“Por favor, dê-me o que preciso e também receberá o que precisa”. Adam Smith propôs pela primeira vez o conceito de divisão do trabalho e cooperação em “A Riqueza das Nações”, explicando sistematicamente como isso melhora a eficiência geral do mercado. A essência da modularidade é a divisão do trabalho e cooperação. Um sistema completo pode ser dividido em módulos intercambiáveis, cada um dos quais é independente, seguro e escalável. Diferentes módulos podem ser combinados para alcançar a operação de todo o sistema. Um mercado livre inevitavelmente caminhará em direção à divisão do trabalho e cooperação, levando a melhorias significativas na eficiência geral. Atualmente, a modularidade é uma das narrativas centrais na indústria de blockchain. Embora a atenção do mercado não esteja atualmente voltada para projetos de infraestrutura subjacentes desse tipo, a melhoria da infraestrutura fundamental é uma força crucial que impulsiona o desenvolvimento da indústria. Este artigo fornecerá uma análise aprofundada das blockchains modulares, abrangendo sua história de desenvolvimento, cenário atual do mercado e direções futuras.

01 O que é modularidade

De fato, o desenvolvimento da modularidade na indústria blockchain tem uma longa história. Podemos revisitar a evolução de toda a indústria a partir da perspectiva da modularidade. A cadeia Bitcoin mais antiga era um sistema completo com módulos fortemente integrados que possibilitavam funções como transferências de Bitcoin e contabilidade. No entanto, o principal problema da cadeia Bitcoin era sua escalabilidade limitada, que não podia suportar mais casos de uso. Isso levou ao surgimento do Ethereum, frequentemente referido como o “computador mundial”. O Ethereum pode ser visto como uma extensão modular do Bitcoin, adicionando um módulo de execução conhecido como Máquina Virtual Ethereum (EVM). A máquina virtual serve como ambiente de execução para o código do programa. O Bitcoin só pode realizar operações simples como transferências, mas o código complexo requer uma máquina virtual. Consequentemente, o Ethereum possibilitou várias aplicações blockchain, como DeFi (Finanças Descentralizadas), NFTs (Tokens Não Fungíveis), SocialFi (Mídia Social Descentralizada) e GameFi (Jogos Blockchain).

Mais tarde, o desempenho do Ethereum também não conseguiu atender às crescentes demandas de várias aplicações, levando ao desenvolvimento de redes de Camada 2. Estas soluções de Camada 2 representam a modularidade para o Ethereum, movendo o módulo de execução do Ethereum off-chain, alcançando efetivamente a escalabilidade. A Camada 2, ou a segunda camada, constrói uma rede adicional em cima da camada base do Ethereum, deslocando grande parte da computação para esta nova rede e, em seguida, enviando os resultados de volta para o Ethereum. Isso reduz a carga computacional no Ethereum e melhora sua velocidade. Com a modularização da camada de execução do Ethereum e o surgimento de várias soluções de Camada 2, o Ethereum evoluiu ainda mais para uma estrutura de quatro camadas:

• Camada de Execução: Responsável por lidar com transações e executar contratos inteligentes (análogo a jogar um jogo de acordo com suas regras).
• Camada de Liquidação: Valida o estado da camada de execução e resolve disputas, concluindo a liquidação final das transações e garantindo que as transferências de ativos e registros sejam armazenados permanentemente no blockchain, determinando o estado final do blockchain (resolvendo problemas que surgem durante o jogo).
• Camada de Dados: Normalmente inclui funções para armazenamento, transmissão e verificação de dados, garantindo a transparência e confiabilidade da rede blockchain (transmissão ou gravação do jogo).
• Camada de Consenso: Utiliza algoritmos de consenso específicos para validar transações e criar novos blocos, garantindo a consistência dos dados e transações em toda a rede (assegurando que todos tenham a mesma compreensão do resultado do jogo).

Cada camada tem visto o surgimento de vários projetos, com melhorias de eficiência em todos os aspectos. A montagem de diferentes projetos facilita a construção de um novo blockchain. Isto pode ser comparado ao desenvolvimento na indústria de computadores. Inicialmente, a Apple oferecia máquinas integradas. Com o advento do sistema Windows da Microsoft, surgiram muitos PCs personalizados. Você poderia comprar componentes de alta especificação e montá-los em um computador de alto desempenho.

