Введение

Около десяти лет назад мир увидел рост числа мобильных смартфонов. В то время некоторые крупные компании думали, что смогут произвести революцию в смартфонах, внедрив модульную архитектуру. В 2013 году компания Google анонсировала Project Ara, новый смартфон с модульной конструкцией. В отличие от современных "монолитных" телефонов, сделанных из герметичных кусков алюминия и стекла, Ara позволит пользователям настраивать свои телефоны различными способами, обеспечивая модульность всех основных частей. Вам не придется так часто переходить на новый телефон. Вместо этого Вы можете просто добавить к своему старому телефону лучшие новые детали в соответствии с Вашими собственными предпочтениями. К сожалению, модульность не преуспела в экосистеме мобильных телефонов, и эта концепция остается в основном забытым кусочком истории техники.

Модульный смартфон может послужить предостережением для модульных блокчейнов, поскольку шумиха вокруг новых и захватывающих решений не гарантирует долгосрочного выигрыша, несмотря на законные недостатки существующих инструментов. Однако в случае с блокчейном потребность пользователей в масштабируемости уже подталкивает разработчиков к созданию и внедрению модульных архитектур. Такой спрос делает маловероятным, что модульные архитектуры блокчейна постигнет та же участь, что и модульные смартфоны.

Но что именно представляет собой модульная архитектура блокчейна? Как мы можем гарантировать, что эти решения не станут очередным проектом "Ара"? Эта статья надеется ответить на все эти вопросы.

Монолитные и модульные

Прежде чем углубляться, давайте проясним разницу между монолитной и модульной архитектурой. Проще всего представить эту концепцию на примере знакомого понятия. Подобно тому, как мобильные телефоны имеют определенные основные компоненты, такие как камера, аккумулятор и сенсорный экран, блокчейн также имеет основные компоненты.

iPhone - отличный пример "монолитного" телефона. В комплект поставки входят все детали, необходимые для работы с телефоном, и не так много возможностей для настройки. Конечно, возможно, Вы не сможете сильно изменить внутреннее устройство, но оно изящное и быстрое. Однако может наступить момент, когда Вы захотите еще больше настроить свой телефон. Предположим, что с годами появляются новые телефоны с гораздо лучшими камерами. Остальные части Вашего устаревшего телефона могут работать нормально, но с имеющейся у Вас камерой Вы не сможете сравниться с новыми телефонами.

Благодаря модульной архитектуре Вам не придется покупать совершенно новый телефон. Вместо этого Вы можете поменять свою камеру, как деталь лего, и вставить более совершенную.

Project Ara от Google - это пример модульного телефона. Телефон состоит из строительных блоков, которые можно менять местами по Вашему выбору. Пока производятся совместимые детали, Ara будет их поддерживать.

Как и смартфоны, блокчейн состоит из нескольких основных компонентов; эти компоненты представлены ниже:

• Консенсус
  • Уровень консенсуса в блокчейн обеспечивает упорядочивание и окончательность благодаря сети компьютеров, приходящих к консенсусу относительно состояния цепи.
• Исполнение
  • На этом уровне происходит фактическая обработка транзакций путем выполнения заданного кода. Это также то место, где пользователи обычно взаимодействуют с блокчейном, например, подписывают транзакции, развертывают смарт-контракты и передают активы.
• Поселок
  • Расчетный уровень служит платформой для проверки действий, выполняемых на уровне 2, таких как сворачивание, а также для разрешения споров. Самое важное, что именно здесь записывается окончательное состояние реального блокчейна.
• Доступность данных
  • Данные, необходимые для проверки правильности перехода состояния, должны быть опубликованы и сохранены на этом уровне. Это должно быть легко восстанавливаемо и проверяемо в случае атак или сбоев в работе, когда производители блоков не могут предоставить данные о транзакциях.

Проще говоря, монолитный блокчейн выполняет все эти задачи самостоятельно, в рамках одного программного обеспечения, в то время как модульный блокчейн разделяет их на несколько частей программного обеспечения. В этот момент Вы можете задаться вопросом, каковы же недостатки блокчейна, который выполняет все эти задачи одновременно?

