Чи майбутнє за модульним дизайном?

Вступ

Близько десяти років тому світ побачив зростання кількості мобільних смартфонів. У той час деякі великі компанії вважали, що зможуть зробити революцію в смартфонах, запровадивши модульну архітектуру. У 2013 році Google анонсувала Project Ara, новий смартфон з модульною конструкцією. На відміну від сьогоднішніх "монолітних" телефонів, виготовлених з герметичних шматків алюмінію та скла, Ара дозволить користувачам налаштовувати свої телефони у безліч способів, дозволяючи всім основним частинам бути модульними. Вам не доведеться так часто переходити на новий телефон. Замість цього ви можете просто додати найкращі нові деталі до вашого старого телефону, відповідно до ваших власних уподобань. На жаль, модульність не мала успіху в екосистемі мобільних телефонів, і ця концепція залишається майже забутою частиною історії технологій.

Модульний смартфон може слугувати застереженням для модульних блокчейнів, оскільки хайп навколо нових і цікавих рішень не гарантує довгострокової перемоги, незважаючи на законні недоліки поточних інструментів. Однак у випадку з блокчейном попит користувачів на масштабованість вже підштовхує розробників до створення та впровадження модульних архітектур. Такий попит робить малоймовірним, що модульні блокчейн-архітектури розділять долю модульних смартфонів.

Але що саме являє собою модульна архітектура блокчейну? Як ми можемо гарантувати, що ці рішення не стануть черговим проектом "Ара"? Ця стаття сподівається відповісти на всі ці питання.

Монолітні та модульні

Перш ніж заглибитися далі, давайте з'ясуємо різницю між монолітною та модульною архітектурою. Найпростіший спосіб представити цю концепцію - на прикладі знайомого поняття. Подібно до того, як мобільні телефони мають певні основні компоненти, такі як камера, батарея і сенсорний екран, блокчейн також має основні компоненти.

iPhone - чудовий приклад "монолітного" телефону. Він постачається з усіма деталями, необхідними для використання телефону, і не пропонує багато можливостей для кастомізації. Звичайно, ви не зможете багато редагувати внутрішні файли, але це дуже зручно і швидко. Однак може настати час, коли ви захочете ще більше налаштувати свій телефон. Припустимо, що з роками з'являються нові телефони з набагато кращими камерами. Решта функцій вашого застарілого телефону може працювати чудово, але з наявною камерою ви не зможете зрівнятися з новими телефонами.

Завдяки модульній архітектурі вам не доведеться купувати абсолютно новий телефон. Замість цього ви можете замінити камеру, як конструктор, і встановити кращу.

Google Project Ara - приклад модульного телефону. Телефон складається з будівельних блоків, які можна міняти місцями на свій розсуд. Допоки будуть вироблятися сумісні деталі, Ara буде їх підтримувати.

Як і смартфони, блокчейн складається з декількох основних компонентів; ці компоненти описані нижче:

• Консенсус
  • Рівень консенсусу в блокчейні забезпечує впорядкованість і завершеність через мережу комп'ютерів, які досягають консенсусу щодо стану ланцюжка.
• Страта
  • Цей рівень виконує власне обробку транзакцій шляхом запуску їхнього коду. Це також місце, де користувачі зазвичай взаємодіють з блокчейном, наприклад, підписуючи транзакції, розгортаючи смарт-контракти та переказуючи активи.
• Розрахунок
  • Рівень розрахунків слугує платформою для перевірки дій, виконаних на рівні 2, таких як згортання, а також для вирішення спорів. Найважливіше те, що саме тут записується кінцевий стан фактичного блокчейну.
• Доступність даних
  • Дані, необхідні для перевірки того, що перехід стану є дійсним, повинні бути опубліковані та збережені на цьому рівні. Ці дані повинні бути легко доступні та верифіковані в разі атак або операційних збоїв, коли виробники блоків не надають дані про транзакції.

Простіше кажучи, монолітний блокчейн виконує всі ці завдання самостійно, в одному програмному забезпеченні, в той час як модульний блокчейн розділяє їх на кілька частин. На цьому етапі ви можете задатися питанням, які недоліки має блокчейн, що виконує всі ці завдання одночасно?