No mundo da blockchain, se uma cadeia precisa de armazenamento barato, pode usar uma camada de disponibilidade de dados autônoma, semelhante a um disco rígido externo: grande capacidade, acessível e eficaz. Além da camada de dados, cada módulo é plug-and-play e pode ser montado de forma flexível. No entanto, os PCs personalizados não substituíram completamente as máquinas integradas como as da Apple. Muitos usuários não querem ou não podem passar tempo pesquisando configurações e simplesmente querem um computador funcional. As máquinas integradas oferecem a melhor coordenação entre componentes, tornando-as mais eficientes e proporcionando uma experiência melhor do que os PCs personalizados de alta especificação.

Por exemplo, Solana, um dos principais blockchains da Camada 1, é uma típica "máquina integrada". Não é modular, mas ainda oferece alto desempenho e deu origem a muitos projetos populares. Assim, podemos observar tanto as vantagens significativas como as desvantagens inerentes à modularidade. As vantagens incluem:

• Descentralização: Ao separar a camada de dados, os requisitos de hardware para os nós são reduzidos, o que aumenta o número de nós e melhora a descentralização da rede sem introduzir suposições adicionais de confiança.
• Implementação Simplificada da Cadeia: Utilizando um design modular reduz os custos iniciais e os custos de desenvolvimento para projetar e implementar novas blockchains.
• Desempenho aprimorado da cadeia: o desempenho de cada módulo melhorou significativamente, como visto nas soluções de escalabilidade do Ethereum.
• Promover a prosperidade do ecossistema: Diferentes módulos lidam com várias funções, garantindo ao mesmo tempo a segurança geral.
• Experiência do Utilizador Melhorada: Por exemplo, complexidade reduzida e taxas de transação mais baixas.

Desvantagens:

• Segurança: Ao contrário das blockchains integradas, delegar a camada de dados a terceiros pode introduzir riscos e não garantir segurança da mesma forma que uma cadeia única. Portanto, arquiteturas modulares podem ser menos seguras, especialmente quando é necessária uma extensa comunicação entre cadeias, aumentando a superfície de ataque para hackers.
• Complexidade: A complexidade do design modular introduz riscos mais altos. Com inúmeros módulos para escolher e potenciais riscos de "blind box" entre diferentes módulos, construir um sistema modular estável torna-se uma preocupação crítica.

02 Análise do projeto-chave

De uma perspectiva global, o todo pode ser dividido em três camadas principais:

• Camada de aplicação:
  • Vários DApps (Aplicações Descentralizadas) são construídos em cima de blockchains.
  • Atualmente, eles incluem várias categorias principais: Carteiras (portais para o mundo Web3), DeFi (Finanças Descentralizadas), NFTs (que podem ser entendidos como colecionáveis digitais), SocialFi (Mídia Social Descentralizada) e GameFi (Blockchain Gaming).
• Camada intermediária:
  • Se as aplicações interagem diretamente com blockchains, sua performance e experiência do usuário são grandemente limitadas pelas características da tecnologia blockchain. Isso é especialmente verdadeiro no atual cenário de várias cadeias, onde muitas blockchains diferentes com arquiteturas técnicas e características do sistema variadas afetam a dificuldade no desenvolvimento de aplicações e a experiência do usuário.
  • Para melhorar a experiência do usuário e facilitar o desenvolvimento de aplicativos, surgiu uma camada intermediária. Esta camada conecta vários blockchains horizontalmente e encapsula as características do blockchain, fornecendo vários middleware técnicos para o desenvolvimento de aplicativos. Isso inclui abstração de conta (permitindo que contas de usuário sejam programáveis e suportem funcionalidades complexas) e abstração de cadeia (permitindo que os usuários interajam com diferentes blockchains sem precisar entender suas diferenças, com base em suas próprias intenções).
• Camada de cadeia pública:
  • Camada de Execução: Inclui EVM (Máquina Virtual Ethereum), EVM Equivalente (VMs compatíveis com EVM), EVM Paralela (EVMs que suportam transações paralelas) e VM Modular (máquinas virtuais não-EVM).
  • Camada de Liquidação: Além da liquidação na Ethereum, o principal projeto modular de liquidação atualmente é Dymension.
  • Camada de Dados: Também conhecida como Camada de Disponibilidade de Dados, esta camada tem a maioria dos projetos porque os custos de armazenamento de dados são uma parte importante das taxas de transação. Existe uma forte demanda de mercado por módulos de armazenamento acessíveis e eficazes. O armazenamento do Ethereum é demasiado caro, com o Celestia a ser um projeto líder em armazenamento modular de dados, e o Nubit a ser um projeto líder no ecossistema Bitcoin.
  • Camada de Consenso: Celestia também fornece uma camada de consenso, mas isso desafia a base do Ethereum. A comunidade do Ethereum não reconhece as cadeias públicas que usam Celestia como sua camada de consenso como Ethereum Camada 2. Além disso, a segurança do Celestia não foi validada pelo tempo como a do Ethereum, o que levanta preocupações sobre sua segurança.