Это возвращает нас к извечной проблеме - трилемме масштабируемости.

Трилемма масштабируемости гласит, что блокчейн может обладать только двумя из трех следующих характеристик: децентрализация, безопасность и масштабируемость. Существующие монолитные блокчейны, как правило, оптимизированы для безопасных и масштабируемых углов треугольника. Биткойн и Ethereum уделяют больше внимания тому, чтобы быть максимально децентрализованными и безопасными. К сожалению, за это приходится платить. Децентрализованные цепочки обычно не обладают высокой пропускной способностью для выполнения транзакций. Скорость Ethereum составляет около 20 транзакций в секунду, а Биткойн опускается еще ниже по шкале. 20 транзакций в секунду - это крайне недостаточно, если мы хотим использовать эти протоколы в глобальном масштабе. Некоторые монолитные цепочки, по крайней мере, теоретически, могут значительно приблизить нас к глобальному масштабу, поскольку их TPS и общая пропускная способность достаточны. Однако им часто не хватает децентрализации, основного принципа технологии блокчейн.

Модульная архитектура призвана передать часть работы блокчейна на аутсорсинг, чтобы создать более производительные цепи, сохраняя при этом децентрализацию. Давайте рассмотрим Ethereum и обсудим, как в нем предполагается использовать модульность.

Вам нравятся глубокие погружения в криптовалюту? Подпишитесь бесплатно, чтобы получать новые сообщения и быть в курсе последних тенденций и тем в отрасли.

Экосистема, ориентированная на Ethereum

Примеры: Большинство слоев 1, топливо

Ethereum в его нынешнем виде представляет собой монолитный блокчейн. Большинство других современных блокчейнов первого уровня также классифицируются как монолитные блокчейны и структурируются подобным образом. Как и в примере с iPhone, определенные возможности монолитных блокчейнов иногда начинают отставать от возможностей более новых альтернатив, что приводит к потере как разработчиков, так и потребителей, которые ищут самый новый и инновационный уровень 1. Чтобы устранить текущие узкие места в пропускной способности Ethereum, разработчики создают свернутые уровни выполнения для увеличения пропускной способности транзакций.

Примеры: Оптимизм, Арбитрум, Топливо, Прокрутка, ZkSync

Роллапы как уровень исполнения - самый распространенный метод масштабирования в Ethereum на сегодняшний день. Роллапы - это отдельные блокчейны с более высокой производительностью выполнения транзакций, чистые результаты которых оседают на Ethereum, чтобы фактически унаследовать его (гораздо лучшую) безопасность и децентрализацию.

На самом деле, роллап - это просто блокчейн, который публикует чистый результат своих блоков в другом блокчейне. Однако это лишь один из компонентов рулонирования, поскольку Вам также необходимы доказательства действительности мошенничества & и метод беспрепятственной вставки транзакций. Роллапы достигают этого путем синхронизации данных между двумя смарт-контрактами: одним, развернутым на уровне 1, и другим, развернутым на уровне 2. Именно такая конструкция делает его роллапом, а не сайдчейном. Эти ключевые компоненты необходимы для того, чтобы сворачивание было безопасным, поскольку без них сворачивание может быть остановлено или подвергнуто цензуре.

В настоящее время большинство рулонов предлагают совместимость с EVM, чтобы помочь разработчикам Ethereum легко перейти на новый уровень, но с точки зрения эффективности вычислений и простоты разработки, возможно, существуют лучшие альтернативы для уровней исполнения. Пользователи могут даже захотеть получить дополнительные функции качества жизни, которых нет в эквивалентных цепочках EVM, например, абстракцию счетов. Учитывая широкий спектр предпочтений разработчиков, вполне вероятно, что эта тенденция сохранится, и мы увидим, как на рынке появится еще больше новых решений, таких как уровни исполнения SolanaVM и MoveVM. Fuel - это пример уровня выполнения, который не совместим с EVM и чьей единственной задачей является выполнение вычислений, невозможных на других рулонах. Fuel - это также первый "модульный уровень исполнения", который, как мы увидим, позволяет ему быть суверенным рулоном, расчетной цепочкой или даже монолитным блокчейном. В то время как рулонные элементы представляют собой только уровни исполнения, Fuel может быть больше.

