O conceito de blockchain modular

As blockchains modulares são blockchains que se concentram em lidar com algumas responsabilidades e terceirizam o resto para uma ou mais camadas independentes. O blockchain modular pode ser usado para lidar com as seguintes tarefas individuais ou uma combinação de tarefas:

Execução: Suporta a execução de transações e permite a implementação e interação com contratos inteligentes.

Disponibilidade de dados: Garantir a disponibilidade de dados de transação.

Consensus: O conteúdo e a sequência de transações aprovadas.

Resolução: Usado para completar transações, resolver disputas, verificar provas e ligar diferentes camadas de execução.

As cadeias modulares normalmente desempenham duas ou mais funções interdependentes. Por exemplo, a camada de disponibilidade de dados deve concordar com a ordem dos dados, caso contrário, é impossível saber quais dados representam a versão correta da história.

Vantagens do Design Modular de Blockchain

Escalabilidade: Usar modularidade em blockchain pode aumentar a escala sem introduzir pressupostos de confiança prejudiciais.

Facilidade de lançamento de novas blockchains: Ao aproveitar um design modular, novas blockchains podem ser lançadas mais rapidamente sem ter que se preocupar em manter todos os aspectos da arquitetura corretos.

Flexibilidade: As cadeias modulares construídas especificamente fornecem mais opções para compensações e implementações de projeto. Por exemplo, um sistema modular de blockchain pode incluir cadeias modulares que se concentram na segurança e disponibilidade de dados, enquanto outros se concentram na execução.

Desvantagens do design modular de blockchain

Segurança: Ao contrário das cadeias monolíticas, as blockchains modulares não podem garantir a sua própria qualidade de segurança. As blockchains modulares estão em risco de falha se as camadas de segurança utilizadas para lidar com o consenso e a disponibilidade de dados forem ineficazes.

Complexidade: A implementação de um design de blockchain modular introduz novas complexidades. Por exemplo, o plano de fragmentação de dados da Ethereum depende da amostragem de disponibilidade de dados para garantir que os nós em um determinado fragmento não estejam ocultando dados. Da mesma forma, a camada de execução deve criar certos mecanismos complexos, como provas de fraude e provas de validade, para que a camada de segurança possa garantir a validade das transições de estado off-chain.

Valor do token: Devido a aplicações limitadas, os tokens nativos de algumas blockchains modulares podem não ser capazes de absorver valor. Por exemplo, os tokens de utilidade que se concentram exclusivamente nas camadas de consenso e disponibilidade de dados têm menos utilidade do que a camada de execução, portanto, também pode ser mais difícil atrair participantes para tal rede.

Forma modular do Ethereum: shardagem e rollup

Como as blockchains de primeira geração, como o Bitcoin, o Ethereum foi originalmente projetado como uma blockchain monolítica. No entanto, para melhorar o desempenho da rede, aumentar a escalabilidade e sustentabilidade, a rede Ethereum está atualmente em transição para um framework modular.

Sharding é o processo de dividir um sistema (como um banco de dados) em várias partes para executar. Ao distribuir a funcionalidade por vários componentes, o sistema pode alcançar maior produção e eficiência. Em uma rede blockchain, o sharding divide o blockchain em várias sub-cadeias, e as sub-cadeias lidam com diferentes partes das atividades da rede.

No design de fragmentação do Ethereum, 64 cadeias de fragmentos serão executadas em paralelo. A fragmentação pode processar transações em paralelo (fragmentação de execução) e também pode ser usada para armazenar diferentes partes de dados da blockchain (fragmentação de dados). Com a fragmentação de dados, os nós do Ethereum apenas armazenarão dados publicados em sua cadeia de fragmentos — isso contrasta com a estrutura atual, que requer que todos os nós armazenem os mesmos dados.

A relação entre a cadeia de faróis do Ethereum e a cadeia de fragmentos

O sharding é uma forma de modularidade onde diferentes componentes (cadeias de fragmentos) lidam com diferentes responsabilidades. No sharding de dados, as cadeias de fragmentos armazenam diferentes partes dos dados do Ethereum, e o sharding de execução permite que cada cadeia de fragmentos processe seu próprio conjunto de transações, aumentando a taxa de transferência de dados e reduzindo o tempo de processamento.

Alguns desenvolvedores adotaram uma abordagem centrada no rollup para dimensionar o Ethereum. Ao contrário das soluções de dimensionamento puramente off-chain (como sidechains), o rollup está intimamente integrado à main chain. A blockchain do Ethereum terceiriza a computação para rollups, ao mesmo tempo que preserva a liquidação, o consenso e a disponibilidade de dados. Como o Ethereum serve como a camada base para os rollups L2, os rollups podem otimizar ativamente a execução por meio de tempos de bloco mais rápidos e blocos maiores sem comprometer a descentralização ou a segurança.

As funções do Ethereum (camada base L1) e rollup (L2) na arquitetura modular da blockchain

Processo de desenvolvimento da pilha tecnológica modular do Ethereum

O processo de desenvolvimento da pilha de tecnologia modular da Ethereum é o seguinte:

1. Blockchain monolítico: Representa a Ethereum L1 ou cadeia principal, que por si só é um blockchain monolítico.

2. Rollup: Soluções L2 que atuam como camada de execução, como Arbitrum e Optimism, movem a camada de execução para fora do Ethereum L1, publicam raízes de estado e dados de rollup e transmitem de volta para o Ethereum L1.

3. Rollup modular: rollup com disponibilidade de dados modular.

A pilha de tecnologia modular L2 da Ethereum pode fornecer escalabilidade, mantendo altos níveis de segurança e descentralização. Essa poderosa combinação fornece à Ethereum a base para um ecossistema de blockchain mais eficiente e sustentável.

