Модульні блокчейни: переосмислення масштабованості та безпеки блокчейну
Модулярні блокчейни представляють собою нову архітектуру блокчейну, яка підвищує масштабованість, безпеку та гнучкість, розділяючи ключові функції на відокремлені шари. Цей дизайн вирішує проблеми з продуктивністю, з якими стикаються традиційні монолітні блокчейни при обробці великого обсягу транзакцій, а також дозволяє більшу настроюваність системи.

Що таке Модульний Блокчейн?

Традиційні монолітні системи блокчейну, такі як Ethereum та Bitcoin, зазвичай виконують всі завдання на одному ланцюжку, включаючи виконання транзакцій, консенсус (підтвердження транзакцій), зберігання даних та розрахунок. Хоча цей підхід сприяє загальній безпеці та децентралізації, він часто зіштовхується з проблемами продуктивності при роботі з великим трафіком транзакцій, швидким підтвердженням та великомасштабними додатками. Модулярні блокчейни, через багаторівневу архітектуру, розділяють ці функції на різні модулі, дозволяючи кожному модулю фокусуватися на конкретних завданнях для досягнення більш ефективного розподілу ресурсів та оптимізації продуктивності.

Основні функції

Модульні блокчейни зазвичай складаються з чотирьох основних функціональних модулів:

1. Консенсус: Визначає порядок транзакцій та створення нового блоку, забезпечуючи автентичність транзакцій. Шар консенсусу забезпечує погодження мережевих вузлів щодо однієї версії реєстру.
2. Виконання: Обробляє транзакції та оновлює стан блокчейну, діючи як обчислювальний двигун для виконання смарт-контрактів.
3. Доступність даних: Зберігає дані транзакцій, забезпечуючи постійну доступність даних для завантаження та перевірки вузлами, утворюючи основу для прозорості та безпеки блокчейну.
4. Вирішення: Забезпечує остаточність транзакції, гарантуючи, що транзакції не можуть бути змінені після підтвердження, та діє як шар арбітражу для спорів між ланцюжками.

Як працюють модульні блокчейни

Основна концепція модульних блокчейнів полягає в розкладанні різних функцій блокчейну на різні модулі, кожен з яких обробляється різними ланцюжками. Традиційні монолітні архітектури блокчейну зазвичай управляють усіма завданнями - виконанням, консенсусом, розрахунками та доступністю даних - на одному ланцюжку. Хоча ця структура проста, її масштабованість та продуктивність зазвичай знижуються при збільшенні активності на ланцюжку. Модульні блокчейни, розділяючи ці функції, дозволяють різним блокчейнам фокусуватися на конкретних завданнях, досягаючи балансу між масштабованістю, децентралізацією та ефективністю. Ось детальний розбір того, як працюють модульні блокчейни:

1. Шаровий шар
2. Шар консенсусу Шар консенсусу відповідає за комунікацію та координацію між вузлами в мережі для досягнення угоди щодо порядку транзакцій. Децентралізація та безпека на цьому рівні визначають міцність всієї системи блокчейн. Наприклад, доказ стейку (PoS) може забезпечити ефективний механізм консенсусу для шару консенсусу, досягаючи високої пропускної здатності, забезпечуючи при цьому безпеку. Шляхом відокремлення від інших модульних рівнів, шар консенсусу може бути незалежно масштабованим та оптимізованим.
3. Шар розрахунків Шар розрахунків перевіряє правильність транзакцій, управляє мостами активів та потоком між шарами виконання, а також гарантує безпеку міжланцюжкових взаємодій. Цей шар зазвичай ґрунтується на більш надійному та безпечному базовому блокчейні (такому як Ethereum) та завершує перевірку та розрахунок за допомогою смарт-контрактів, забезпечуючи остаточність міжланцюжкових транзакцій.
4. Рівень доступності даних (DA) Рівень доступності даних гарантує, що всі дані про транзакції доступні вузлам перевірки. Незалежність цього рівня забезпечує модульним блокчейнам ефективний механізм управління даними, використовуючи такі методи, як шардинг даних і вибірка, щоб зменшити вимоги до зберігання та дозволити легким вузлам брати участь у перевірці даних. Наприклад, технологія «вибірки доступності даних» від Celestia дозволяє вузлам визначати доступність цілих даних шляхом вибірки невеликої кількості даних, таким чином досягаючи ефективної перевірки даних у мережі.
   Модульна операційна модель блокчейну дозволяє оптимізувати кожен шар на основі власних вимог, незалежно еволюціонуючи. Оскільки шари вже не потрібно працювати на одному ланцюжку, розробники можуть вибрати відповідний ланцюжок для виконання конкретних завдань, тим самим вирішуючи компроміси між масштабованістю, безпекою та ефективністю.