Топливо можно модулировать так, как не могут обычные рулоны. Отсюда и название "модульный уровень исполнения". Вскоре мы погрузимся в механику архитектуры Celestia. (Источник: Fuel)

Fuel показал, что уровни исполнения могут быть творческими и отдавать предпочтение скорости вычислений, а не поддержке EVM. В то время как многие, знакомые с модульными архитектурами, знают о Fuel, другой отличный соперник менее известен. Один из самых интересных будущих модульных уровней исполнения называется Kindelia. Помимо того, что Kindelia является одним из самых быстрых вычислительных уровней, она обладает уникальной системой доказательств, использующей ее виртуальную машину. HVM от Kindelia предлагает практически мгновенную проверку доказательств, встроенную в язык смарт-контрактов под названием Kind. Вид очень важен, поскольку смарт-контракты могут доказать внутри своего кода, что их код защищен от эксплойтов и работает правильно. Подобный дизайн может решить проблему неправильного кодирования смарт-контрактов и избавить нас от эксплойтов, которые мучают смарт-контракты сегодня. Это лишь один из способов, с помощью которого Kindelia обеспечивает преимущества перед другими уровнями исполнения.

Но масштабирование с точки зрения уровня исполнения - это лишь одна часть головоломки. Разработчики стремятся к дальнейшей модулизации монолитных блокчейнов, чтобы выжать из них все возможные унции производительности. Это подводит нас к вопросу о том, как можно модулировать уровень доступности данных.

Примеры: Metis, ZkPorter, Anytrust

Валидиум - это сворачивание, данные которого перемещаются вне цепи, а не хранятся на цепи.

Но почему мы переносим данные за пределы цепи? Это потому, что мы пытаемся оптимизировать доступность данных. Общая эффективность системы сворачивания в значительной степени зависит от возможностей ее уровня доступности данных. Когда этот уровень не справляется с объемом данных, генерируемых секвенсором транзакций рулона, это приводит к узкому месту в обработке транзакций. В результате рулон не может обрабатывать дополнительные транзакции, что приводит к увеличению платы за газ и/или замедлению времени выполнения. Другими словами, производительность уровня доступности данных рулона является критическим фактором, определяющим его общие возможности по обработке транзакций и связанные с ними комиссии.

Недостатком валидиумов является то, что они находятся вне цепи, что вводит больше предположений о доверии. Нам нужно решение на цепочке, чтобы улучшить уровень доступности данных в Ethereum. Ответ: Данкшардинг.

Интеграция данкшардинга в Ethereum превращает его в оптимизированную платформу как для расчетов, так и для доступа к данным.

Что делает Danksharding инновационным, так это его способность объединить эти концепции в единое целое. Доказательства свертывания и данные проверяются в одном блоке, создавая бесперебойную и эффективную систему. Однако в процессе нормальной работы рулонам требуется значительный объем памяти для хранения сжатых данных. Данкшардинг предлагает решение этой задачи, обеспечивая потенциал для миллионов TPS в нескольких рулонах. Данкшардинг - это техника, которая разделяет сетевую активность на осколки, чтобы увеличить пространство для блоков данных. Сгусток данных - это более эффективный и стандартизированный формат данных в Ethereum, который может нести в себе большой объем данных и используется ролловерами для снижения платы за газ. Данкшардинг использует "выборку доступности данных", позволяя узлам проверять значительные объемы данных, исследуя лишь небольшую часть, прокладывая путь в будущее, где более дешевые и быстрые сети второго уровня смогут процветать, обеспечивая прямые транзакции в Ethereum.