Blockchain Monolítico

A blockchain monolítica é a forma original de execução do Ethereum e lida com tudo sem o uso de rollups ou fragmentação de dados. Esta arquitetura monolítica oferece a maior segurança, mas tem o custo de custos elevados e escalabilidade limitada. Portanto, a velocidade de transação da mainnet do Ethereum é relativamente lenta, com uma TPS média de apenas 15 a 20. Atualmente, o Ethereum está gradualmente a transformar-se numa blockchain modular, principalmente através da adoção de computação centrada em rollup e estratégias de fragmentação de dados.

Rollup

Rollup é a primeira grande inovação tecnológica em blockchains modulares, estendendo a arquitetura monolítica do Ethereum ao fornecer uma camada separada para execução. Rollup abstrai de forma segura a camada de execução do blockchain em um sequenciador, que utiliza computadores poderosos para empacotar e executar várias transações antes de transmitir regularmente dados comprimidos de volta para o Ethereum mainnet para verificação. Rollup pode aumentar o TPS em 20 a 50 vezes ao mover esse processo de cálculo para fora da cadeia Ethereum.

No cenário atual, o rollup desempenha o papel da camada de execução, processando transações enquanto terceiriza a liquidação, o consenso e a disponibilidade de dados. Por exemplo, o rollup otimista usando máquinas virtuais otimistas e o rollup zk executando zk EVM. Esses rollups executam contratos inteligentes e processam transações, mas ainda dependem do Ethereum para:

Resolução: Todas as transações de rollup são concluídas na Ethereum. Os usuários de rollup otimistas precisam esperar até que o período de contestação termine, ou até que a transação seja considerada válida após cálculos de prevenção de fraude. Os usuários de rollup zk precisam esperar até que a validade da validação seja comprovada.

Consensus e disponibilidade de dados: rollup publica os dados da transação na mainnet do Ethereum na forma de CallData, permitindo a qualquer pessoa realizar transações de rollup e reconstruir seu estado, se necessário. Os rollups otimistas requerem uma grande quantidade de espaço de bloco e um período de desafio de 7 a 14 dias antes da finalização. O Zk rollup armazena dados disponíveis para verificação por 30 dias, proporcionando finalização instantânea, mas exigindo poder de processamento significativo para criar a prova.

Com o Ethereum como camada base para rollups, os rollups podem permitir tempos de bloco mais rápidos e blocos maiores sem comprometer a descentralização ou segurança. Pode-se dizer que o rollup é o início de uma nova era para o Ethereum. As transações totais do Arbitrum e Optimism recentemente excederam o número de transações no Ethereum, refletindo a tendência modular do Ethereum.

Rollup modular

Novas rollups modulares movem a camada de disponibilidade de dados para fora do Ethereum. Mantle, por exemplo, ainda depende do Ethereum para liquidação e consenso, mas alavanca o Mantle DA como camada de disponibilidade de dados. O Mantle DA realiza ordenação de dados e fornece certificação de dados sem executar transações; a execução de transações é efetivamente terceirizada para a camada de execução do Mantle.

Anteriormente, a Ethereum era a única solução de disponibilidade de dados para rollups, o que levava a desafios de custo. A disponibilidade de dados é a maior fonte de custo para a maioria dos rollups, especialmente o armazenamento de dados de transações na Ethereum, que pode representar até 70% do custo. Além disso, este custo é variável e aumenta proporcionalmente ao uso, representando uma barreira significativa à medida que mais utilizadores aderem. Até agora, apenas rollups grandes com recursos significativos poderiam acomodar bases de utilizadores maiores.

Felizmente, as coisas estão a mudar no Ethereum, e novas soluções modulares estão a surgir sob a forma de camadas de disponibilidade de dados para reduzir os custos de submissão de dados de transação. Exemplos principais de camadas de disponibilidade de dados incluem EigenDA, Celestia e Avail, que abordam todos os problemas de disponibilidade de dados e fornecem potenciais soluções para as limitações do rollup.

Um futuro modular

Na última década, o campo da blockchain muitas vezes caiu numa armadilha ao lidar com desafios de escalabilidade, criando continuamente novas blockchains L1 devido ao alto custo e limitações do Ethereum. No entanto, as altas taxas do Ethereum na verdade não são um bug insolúvel.

Num mundo onde as soluções L2 estão a tornar-se a norma para a adoção em massa, a blockchain modular revoluciona a arquitetura da blockchain ao dividir as camadas de execução, liquidação, consenso e disponibilidade de dados. Quando as blockchains monolíticas lutam com escalabilidade, o potencial da arquitetura modular será libertado.

À medida que a camada de disponibilidade de dados evolui e concorre, as barreiras à entrada e as barreiras à entrada para novos rollups serão significativamente reduzidas. Num futuro próximo, é provável que as aplicações em pilhas OP ou ZK vejam um boom devido aos custos mais baixos de disponibilidade de dados e a novas melhorias na funcionalidade modular.

Aviso legal：

1. Este artigo é reproduzido a partir de [chaincatcher]. Todos os direitos autorais pertencem ao autor original [chaincatcher]. Se houver objeções a esta reimpressão, entre em contato com o Gate Learnequipa e eles vão lidar com isso prontamente.
2. Responsabilidade de Isenção de Responsabilidade: As opiniões expressas neste artigo são exclusivamente do autor e não constituem qualquer conselho de investimento.
3. As traduções do artigo para outros idiomas são feitas pela equipe do Gate Learn. A menos que mencionado, copiar, distribuir ou plagiar os artigos traduzidos é proibido.