транзакцій або розширені можливості смарт-контрактів.
Модульна технологія представляє собою більш «одухотворений» підхід до створення вбудованих продуктів, в майбутньому з'являться більш гнучкі та налаштовувані рішення Блокчейн, різні послуги та функції можна буде легко вставляти та виймати, як LEGO. Така гнучкість дозволяє розробникам швидко створювати та розгортати рішення Блокчейн відповідно до вимог конкретних сценаріїв застосування.
Монолітний Блокчейн та Модульний Блокчейн
Коли ми обговорюємо модульний Блокчейн, спочатку потрібно зрозуміти концепцію монолітного Блокчейн (Monolithic Blockchain). Монолітні ланцюги, такі як Біткоїн, Ефіріум тощо, відомі своєю всеосяжністю, самостійно виконуючи всі аспекти мережі, від зберігання даних до верифікації транзакцій і виконання смарт-контрактів. У цьому процесі монолітний ланцюг виконує роль універсала (generalist), охоплюючи всі етапи.
Якщо взяти за приклад ефіріум, зріла монолітна Блокчейн зазвичай можна умовно поділити на чотири архітектури:
За допомогою цього порівняння ми можемо чіткіше зрозуміти, як різні архітектури Блокчейн працюють у співпраці. Монолітний Блокчейн — це зосередження всіх функцій на одному ланцюгу, тоді як модульний Блокчейн (Modular Blockchain) є новим типом архітектури Блокчейн, що 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 подібний до групи спеціалістів, які зосереджені на глибокому дослідженні та технологічних інноваціях у своїх відповідних сферах. Така зосередженість дозволяє модульному Блокчейну забезпечувати відмінну продуктивність та користувацький досвід у певних функціях, наприклад, вони можуть забезпечувати швидшу обробку транзакцій за нижчою вартістю.
У контексті архітектури вузлів, монолітний блокчейн залежить від повних вузлів, які повинні завантажити та обробити всю копію даних Блокчейну. Це не лише висуває високі вимоги до ресурсів зберігання та обчислень, а й обмежує швидкість розширення мережі. На відміну від цього, модульний Блокчейн використовує легкий дизайн вузлів, які повинні обробляти лише інформацію про заголовки блоків, що значно підвищує швидкість транзакцій та ефективність мережі.
Однією з помітних переваг модульного Блокчейн є його гнучкість та співпраця. Вони здатні передавати неосновні функції іншим експертам, формуючи синергію, що забезпечує суттєве підвищення загальної продуктивності. Ця дизайнерська філософія нагадує конструктор LEGO, що дозволяє розробникам вільно комбінувати різні модулі відповідно до потреб проекту, створюючи різноманітні рішення.
Хоча монолітні блоки мають переваги в глобальному контролі, безпеці та стабільності, вони також стикаються з проблемами масштабованості, складності оновлень та адаптації до нових вимог. Модульні блокчейни вирізняються 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 обсяг роботи для розробників у проектуванні, розробці та обслуговуванні. Як нова технологія, модульний Блокчейн ще не пройшов всебічного тестування на безпеку та випробувань ринковими коливаннями, його довгострокова стабільність і безпека все ще потребують подальшої перевірки.
Модульний Блокчейн та "неможливий трикутник"
Чому модульна технологія блокчейн викликає широкий інтерес і прогнозується як "майбутня тенденція"? Це тісно пов'язано з відомою теорією "неможливого трикутника" у сфері блокчейн.
"Неможливий трикутник" Блокчейн вказує на те, що блокчейн-мережа важко досягти оптимального стану в одночасному забезпеченні трьох основних характеристик: безпеки, децентралізації та масштабованості.
Основна ідея "неможливого трикутника" полягає в тому, що дуже складно досягти оптимізації за трьома цими характеристиками в системі Блокчейн. Наприклад, серед багатьох публічних блокчейнів, Біткойн і Ефір вирізняються своєю широкою розподіленістю вузлів і достатньою кількістю вузлів, що робить їх видатними у питаннях децентралізації та безпеки.
Проте вони пожертвували певною масштабованістю, що призвело до повільної швидкості транзакцій та високих комісій: час створення блоку для біткоїна становить приблизно 10 хвилин, TPS для ефіру приблизно 13, під час різкого збільшення обсягу транзакцій комісії за транзакції в ефірі можуть досягати кількох сотень доларів.
Саме на цьому фоні виникла модульна технологія блокчейн, яка вирішує виклики традиційних публічних блоків у сфері масштабованості та вартості транзакцій, розподіляючи різні функції між спеціалізованими модулями. Наприклад, мережа Lightning для біткоїн та технологія Rollup для ефірів є втіленням модульної концепції.