Данкшардинг также замечателен тем, что он унаследует всю безопасность и децентрализацию самого Ethereum. Однако это имеет и обратную сторону. Из-за относительно медленных темпов развития Ethereum мы, вероятно, находимся в нескольких годах от того, чтобы Данкшардинг был должным образом внедрен в Ethereum. EIP-4844 планирует ввести Прото-Данкшардинг, который является первым шагом к достижению Данкшардинга. EIP-4844 расширяет возможности Ethereum, представляя новую транзакцию, в которую помещаются блоки данных. Это специализированное хранилище для рулонных данных открывает путь к более экономичному рынку плат.

Что делать, если Вам нужен быстрый уровень доступности данных, но Вы не хотите сидеть и ждать, пока выйдет "Данкшардинг"? Celestia - это протокол, который предлагает именно это. Отходя от ориентированного на Ethereum взгляда на модульность, стоит погрузиться в Celestia, чтобы увидеть, как еще можно интерпретировать модульные блокчейны.

Экосистема, ориентированная на Селестию

Celestium - это уникальное решение, сочетающее в себе доступность данных Celestia с расчетами и консенсусом Ethereum. Данкшардинг остается наиболее безопасным методом благодаря своей интеграции в Ethereum, децентрализации и надежности. Однако некоторые ролловеры предпочитают стремиться к масштабируемости прямо сейчас, а не ждать, пока Данкшардинг будет внедрен в Ethereum.

Для проектов, которые не могут дождаться Данкшардинга, один из возможных вариантов - использовать решения по обеспечению доступности данных вне цепи, такие как Validiums, которые используют "Комитет по обеспечению доступности данных" (DAC) для подтверждения того, что данные доступны. Однако этот метод не так децентрализован и безопасен, поскольку он опирается на мультисигму, и нет способа проверить, честен ли ЦАП в данный момент или был ли он честен в прошлом.

Celestium предлагает более безопасную альтернативу ЦАПам. В Celestium подтверждение наличия данных подкрепляется ставкой всего набора валидаторов Celestia, а значит, если ⅔ валидаторов предоставят неверную информацию, они могут быть сокращены и потенциально потерять большую сумму денег. Это обеспечивает жесткий и немедленный отклик, в отличие от ЦАП, где штрафа нет.

Кроме того, пользователи могут убедиться в честности Celestia, запустив Data Availability Sampling на блоках и проверив Quantum Gravity Bridge, который является недоверенным односторонним мостом для обмена сообщениями между Celestia и Ethereum. Мосты, как правило, являются наиболее уязвимой частью любого решения, поэтому необходимо создавать резервные копии.

Celestium, наряду с Danksharding, использует выборку доступности данных (DAS), чтобы убедиться в том, что все данные не являются вредоносными. DAS позволяет узлам обеспечить доступность блока путем загрузки случайных сегментов и оповещения в случае отсутствия какой-либо части. Эта система оповещения - лишь один из аспектов механизма DAS, использующего доказательства мошенничества (например, Celestia). В случае механизма DAS с доказательством достоверности, такого как Danksharding, нет необходимости в системе оповещения, поскольку доказательства достоверности гарантируют правильность кодирования стирания и обязательств. Эти механизмы снижают риск сокрытия данных блока и обеспечивают случайную проверку блока множеством узлов.

Узел случайным образом выбирает блок, чтобы проверить его доступность. (Источник: Виталик Бутерин)

Выборка данных - это то, что делает Селестию и Данкшардинг такими безопасными. По крайней мере, пользователи знают, что если повреждение произойдет, они смогут быстро его обнаружить. В отличие от этого, в "черном ящике" ЦАПа коррупция может существовать целый год, и никто об этом не узнает.

Примеры: Топливо

В отличие от традиционных ролловеров на Ethereum, суверенные ролловеры функционируют по-другому. В отличие от стандартных ролловеров, суверенные ролловеры не полагаются на набор смарт-контрактов на уровне 1 для проверки и добавления блоков в каноническую цепь. Вместо этого блоки публикуются в виде необработанных данных непосредственно в цепочку, а узлы, участвующие в сворачивании, отвечают за проверку локального правила выбора вилки, чтобы определить правильную цепочку. Это перекладывает ответственность за расчеты со слоя 1 на рулон. В отличие от традиционных роллапов, между суверенным роллапом и Celestia нет установленного моста с минимальным уровнем доверия. Это можно рассматривать как отрицательный момент, поскольку Вы хотели бы, чтобы мост был как можно меньше подвержен влиянию доверия, но это дает суверенным роллапам преимущество в виде независимого пути обновления через форкинг. Это обеспечивает более легкую координацию и более надежную модернизацию, чем может предложить не суверенный роллап. Технически, мы не должны считать это сворачиванием, поскольку сворачивание обычно подразумевает наличие единого расчетного уровня и уровня доступности данных. Из-за этого суверенные ролловеры также называют просто суверенными блокчейнами.