A seguir, iremos analisar especificamente três projetos-chave: Celestia, Dymension e AltLayer.

2.1 Celestia

• Introdução básica
  • Como o primeiro projeto a propor o conceito de blockchains modulares, Celestia pode ser considerada uma pioneira na pista modular. Especialmente depois que o preço do seu token disparou, atraiu uma atenção significativa do mercado e abriu o potencial de toda a pista.
  • Celestia tem como objetivo construir uma camada escalável de disponibilidade de dados para permitir a próxima geração de arquitetura de blockchain escalável - blockchains modulares. Seu objetivo é permitir que qualquer pessoa possa implantar facilmente sua própria blockchain com o mínimo de sobrecarga.
• Mecanismo de operação
  • Amostragem de disponibilidade de dados
    • Celestia não lida com a validade das transações ou as executa. Apenas empacota, classifica e transmite transações, com todas as regras de validade de transação aplicadas pelos nós Rollup dos clientes (ou seja, desacoplando a camada de consenso da camada de execução).
    • Método de verificação de dados: Abstractamente, os dados da blockchain podem ser divididos numa matriz (por exemplo, 8x8). Ao codificar e adicionar linhas e colunas extra de 'verificação' aos dados originais, é formada uma matriz maior (por exemplo, 16x16). Ao amostrar aleatoriamente e verificar a precisão de partes desta matriz maior, pode-se garantir a integridade e disponibilidade dos dados globais. Mesmo que alguns dados sejam perdidos ou danificados, o checksum e os dados ainda podem recuperar todo o conjunto de dados.
  • Sovereignty Rollup
    • Método de Verificação de Transação: A principal diferença entre Sovereign Rollups e Smart Contract Rollups (como Optimism, Arbitrum, zkSync, etc.) reside no método de verificação de transação. Em Smart Contract Rollups, as transações são verificadas por contratos inteligentes implantados no Ethereum. Em Sovereign Rollups, os próprios nós Rollup são responsáveis pela verificação de transações.
    • Método de atualização:
      • Para Smart Contract Rollups, as atualizações dependem dos contratos inteligentes na camada de liquidação. Para atualizar o Rollup, as alterações devem ser feitas nos contratos inteligentes, o que pode exigir múltiplas assinaturas para controlar quem pode iniciar a atualização. Embora seja comum as equipes controlarem atualizações de várias assinaturas, também é possível controlar com base na governança. Uma vez que os contratos inteligentes estão na camada de liquidação, eles estão sujeitos ao consenso social dessa camada.
      • Os Sovereign Rollups, por outro lado, atualizam através de forks semelhantes aos blockchains da Camada 1. Depois que uma nova versão de software é lançada, os nós podem optar por atualizar seu software para a versão mais recente. Os nós que não concordarem com a atualização podem continuar usando o software antigo. Esta opção permite que a comunidade de operadores de nó decida se aceita novas alterações. Mesmo que a maioria dos nós atualize, eles não podem forçar outros a aceitar a atualização. Este recurso torna os Sovereign Rollups verdadeiramente "soberanos".
  • Ponte da Gravidade Quântica (QGB)
    • Atua como uma ponte entre Celestia e Ethereum (ou outras cadeias Layer 1 EVM), facilitando a transferência de dados e ativos entre as duas redes.
    • Ao introduzir o conceito de Celestium (EVM L2 Rollup), aproveita o Celestia para a disponibilidade de dados, enquanto utiliza o Ethereum como camada de liquidação. Esta abordagem utiliza plenamente as forças de ambas as redes: a escalabilidade e a disponibilidade de dados da Celestia, e a segurança e descentralização do Ethereum.