Це повертає нас до давньої проблеми - трилеми масштабованості.

Трилема масштабованості говорить, що блокчейн може мати тільки дві з трьох наступних характеристик: децентралізованість, безпека і масштабованість. Існуючі монолітні блокчейни, як правило, оптимізуються для безпечних і масштабованих кутів трикутника. Біткойн та Ефіріум приділяють більше уваги тому, щоб бути максимально децентралізованими та безпечними. На жаль, це має свою ціну. Децентралізовані ланцюжки зазвичай не мають високої пропускної здатності для виконання транзакцій. Ефіріум обмежується приблизно 20 транзакціями на секунду, а Біткоїн падає ще нижче. 20 транзакцій в секунду - це катастрофічно недостатньо, якщо ми хочемо використовувати ці протоколи в глобальному масштабі. Деякі монолітні ланцюги можуть, принаймні теоретично, значно наблизити нас до глобального масштабу, оскільки їхні TPS і загальна пропускна здатність є достатніми. Однак їм часто бракує децентралізації - основного принципу технології блокчейн.

Модульна архітектура спрямована на аутсорсинг частини роботи блокчейну для створення більш продуктивних ланцюжків, зберігаючи при цьому децентралізацію. Давайте пройдемося по Ethereum і обговоримо, як він буде використовувати модульність.

Вам подобаються криптовалютні занурення? Підпишіться на розсилку, щоб отримувати нові публікації та бути в курсі останніх тенденцій і тем галузі.

Екосистема, орієнтована на Ethereum

Приклади: Більшість шарів 1-го рівня, паливо

Ефіріум, в тому вигляді, в якому він існує сьогодні, є монолітним блокчейном. Більшість інших блокчейнів першого рівня сьогодні також класифікуються як монолітні блокчейни і мають відповідну структуру. Як і в прикладі з iPhone, певні можливості монолітних блокчейнів іноді починають відставати від можливостей нових альтернатив, що призводить до втрат як для розробників, так і для споживачів, які шукають найновіший та найінноваційніший рівень 1. Щоб усунути поточні вузькі місця в пропускній здатності Ethereum, розробники створюють шари виконання, які збільшують пропускну здатність транзакцій.

Приклади: Optimism, Arbitrum, Fuel, Scroll, ZkSync

Роллапи як рівень виконання є найбільш поширеним методом масштабування в Ethereum на сьогоднішній день. Роллапи - це окремі блокчейни з більш продуктивним виконанням транзакцій, чиї результати осідають на Ethereum, ефективно успадковуючи його (набагато кращу) безпеку і децентралізацію.

На високому рівні, роллап - це просто блокчейн, який публікує чистий результат своїх блоків в іншому блокчейні. Однак це лише один з компонентів роллінгу, оскільки вам також потрібні докази шахрайства & та метод несанкціонованої вставки транзакцій. Роллапи досягають цього шляхом синхронізації даних між двома смарт-контрактами, один з яких розгорнутий на рівні 1, а інший - на рівні 2. Саме така конструкція робить його роллапом, а не сайдчейном. Ці ключові компоненти необхідні для того, щоб ролик був безпечним, оскільки без них ролик може бути зупинений або підданий цензурі.

В даний час більшість роллапів пропонують сумісність з EVM, щоб допомогти розробникам Ethereum легко мігрувати, але з точки зору ефективності обчислень і простоти розробки можуть існувати кращі альтернативи для рівнів виконання. Користувачі можуть навіть захотіти більше можливостей для покращення якості життя, яких немає в еквівалентних EVM ланцюжках, наприклад, абстрагування облікових записів. Враховуючи широкий спектр вподобань розробників, цілком ймовірно, що ця тенденція продовжиться, і ми побачимо ще більше нових рішень на ринку, таких як шари виконання SolanaVM та MoveVM. Fuel є прикладом шару виконання, який не є сумісним з EVM і єдиною метою якого є виконання обчислень, неможливих на інших роллапах. Паливо також є першим "модульним шаром виконання", який, як ми побачимо, дозволяє йому бути суверенним рулоном, розрахунковим ланцюжком або навіть монолітним блокчейном. У той час як рулони - це лише виконавчі шари, паливо може бути більшим.