Чтобы разработчикам было проще создавать суверенные роллапы на Celestia, Celestia создала Rollmint, заменивший Tendermint в качестве механизма консенсуса. Это позволяет роллапам публиковать блоки непосредственно в Celestia вместо того, чтобы проходить через процесс Tendermint. При таком дизайне сообщество, стоящее за цепочкой, обладает полным суверенитетом и не подчиняется власти какой-либо другой государственной машины. Это отличает его от сообществ, стоящих за смарт-контрактами или роллапами на Ethereum, которые связаны социальным консенсусом сообщества Ethereum.

Примеры цепочки расчетов: Fuel, Cevmos, dYmension

Создание отдельного модульного компонента расчетов - это то, что определяет концепцию сворачивания расчетов. В настоящее время ролловеры используют главную цепочку Ethereum для расчетов, но есть и другие решения, помимо этого. Цепочка Ethereum используется совместно с другими приложениями, не связанными с пролонгацией, для транзакций смарт-контрактов, что приводит к снижению масштаба и отсутствию специализации.

Идеальный уровень расчетов для роллапов позволял бы только смарт-контракты роллапов и простые переводы между роллапами, запрещая или делая дорогостоящими транзакции для приложений, не относящихся к роллапам.

Дизайн Celestia предлагает стандартный слой консенсуса глобального состояния для разработчиков, чтобы они могли создавать роллы выполнения, которые являются частью единого кластера с минимальным уровнем доверия. Кроме того, он позволяет минимизировать доверие между рулонами на одном и том же уровне консенсуса глобального состояния, что является новой концепцией, не встречающейся в современных архитектурах. Примут ли разработчики эту новую парадигму кросс-роллинга, пока неизвестно.

Примерами цепочек поселений являются Cevmos, Fuel и dYmension, а Polygon конкурирует с Celestia, создавая свою интерпретацию модульной архитектуры. В модульной конструкции Polygon, Polygon Avail служит модульными компонентами доступности данных и консенсуса, а блокчейн Polygon функционирует в качестве расчетного слоя.

Случай для монолитных цепочек

Во многих статьях о модульных блокчейнах монолитные уровни 1 обычно называют технологией динозавров по сравнению с новыми модульными решениями. В настоящее время трудно полностью подтвердить это утверждение, поскольку одной из основных проблем таких решений по масштабированию является дополнительное доверие к системе в целом. Хотя мы уже обсуждали, что большинство ЦАПов и валидиумов небезопасны, это может распространяться даже на уровень исполнения (т.е. на ролл-апы).

Некоторые из наиболее широко используемых сегодня ролловеров до сих пор не стали по-настоящему децентрализованными, несмотря на то, что они обеспечивают безопасность миллиардов долларов. На момент написания этой статьи Optimism все еще не имеет функциональных доказательств мошенничества, а Arbitrum может быть изменен из одного мультисига. Оба протокола работают над решением этих проблем в рамках запланированного развития, но важно помнить, что децентрализация не является само собой разумеющейся только потому, что протокол использует определенную архитектуру. Кроме того, мосты между всеми модульными компонентами, в первую очередь суверенными роллапами, могут столкнуться с теми же проблемами, что и межцепочечные мосты. Наконец, одна из главных проблем заключается в том, что разработка на основе модульного стека сопряжена с дополнительными трудностями; для некоторых разработчиков это может оказаться сложной задачей. В конечном итоге, мы ожидаем, что роллапы решат эти проблемы и обеспечат достаточную децентрализацию. Однако монолитные уровни 1 могут стать столь же децентрализованными в то же время.