2.2 Dymension

• Introdução básica
  • Dymension é um Sovereign Rollup construído na Cosmos, com o objetivo de simplificar o desenvolvimento de RollApps (blockchains focados em aplicações personalizadas) através da Dymension Chain (camada de liquidação), RDK (Kit de Desenvolvimento RollApp) e IRC (Comunicação Inter-Rollup).
  • A funcionalidade principal da Dymension é a modularização da camada de liquidação, oferecendo também capacidades de RaaS (Rollup as a Service), posicionando-se como concorrente da AltLayer.
• Mecanismo de operação
  • Frontend → RollApps: RollApps são blockchains modulares de alto desempenho no Dymension especificamente projetados para aplicações específicas. Eles são construídos usando o Dymension RollApp Development Kit (RDK).
  • Backend → Dymension Hub: Dymension Hub, construído usando Cosmos SDK, serve como camada de liquidação e usa IBC para transferência segura de mensagens entre Dymension RollApps.
  • Base de dados → Rede de Disponibilidade de Dados: A rede de disponibilidade de dados é descentralizada e armazena dados por um período relativamente curto.

2.3 AltLayer

• Introdução básica
  • Uma plataforma RaaS (Rollup as a Service) modular semelhante ao Lego que abrange os conceitos de modularização e Restaking.
  • Permite a rápida criação de Rollups rápidos, escaláveis e específicos de aplicativos protegidos pela Camada 1. Esta plataforma permite que os desenvolvedores construam Rollups personalizados de forma eficiente e possibilita até mesmo aqueles com pouca experiência em programação a configurar um Rollup personalizado em apenas alguns cliques, em 2 minutos.
• Mecanismo de operação
  • Capacidade de implementação de cadeia com um clique (baseada em OP Stack, Arbitrum Orbit, zkSync ZK Stack, Polygon CDK)
  • Serviços de restaking (baseado na EigenLayer)
  • DA de terceiros (baseado em Celestia, EigenDA, Avail)
  • Sequenciadores de terceiros (baseados em Espresso, Radius)

03 Narrativa futura modular

A narrativa futura da modularidade gira principalmente em torno de três direções: aprofundamento adicional da modularidade do Ethereum, expansão do ecossistema Cosmos e ascensão do ecossistema Bitcoin.

A modularidade começou com o Ethereum e está a amadurecer lá, mas outros dois ecossistemas não devem ser ignorados: Cosmos e Bitcoin. Cosmos surgiu para resolver questões inter-cadeias e construir um ecossistema multi-cadeias. Cadeias baseadas nos componentes tecnológicos Cosmos podem partilhar segurança e facilitar interações inter-cadeias. Para alcançar isto, o Cosmos desenvolveu capacidades de implementação de cadeias com um alto grau de modularidade e tem vindo a evoluir ao longo dos anos. Muitos projetos conhecidos têm origem no ecossistema Cosmos, incluindo Celestia, Dymension e o popular projeto de staking de BTC, Babylon.

Bitcoin, como a cadeia fundadora da indústria blockchain e a maior cadeia pública em valor de mercado - quase três vezes maior que a Ethereum - também possui um potencial significativo. O ecossistema Bitcoin está prosperando e muitas tecnologias já validadas na Ethereum estão sendo adaptadas para uso no ecossistema Bitcoin.