Паливо можна модулювати так, як звичайні рулони не можуть. Звідси і назва "модульний рівень виконання". Незабаром ми зануримося в механіку архітектури Celestia. (Джерело: Fuel)

Fuel показав, що рівні виконання можуть бути креативними і надавати перевагу швидкості обчислень, а не підтримці EVM. Хоча багато хто знайомий з модульною архітектурою знає про Fuel, інший великий претендент менш відомий. Один з найцікавіших майбутніх модульних шарів виконання називається Kindelia. Будучи одним з найшвидших обчислювальних шарів, Kindelia має унікальну систему доказу, що використовує віртуальну машину. HVM від Kindelia пропонує майже миттєву перевірку доказів, вбудовану в мову смарт-контрактів Kind. Kind важливий, оскільки смарт-контракти можуть довести у своєму коді, що їхній код захищений від зловмисників і працює коректно. Такий тип дизайну міг би вирішити проблему неправильно закодованих смарт-контрактів і врятувати нас від зловмисників, які переслідують смарт-контракти сьогодні. Це лише один із способів, яким Kindelia надає перевагу над іншими рівнями виконання.

Але масштабування з точки зору рівня виконання - це лише частина головоломки. Розробники прагнуть до подальшої модуляризації монолітних блокчейнів, щоб витиснути з них максимум продуктивності. Це підводить нас до того, як можна модулювати рівень доступності даних.

Приклади: Metis, ZkPorter, Anytrust

Валідіум - це рулон, дані якого переміщуються поза ланцюжком замість того, щоб зберігатися в ланцюжку.

Але чому ми переміщуємо дані поза ланцюжком? Це тому, що ми намагаємося оптимізувати доступність даних. Загальна ефективність системи згортання значною мірою залежить від можливостей її рівня доступності даних. Коли цей рівень не справляється з обсягом даних, що генеруються секвенсором транзакцій рулону, це призводить до вузького місця в обробці транзакцій. Як наслідок, система не може обробляти додаткові транзакції, що призводить до збільшення плати за газ та/або повільного виконання транзакцій. Іншими словами, продуктивність рівня доступності даних є критично важливим фактором, що визначає загальні можливості обробки транзакцій і пов'язану з ними комісію.

Недоліком валідіумів є те, що вони працюють поза ланцюжком, що створює більше припущень щодо довіри. Ми хочемо он-лайн рішення для покращення рівня доступності даних в Ethereum. Відповідь - це Данкшардінг.

Інтеграція Danksharding в Ethereum перетворює його на спрощену платформу як для розрахунків, так і для доступу до даних.

Інноваційність Данкшардингу полягає в його здатності об'єднати ці концепції в єдине ціле. Проби рулонів і дані перевіряються в одному блоці, створюючи безперебійну та ефективну систему. Однак для нормальної роботи рулонів потрібне значне місце для зберігання стиснених даних. Данкшардинг забезпечує вирішення цієї вимоги, пропонуючи потенціал для мільйонів TPS на декількох рулонах. Данкшардинг - це техніка, яка розбиває мережеву активність на шарди, щоб збільшити простір для блоків даних. Блок даних - це більш ефективний і стандартизований формат даних в Ethereum, який може переносити велику кількість даних і використовується роллапами для зменшення плати за газ. Данкшардинг використовує "вибірку доступності даних", щоб вузли могли перевіряти значні обсяги даних, досліджуючи лише невелику частину, прокладаючи шлях до майбутнього, в якому дешевші і швидші мережі другого рівня зможуть процвітати, забезпечуючи при цьому прямі транзакції в Ethereum.

Данкшардинг також чудовий, оскільки він успадкує всю безпеку і децентралізацію самого Ефіріуму. Однак у цього є і зворотний бік. Через відносно повільний темп розвитку Ethereum, ми, ймовірно, ще багато років не зможемо належним чином впровадити данкшардінг в Ethereum. EIP-4844 планує запровадити прото-данкшардинг, який є першим кроком до досягнення данкшардингу. EIP-4844 покращує Ethereum, впроваджуючи нову транзакцію, яка вміщує блоки даних. Це спеціалізоване сховище для рулонних даних прокладає шлях до більш економічно ефективного ринку платних послуг.