Переваги модульного Блокчейн полягають у його багаторівневій архітектурі, що дозволяє оптимізувати кожен рівень для конкретних потреб. Рівень даних може зосередитися на зберіганні та перевірці даних, тоді як рівень виконання може обробляти логіку смарт-контрактів. Це розділення не тільки підвищує продуктивність і ефективність, але й сприяє взаємодії між різними Блокчейн, забезпечуючи основу для побудови відкритої та взаємопов'язаної екосистеми.
Отже, модульна технологія Блокчейн пропонує новий шлях для вирішення обмежень традиційних публічних ланцюгів. Вона забезпечує вищу масштабованість і нижчі транзакційні витрати на основі підтримки децентралізації та безпеки, що має далекосяжне значення для широкого застосування технології Блокчейн і її довгострокового розвитку.
Класифікація модульного блокчейну
Модульний Блокчейн, виходячи з його архітектурних характеристик, можна поділити на різні типи. Серед цих типів, шар доступності даних і шар консенсусу через їх тісну взаємозалежність, часто проектуються як єдине ціле. Це тому, що, коли вузол отримує дані транзакції, зазвичай також визначається порядок транзакцій, що є основою безпеки Блокчейн та незмінності.
Виходячи з цих принципів проектування, ми можемо окремо зрозуміти різні проекти модульного Блокчейн з точки зору виконавчого рівня, рівня доступності даних і рівня консенсусу, а також рівня розрахунків.
Виконавчий рівень
Технології другого рівня, як розширення виконавчого рівня в архітектурі Блокчейн, є однією з реалізацій концепції модульного Блокчейн. Вони прагнуть підвищити масштабованість основного ланцюга, будуючи мережі, системи або технології поза ланцюгом, що базуються на основному Блокчейн.
Рішення Layer 2 дозволяють швидшу та економічнішу обробку транзакцій, при цьому зберігаючи безпеку та децентралізацію основного Блокчейн. Згідно з панеллю Dune, створеною @0xning, можна побачити, що на еко-системі Ethereum частка gas, що споживається для верифікації та клірингу Layer 2, в середньому становить менше 10%, що значно заощаджує витрати користувачів на транзакції.
Технологія Rollup є наразі найпопулярнішим рішенням Layer 2, її основна ідея полягає в "виконанні поза ланцюгом, перевірці на ланцюзі", тобто виконання обчислень та інших робіт поза ланцюгом, а потім завантаження даних calldata назад до основної мережі.
Виконання поза блокчейном
У моделі Rollup транзакції виконуються поза ланцюгом, тоді як основний Блокчейн лише відповідає за перевірку доказів транзакцій у смарт-контрактах та зберігання оригінальних даних транзакцій. Такий дизайн значно знижує обчислювальне навантаження на основний ланцюг, зменшуючи вимоги до зберігання, що дозволяє більш ефективну обробку транзакцій.
Щоб进一步 знизити витрати, Rollup використовує технологію пакування транзакцій. Це можна порівняти з контейнеризацією вантажів у логістиці, окреме надсилання кожного вантажу призводить до високих витрат на доставку. Технологія Rollup значно знижує вартість кожної транзакції, об'єднуючи кілька транзакцій в одну "доставку".
Верифікація в Блокчейні
Онлайн-підтвердження є ключовим для безпеки мережі Layer 2. Мережі Layer 2 повинні надавати криптографічні докази для вирішення потенційних розбіжностей на базовому Блокчейн. Наразі існують два основних механізми підтвердження: доказ помилки та доказ дійсності, які відповідно підтримують Optimistic Rollups та ZK Rollups.
Доказ помилки оптимістичних роллів
Оптимістичні ролапи використовують оптимістичне припущення, що всі транзакції за замовчуванням є дійсними, якщо немає чітких доказів наявності помилки. Ця модель залежить від доказів помилки (фрауд-продуктів) під час періоду виклику, будь-який учасник мережі може подати доказ, щоб оскаржити стан смарт-контракту, що забезпечує справедливість і прозорість мережі.
Згідно з даними L2BEAT, наразі існує 16 Layer 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 нагадує процес верифікації, який забезпечує точність кожної транзакції та обчислення в мережі Layer 2.
У двох словах, доказ ефективності є основою ZK-Rollups, яка вимагає, щоб кожна партія транзакцій супроводжувалася відповідним доказом, що гарантує, що смарт-контракти на основному Блокчейні можуть перевіряти та затверджувати зміни стану. Для валідаційних вузлів ZK Rollups забезпечують механізм розрахунків з нульовою помилкою, 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 модульних Блокчейн, за своєю суттю є шаром доступності даних, що забезпечує надійну основу для розробки dApps і Rollup. Завдяки розгортанню на шарі доступності даних та шарі консенсусу Celestia, розробники програм можуть зосередитися на виконанні