В наших предыдущих отчетах мы рассказывали о том, как некоторые монолитные уровни 1 масштабируются внутренне с помощью архитектуры DAG. Это лишь один пример, показывающий, что монолитные блокчейны пытаются внедрять инновации, не полагаясь на компоненты вне цепочки, и бесчисленное множество других оптимизаций работают над тем, чтобы максимально повысить производительность. Мы не можем просто дискредитировать идею нового дизайна блокчейна, который стремится решить все углы трилеммы масштабируемости.

Заключение

Точно так же, как были модульные телефоны, теперь есть модульные блокчейны. Однако потенциал будущего, основанного на Данкшардинге, указывает на то, что модульную архитектуру блокчейна вряд ли постигнет та же участь, что и модульный телефон. Такие уровни исполнения, как Kindelia и Fuel, особенно заметят рост пользователей, поскольку их внимание к скорости и новым функциям позволит приложениям, созданным на их основе, быть по-настоящему инновационными.

К сожалению, многие из этих модульных конструкций еще не проверены, и некоторые модульные блокчейн-конструкции могут никогда не получить широкого распространения. Валидиумы могут быть полностью выведены из употребления, когда Селестия и Данкшардинг получат широкое распространение. Суверенные рулонные системы Celestia могут столкнуться с теми же проблемами, что и существующие системы первого уровня, что будет препятствовать их внедрению из-за проблем безопасности и сложности.

До децентрализованного, модульного будущего блокчейна еще очень далеко. Тем временем, монолитные блокчейны будут продолжать оставаться актуальными и продолжать внедрять инновации. Когда мы, наконец, достигнем будущего, в котором модульные блокчейны получат широкое распространение, ландшафт монолитных блокчейнов также может выглядеть совершенно иначе. Тем не менее, нам нужны масштабируемые решения для обслуживания существующих блокчейнов с помощью ликвидности и пользователей, и в долгосрочной перспективе модульная архитектура блокчейна, вероятно, будет лучшим способом сделать это.

Автор

Роберт МакТагью - инвестиционный юрист в Eco Fund компании Amber Group, венчурном фонде криптовалют ранней стадии. Недавно он занял третье место на ETHSF, а несколько его друзей построили на вершине Fuel. Он очень оптимистично смотрит на будущее модульных блокчейнов.

Информация, содержащаяся в этом посте ("Информация"), была подготовлена исключительно в ознакомительных целях, представлена в краткой форме и не претендует на полноту. Информация не является и не предназначена быть предложением о продаже или предложением о покупке каких-либо ценных бумаг. Информация не предоставляет и не должна рассматриваться как инвестиционный совет. Информация не учитывает конкретные инвестиционные цели, финансовое положение или особые потребности любого потенциального инвестора. Не делается никаких заявлений или гарантий, выраженных или подразумеваемых, в отношении справедливости, правильности, точности, разумности или полноты Информации. Мы не обязуемся обновлять Информацию. Потенциальные инвесторы не должны рассматривать его как замену собственных суждений или исследований. Потенциальные инвесторы должны консультироваться со своими собственными юридическими, нормативными, налоговыми, деловыми, инвестиционными, финансовыми и бухгалтерскими консультантами в той степени, в которой они считают это необходимым, и принимать любые инвестиционные решения на основании своих собственных суждений и советов таких консультантов, которые они считают необходимыми, а не на основании любого мнения, выраженного в настоящем документе.

Отказ от ответственности：

1. Эта статья перепечатана с сайта[bitcoininsider.org], Все авторские права принадлежат оригинальному автору[Роберту МакТагу]. Если у Вас есть возражения против этой перепечатки, пожалуйста, свяжитесь с командой Gate Learn, и они незамедлительно рассмотрят их.
2. Отказ от ответственности: Мнения и взгляды, выраженные в этой статье, принадлежат исключительно автору и не являются инвестиционным советом.
3. Перевод статьи на другие языки осуществляется командой Gate Learn. Если не указано, копирование, распространение или плагиат переведенных статей запрещены.