模块化设计概述
UZ Capital
2022-06-28 17:00
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重要见解

  • 模块化将是解决区块链三难困境的关键,带来安全、可扩展和去中心化的多链未来。

  • 由于 L2 的使用,当我们接近 The Merge 时,当前形式的以太坊是半模块化的。

单片区块链在分解后执行三个主要功能:执行、共识和数据可用性。另一方面,模块化区块链的构建是为了容纳整体区块链的单个组件。例如,一个权益证明 (PoS) 共识链将拥有自己独特的一组验证器,而不是由另一个组件共享。


单体链面临区块链三难困境,在安全性、可扩展性和去中心化方面,它可以充分优化 2 out 3。随着采用率的提高,让一个网络管理所有功能会严重限制其中一个领域的增长,即以太坊的可扩展性。从这个意义上说,专业化带来了可扩展性。


在划分一般区块链架构和以太坊即将推出的更新之间的评论时,可以最好地理解模块化对话。这份报告标志着一个系列的开始,该系列介绍了模块化领域的所有组件和参与者。在本系列中,我们将更深入地研究模块化堆栈的每个组件,以了解项目如何让我们为模块化多链的未来做好准备。



区块链的组成部分


区块链的基本目的是保持诚实、不可变的交易或数据分类账。它由几个关键部分组成,以保持该分类帐的验证和增长。抽象出来,有三个主要功能:共识、数据可用性和执行。

  • 共识:区块链的状态通过在称为共识的过程中排序数据和防止双重花费来验证和保护。在 Solana 的案例中,典型的共识机制包括股权证明 (PoS)、工作证明 (PoW) 或历史证明 (PoH)。共识提供了安全性,因为它确保所有添加的交易都是有效的。

  • 数据可用性:区块链致力于确保在第 1 层 (L1) 上验证并附加到链上的数据现在可供整个节点网络查看且透明(与存储层不同)。在模块化方面,例如 Polygon Avail 和 Celestia,它们正在构建单独的数据可用性和共识层,同时依赖于其他链进行结算和执行。

  • 执行:执行层在交易发生时作用于智能合约,以更新链的状态。计算会改变区块链的状态,并从智能合约或签署的交易中得到提示。汇总是第 2 层 (L2) 链,并从它发布到的 L1 继承特征。他们执行执行,而共识和数据可用性被外包给其他网络。其中,有几种 rollup 类型,但 Optimistic 和 ZK-rollup 通常是最受欢迎的,它们根据它们如何验证交易并将数据存储回父链进行分类。

  • 结算:这是验证有效性证明或解决争议的地方——它也是最终性发生的地方,并被纳入整体模型。对于带有汇总的模块化堆栈,这是一个可选的执行层,具有到汇总的信任最小化桥接。这为汇总提供了一个地方,以弥合流动性,同时保持代币的可替代性。以太坊也可以作为汇总的结算层。


区块链历史的 Lil Bit


比特币引入了单体区块链模型,这是一个特定于应用程序的网络。由于其区块大小限制和 PoW 共识机制,它每秒只能处理 7 笔交易(TPS)。此后,以太坊成为第一个通用智能合约区块链,由于使用量突然达到峰值,随着对区块空间的需求增加,以太坊面临严重的拥塞。目前,它的上限为 15 TPS,并且由于其架构和专注于维护去中心化而限制了块空间。


随着越来越多的交易涌入网络,比特币也面临着可扩展性问题;在 PoW 网络中,费用支付给生成新区块的矿工。为了帮助扩展网络,比特币在实施支付批处理后开始出现费用下降。平均交易费用是在矿工处理交易后计算的。



然而,以太坊的交易费用随着其使用量的增加而继续增加,飙升至每笔交易 200 美元的高位。尽管以太坊提供了一个具有足够去中心化的安全 L1,但它在最初的架构中难以扩展。当我们接近 The Merge 时,汇总和 L2 为以太坊提供了某种程度的模块化,以便通过将交易转移到链下来尽可能减少费用。