Що робити, якщо вам потрібен швидкий рівень доступності даних, але ви не хочете сидіти і чекати, поки вийде Danksharding? Celestia - це протокол, який пропонує саме це. Відійшовши від Ethereum-центричного погляду на модульність, варто зануритися в Celestia, щоб побачити, як ще можна інтерпретувати модульні блокчейни.

Екосистема, орієнтована на Селестію

Celestium - це унікальне рішення, яке поєднує доступність даних Celestia з розрахунком і консенсусом Ethereum. Данкшардинг залишається найбезпечнішим методом завдяки його інтеграції в Ethereum, децентралізації та надійності. Однак деякі роллапи вважають за краще шукати можливості масштабування вже зараз, а не чекати, коли данкшардінг буде впроваджено в Ethereum.

Для проектів, які не можуть дочекатися Данкшардингу, одним з можливих варіантів є використання позамережевих рішень для забезпечення доступності даних, таких як Validiums, які використовують "Комітет з доступності даних" (DAC) для підтвердження наявності даних. Однак цей метод не такий децентралізований і безпечний, оскільки він покладається на мультипідпис, і немає способу перевірити, чи є ЦДЦ чесним в даний момент або чи був він чесним в минулому.

Celestium пропонує безпечнішу альтернативу ЦАПам. У Celestium засвідчення того, що дані доступні, підкріплюється ставкою всього набору валідаторів Celestia, а це означає, що якщо ⅔ валідаторів нададуть невірну інформацію, вони можуть втратити значну суму грошей, що потенційно може призвести до скорочення. Це забезпечує жорстку та негайну реакцію, на відміну від DAC, де не існує жодних штрафних санкцій.

Крім того, користувачі можуть перевірити чесність Celestia, запустивши Data Availability Sampling на блоках і перевіривши Quantum Gravity Bridge, який є надійним одностороннім мостом обміну повідомленнями від Celestia до Ethereum. Мости, як правило, є найбільш вразливою частиною будь-якого рішення, тому необхідно створювати резервні копії.

Celestium, як і Danksharding, використовує вибірку доступності даних (DAS) для перевірки нешкідливого характеру всіх даних. DAS дозволяє вузлам забезпечувати доступність блоку, завантажуючи випадкові сегменти і сповіщаючи, якщо якась частина відсутня. Ця система оповіщення є лише одним з аспектів механізму DAS, який використовує докази шахрайства (наприклад, Celestia). У випадку механізму DAS з підтвердженням дійсності, такого як Danksharding, немає необхідності в системі оповіщення, оскільки підтвердження дійсності гарантує коректність кодування стирання і зобов'язань. Ці механізми знижують ризик приховування даних блоку і гарантують, що численні вузли випадковим чином перевіряють блок.

Вузол випадковим чином вибирає блок, щоб перевірити його доступність. (Джерело: Віталік Бутерін)

Вибірка даних - це те, що робить Celestia і Danksharding такими безпечними. Принаймні, користувачі знають, що у випадку корупції вони можуть швидко її виявити. На противагу цьому, з чорною скринькою ЦАПу корупція може існувати протягом року, і ніхто про це не здогадається.

Приклади: Паливо

На відміну від традиційних роллапів на Ethereum, суверенні роллапи функціонують інакше. На відміну від стандартних роллапів, суверенні роллапи не покладаються на набір смарт-контрактів на рівні 1 для перевірки і додавання блоків до канонічного ланцюжка. Замість цього блоки публікуються як необроблені дані безпосередньо в ланцюжку, а вузли в роллапі відповідають за перевірку локального правила вибору вилки для визначення правильного ланцюжка. Це перекладає відповідальність за врегулювання з шару 1 на рулон. На відміну від традиційних рулонів, між суверенним рулоном і Celestia не існує встановленого довірчого мосту. Це може розглядатися як негативний момент, оскільки ви хотіли б, щоб міст був якомога менше пов'язаний з довірою, але це дає суверенним роллам перевагу незалежного шляху оновлення через розгалуження. Це дозволяє легше координувати та безпечніше здійснювати оновлення, ніж це можуть запропонувати несуверенні рулони. Технічно ми не повинні вважати це згортанням, оскільки згортання зазвичай передбачає наявність єдиного рівня розрахунків та доступності даних. Через це суверенні роллапи також називають просто суверенними блокчейнами.