Основні типи

Модульні блокчейни можуть бути гнучко сконфігуровані шляхом поєднання рівнів виконання, узгодження, вирішення та доступності даних для формування різноманітних структурних конструкцій, що відповідають різним вимогам до ланцюжка. На основі поєднання цих модулів основні типи модульних блокчейнів включають наступне:

1. Архітектура рівнів 1 і 2 Найпростіша модульна архітектура блокчейну - це багаторівневий дизайн рівнів 1 і 2. Рівень 1 служить базовим ланцюжком, в основному обробляючи консенсус і розрахунки, тоді як рівень 2 – це ланцюжок, призначений для виконання, використовуючи технологію Rollup для збільшення потужності обробки. Celestia застосовує цей підхід, підтримуючи кілька мереж рівня 2 (таких як Arbitrum і Optimism), які використовують його як рівень доступності даних, таким чином покращуючи масштабованість.
2. Виконання, вирішення та архітектура шару DA В цій архітектурі шари виконання, вирішення та доступності даних ще більше роз'єднані. Шар виконання фокусується на пакуванні транзакцій та їх обробці, шар вирішення перевіряє та зберігає кінцевий стан виконання, а шар доступності даних забезпечує доступність даних та безпеку зберігання. Незалежність кожного модуля є сильнішою. Validium - це застосування цієї архітектури, що представляє іншу форму Rollup, яка обробляє транзакції поза ланцюжком перед поданням даних на L1, з окремим шаром доступності даних.
3. Архітектура Владного Роллапу Владні роллапи виконують функції як виконавчого, так і розрахункового шару, з блоками даних, які публікуються безпосередньо на роллап. На відміну від роллапів з розумними контрактами, владні роллапи керують валідністю та порядком транзакцій через свої власні вузли валідації, а не покладаються на валідацію на рівні розумного контракту. Владні роллапи автономно контролюють процеси виконання та розрахунку, тоді як шар DA забезпечує доступність даних.

Переваги та виклики

Переваги:

• Покращена масштабованість: Кожний модуль фокусується на конкретній задачі, значно підвищуючи пропускну здатність блокчейну без жертвування децентралізацією.
• Гнучкість та взаємодія: Модулярний дизайн блокчейну сприяє співпраці між різними ланцюжками 1-го та 2-го рівнів, дозволяючи розробникам вільно вибирати віртуальні машини та технічні стеки на підставі реальних потреб.
• Підтримка багатофункціональних додатків: Модулярна структура дозволяє розробникам створювати ефективні та безпечні децентралізовані додатки (DApps) легко, розблоковуючи більше можливостей для різноманітних використань.

Виклики:

• Складність розробки: багаторівневий дизайн модульних блокчейнів збільшує складність розробки та технічні вимоги як для користувачів, так і для розробників, що може сповільнити прийняття.
• Відсутність зрілого тестування: Порівняно з традиційними монолітними ланцюжками, модулярні блокчейни мають обмежене тестування та перевірку в практичних застосуваннях. Зрілі ланцюжки пройшли величезне тестування, тоді як модулярні мережі все ще наздоганяють.

Приклади проектів

Celestia: Як лідер у модульному просторі блокчейну, Celestia - це модульний блокчейн, спрямований на доступність даних, що забезпечує доступність даних операцій через вибіркове відстеження доступності даних. Це дозволяє мережам 2-го рівня, таким як rollups, використовувати її функціональність зберігання даних, зменшуючи тягар головного ланцюжка.
Dymension: Dymension пропонує модульний блокчейн «RollApps» зі швидким розгортанням і розділяє мережеву структуру на front-end і back-end, подібно до традиційної архітектури стека додатків. Dymension забезпечує ефективний зв'язок між RollApps і використовує мережу доступності даних для зберігання та надання даних.

Висновок

Модулярні блокчейни відкривають новий шлях для блокчейн-простору, підвищуючи масштабованість та гнучкість шляхом модуляризації ключових функцій та закладення технічної основи для подальшого розвитку DeFi та інших децентралізованих додатків. Хоча все ще на початкових етапах, модулярні блокчейни відкривають перспективи для подолання поточних технічних викликів, забезпечуючи вищу продуктивність та безпеку для розподілених мереж.