另一方面,单片链 Solana 以去中心化换取高吞吐量。它对运行验证器节点有更高的硬件要求,因此会引发安全性和集中化问题,因为负担得起这项职责的人越来越少。另一方面,Solana 理论上可以处理高达 65,000 TPS。

为了为用户提供可用、安全的体验,多链的未来迫在眉睫。有了这种需求,较新的链将选择模块化结构来处理更高、更安全的吞吐量。



模块化景观


单片链以通用方式在一个地方执行所有功能,但模块化组件将这些层分开。例如,L2 仅执行计算,但它们从发布到的基础层继承安全性。以太坊具有稳定的安全性,因为它的哈希率是衡量 PoW 矿工每秒总计算能力的指标。摆脱这种结构意味着需要极大地信任模块化共识层的安全性。模块化堆栈中共享结算层的另一个好处是汇总和其他专用链可以在同一个 L1 上结算并分摊使用它的成本。

让我们看看模块化堆栈的当前格局,以及它如何优于单片模型。


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执行

以太坊虚拟机 (EVM) 是一种通用虚拟计算机。为了执行任务,它的操作码或指令能够计算几乎任何逻辑,这使其成为智能合约链的理想选择。但是,EVM 在存储和预构建功能方面有其局限性。模块化执行环境也正在开发中,以便为区块链开发人员提供更多的可定制性。

像这样的设置允许增加开发人员对执行环境(例如FuelVM )的实验,以及创新过去 EVM 的能力。


2

共识和数据可用性

Celestia 以LazyLedger开始,顾名思义,它是一个不验证交易但存储发布到它的任何内容的分类帐。它是一个单独的数据可用性和共识层,它依赖于汇总执行。这个想法是,最终任何人都可以开发自己的区块链,而无需开发自己的共识网络。

该团队还开发了 Celestium,这是一个以太坊 L2 链,它使用 Celestia 来提供数据,但使用以太坊来解决和解决争议。


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以太坊的模块化状态

由于将 L2 引入生态系统,当我们接近 The Merge 时,当前形式的以太坊是半模块化的。L2 提供了将计算转移到链下的能力,以增加基础层的吞吐量。Rollups 是 L2,已将执行推离以太坊以获得更高的吞吐量。他们依赖以太坊来确保安全性和数据可用性。



汇总通过在 L1 之外执行事务但回发给它们来帮助扩展。此批处理交易包括汇总的交易数据作为调用数据(发布到以太坊,但不直接执行)。Validiums 是 ZK-rollup,它使用与用于结算的链不同的链来提供数据可用性,这会降低结算层的预期带宽。


StarkWare 在此基础上进行了更多开发并引入了Volitions 。意志赋予最终用户选择是否希望将数据发布到链下(验证)或链上(一般汇总)的权限。



还有一些误解认为,合并后的 L2 将不再被使用。但是,The Merge 会将以太坊转移到 PoS 共识系统,这不会提高可扩展性,因此 L2 将继续被大量使用。ETH2 将提供数据可用性和共识层,而执行将由汇总处理。与此同时,通过分片横向扩展事务处理将提高数据可用性。


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讨论的其余部分

多链的未来意味着每个人最终都会想要建立和运营一个区块链。然而,关于采用多链的未来是什么样子以及用例可能是什么,仍然存在悬而未决的问题。例如,在多链的未来,独立的模块化链将如何获取和获取价值?


对模块化的需求源于以太坊有限的扩展能力。未来,随着下一个十亿用户的加入,其他区块链也会感受到同样的痛点。当我们展望多链的未来时,模块化至关重要。模块化将是解决区块链三难困境的关键,带来安全、可扩展和去中心化的多链未来。

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【免责声明】市场有风险,投资需谨慎。本文不构成投资建议,用户应考虑本文中的任何意见、观点或结论是否符合其特定状况。据此投资,责任自负。

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