Щоб полегшити розробникам створення суверенних роллапів на Celestia, Celestia створила Rollmint, який замінив Tendermint в якості механізму консенсусу. Це дозволяє роллам публікувати блоки безпосередньо в Celestia замість того, щоб проходити через процес Tendermint. При такому дизайні спільнота, що стоїть за ланцюжком, має повний суверенітет і не підпорядковується владі жодної іншої державної машини. Це відрізняє його від спільнот, що стоять за смарт-контрактами або роллапами на Ethereum, які пов'язані соціальним консенсусом спільноти Ethereum.

Приклади ланцюжка розрахунків: Паливо, Cevmos, dYmension

Створення автономного та модульного компоненту поселення - це те, що визначає концепцію згортання поселення. Наразі роллапи використовують основний ланцюжок Ethereum для розрахунків, але існують і додаткові рішення, окрім цього. Ланцюжок Ethereum використовується спільно з іншими додатками для транзакцій за смарт-контрактами, що призводить до зменшення масштабу і відсутності спеціалізації.

Ідеальний рівень розрахунків для ролловерів дозволить лише смарт-контракти для ролловерів і прості перекази між ролловерами, забороняючи або роблячи дорогими розрахунки за транзакціями для додатків, що не є ролловерами.

Дизайн Celestia пропонує стандартний рівень консенсусу глобального стану, що дозволяє розробникам створювати виконуючі копії, які є частиною єдиного кластеру з мінімізацією довіри. Це також дозволяє мінімізувати довіру між згортаннями на одному рівні глобального консенсусу стану, що є новою концепцією, яка не зустрічається в сучасних архітектурах. Чи приймуть розробники цю нову парадигму перехресного розгортання, ще належить з'ясувати.

Прикладами ланцюжків поселень є Cevmos, Fuel та dYmension, а Polygon конкурує з Celestia, будуючи свою інтерпретацію модульної архітектури. У модульному дизайні Polygon, Polygon Avail слугує модульним компонентом доступності даних та консенсусу, в той час як блокчейн Polygon функціонує як розрахунковий рівень.

Справа за монолітними ланцюгами

У багатьох статтях про модульні блокчейни монолітний 1-й рівень зазвичай називають технологією динозаврів у порівнянні з новими модульними рішеннями. Наразі важко повністю підтримати це твердження, оскільки однією з головних проблем цих рішень для масштабування є додаткові припущення щодо довіри, які вони додають до загальної системи. Хоча ми вже обговорювали, що більшість ЦАПів і валідіумів є незахищеними, це може поширюватися навіть на рівень виконання (тобто, на роллапи).

Деякі з найбільш широко використовуваних сьогодні рулонів все ще не стали по-справжньому децентралізованими, хоча вони забезпечують мільярди доларів. На момент написання цієї статті Optimism все ще не має функціональних доказів шахрайства, а Arbitrum мутує з одного мультисигналу. Обидва протоколи працюють над вирішенням цих проблем в рамках свого планового розвитку, але важливо пам'ятати, що децентралізація не є даністю тільки тому, що протокол використовує певну архітектуру. Крім того, мости між усіма частинами модульних компонентів, насамперед, суверенними роллапсами, можуть стикатися з тими ж проблемами, що й міжланцюгові мости. Нарешті, одна з головних проблем полягає в тому, що розробка на основі модульного стеку є додатковою складністю; для деяких розробників це може бути складним завданням. Зрештою, ми очікуємо, що роллапси вирішать ці проблеми і забезпечать достатній рівень децентралізації. Однак, монолітний шар 1s також може стати настільки ж децентралізованим у той же час.