• Aprofundamento adicional do módulo Ethereum
  • Camada de Disponibilidade de Dados: Esta camada tem a maioria dos projetos e é o setor mais competitivo. Atualmente, a Celestia lidera, mas enfrenta desafios significativos. Com a atualização EIP-4844 do Ethereum, os dados de Rollup podem ser armazenados como Blobs, reduzindo drasticamente os custos de armazenamento de dados e diminuindo a vantagem de custo da Celestia. Além disso, a Celestia enfrenta concorrentes fortes como o NearDA da blockchain L1 confiável Near e o EigenDA do projeto de restaking líder EigenLayer.
  • Camada de Middleware: Num cenário multi-cadeia, os utilizadores e a liquidez estão fragmentados. Para melhorar a experiência do utilizador na camada de aplicação, surgiram inúmeros serviços de middleware. Conceitos populares incluem Abstração de Conta (contas de utilizador programáveis com funções complexas) e Abstração de Cadeia (abstração de cadeias para que os utilizadores possam interagir com várias cadeias sem precisar de entender as suas diferenças).
  • RaaS: Implementação de Layer2 com um clique integra vários serviços base modulares, oferecendo soluções de nível empresarial para construção rápida de Layer2. Isso diminui as barreiras de desenvolvimento, indicando que a competição futura de Layer2 se concentrará mais em ecossistemas, operações e serviços de camada de aplicação do que apenas tecnologia.
  • Tecnologia ZK: A tecnologia de prova de conhecimento zero (ZK) serve dois propósitos principais na blockchain: verificar a correção de cálculos mais rapidamente sem recalcular e proteger a privacidade, fornecendo provas ZK sem revelar informações brutas. Atualmente, a tecnologia ZK é usada principalmente para verificar a correção de cálculos na Camada2, com futuras direções focadas em máquinas virtuais ZK-habilitadas. No roteiro do Ethereum, ZK é um componente central da fase Verge, integrando SNARKs no L1 EVM. Várias soluções da Camada2 também estão adotando a tecnologia ZK. O fundador do Ethereum, Vitalik Buterin, afirmou: 'Em 10 anos, todos os Rollups serão ZK.'
• Expansão do Ecossistema Cosmos
  • Após o colapso da Luna em 2022, o ecossistema Cosmos foi significativamente impactado. No entanto, apesar da queda, o ecossistema não pereceu. Em vez disso, tem visto o surgimento de muitos projetos pioneiros, incluindo Celestia como líder em camadas de disponibilidade de dados e Dymension como líder em camadas de liquidação.
  • O ecossistema Cosmos utiliza uma arquitetura multi-cadeia que suporta múltiplas blockchains independentes a operar simultaneamente e interagir umas com as outras, oferecendo uma forte interoperabilidade.
  • Cosmos usa um design modular, permitindo que os desenvolvedores selecionem e combinem diferentes módulos para construir suas próprias cadeias de aplicativos, proporcionando autonomia e flexibilidade substanciais.
  • No entanto, a Cosmos também enfrenta vários desafios, incluindo os altos custos associados à criação e manutenção de cadeias de aplicativos, a falta de um modelo de receita para o Cosmos Hub e um modelo econômico insustentável. Estes são problemas que precisarão ser abordados no futuro.
• O surgimento do ecossistema Bitcoin:
  • Desde a introdução do protocolo Ordinals, tem havido uma atenção significativa no ecossistema do Bitcoin. Ao longo do último ano, temos assistido a um aumento nas tendências de inscrição, desenvolvimentos da camada 2 do BTC e entusiasmo na restaking de Bitcoin.
  • As direções de desenvolvimento para o ecossistema Bitcoin são principalmente duas: uma é expandir com base nas próprias características técnicas do Bitcoin, e a outra é integrar com EVM (Ethereum Virtual Machine), fazendo a ponte de liquidez entre os ecossistemas Bitcoin e Ethereum.
  • O Ethereum pode ser considerado uma extensão modular do Bitcoin, ou mesmo um campo de testes. Muitas tecnologias maduras do Ethereum podem ser aplicadas diretamente ao ecossistema do Bitcoin. Isso levou ao surgimento de vários projetos modulares, incluindo projetos de disponibilidade de dados como Nubit, projetos de Camada 2 como Merlin e BitLayer, e serviços de segurança compartilhada do Bitcoin (restaking) como Babylon.

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