У наших попередніх статтях ми обговорювали, як деякі монолітні пристрої рівня 1 масштабуються всередині за допомогою архітектури DAG. Це лише один приклад, який показує, що монолітні блокчейни намагаються впроваджувати інновації, не покладаючись на позамережеві компоненти, і над незліченною кількістю інших оптимізацій працюють, щоб максимізувати продуктивність. Ми не можемо просто дискредитувати ідею нового дизайну блокчейну, який має на меті вирішити всі кути трилеми масштабованості.

Висновок

Так само, як існували модульні телефони, зараз існують модульні блокчейни. Однак, бачачи потенціал для майбутнього, орієнтованого на згортання, заснованого на Danksharding, можна припустити, що модульну архітектуру блокчейну навряд чи спіткає та ж доля, що і модульний телефон. Виконавчі шари, такі як Kindelia та Fuel, особливо сприятимуть зростанню кількості користувачів, оскільки їхня орієнтація на швидкість та нові функції дозволять додаткам, побудованим на них, бути по-справжньому інноваційними.

На жаль, багато з цих модульних проектів все ще не перевірені, а деякі модульні проекти блокчейнів можуть ніколи не отримати широкого розповсюдження. Валідії можуть бути повністю виведені з обігу після того, як Селестія і Данкшардінг набудуть широкого розповсюдження. Суверенні роллапси Celestia можуть зіткнутися з тими ж проблемами, що й існуючі роллапси 1-го рівня, що перешкоджає їх впровадженню через проблеми безпеки та складності.

До децентралізованого, модульного блокчейн-майбутнього ще дуже далеко. Тим часом монолітні блокчейни залишатимуться актуальними і продовжуватимуть інновації. Коли ми нарешті досягнемо майбутнього, де модульні блокчейни будуть широко застосовуватися, монолітний ландшафт блокчейну також може виглядати зовсім по-іншому. Тим не менш, нам потрібні масштабовані рішення для обслуговування існуючих блокчейнів з ліквідністю і користувачами, і в довгостроковій перспективі модульна архітектура блокчейну, ймовірно, буде найкращим способом для цього.

Автор

Роберт МакТаг - інвестиційний юрист Amber Group's Eco Fund, криптовалютного венчурного фонду компанії на ранній стадії. Нещодавно він виграв третє місце на ETHSF з кількома друзями, будуючи на вершині Fuel. Він дуже оптимістично дивиться на майбутнє модульних блокчейнів.

Інформація, що міститься в цій публікації ("Інформація"), підготовлена виключно в інформаційних цілях, має стислу форму і не претендує на повноту. Інформація не є і не призначена для того, щоб бути пропозицією продажу або запрошенням до пропозиції купівлі будь-яких цінних паперів. Інформація не надає і не повинна розглядатися як інвестиційна порада. Інформація не враховує конкретні інвестиційні цілі, фінансову ситуацію або особливі потреби будь-якого потенційного інвестора. Ми не надаємо жодних запевнень чи гарантій, явних чи неявних, щодо справедливості, правильності, точності, обґрунтованості чи повноти Інформації. Ми не зобов'язуємося оновлювати Інформацію. Потенційні інвестори не повинні розглядати його як заміну власним судженням або дослідженням. Потенційні інвестори повинні консультуватися зі своїми юридичними, регуляторними, податковими, діловими, інвестиційними, фінансовими та бухгалтерськими консультантами в тій мірі, в якій вони вважають це необхідним, і приймати будь-які інвестиційні рішення на основі власного судження та порад таких консультантів, які вони вважають необхідними, а не на основі будь-якої думки, викладеної в цьому документі.

Відмова від відповідальності:.

1. Ця стаття передрукована з[bitcoininsider.org], Всі авторські права належать первинному автору[Роберту МакТагу]. Якщо у вас є заперечення щодо цього передруку, будь ласка, зв'яжіться з командою Gate Learn, і вони оперативно його опрацюють.
2. Відмова від відповідальності: Погляди та думки, висловлені в цій статті, належать виключно автору і не є інвестиційною порадою.
3. Переклади статті іншими мовами виконані командою Gate Learn. Якщо не зазначено інше, копіювання, розповсюдження або плагіат перекладених статей заборонені.