Modulare Blockchain: Technologische Innovation und Strategien für zukünftige Herausforderungen

📝 Hallo, ich bin 𝟏𝟎, dies ist die populärwissenschaftliche Reihe von #BlockchainDevelopmentHistory. Der Inhalt dieser Ausgabe ist: Modulare Blockchain.

Der Aufstieg der modularen Blockchain signalisiert, dass die Blockchain flexibler und skalierbarer geworden ist. Es ist kein geschlossenes System mehr, sondern eine offene Plattform, auf der Funktionen einfach hinzugefügt oder entfernt werden können. Diese Denkweise fördert nicht nur den technologischen Fortschritt, sondern liefert auch wichtige Strategien für das Blockchain-Ökosystem, um zukünftige Herausforderungen zu meistern.

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1. Der Ursprung der Modularisierung

Das Konzept der modularen Blockchain entstand aus zwei wichtigen Whitepapers. Im Jahr 2018 schlugen Mustafa Albasan und Vitalik Buterin ein System vor, das es Light-Clients ermöglicht, die Datenintegrität sicherzustellen, indem sie von vollständigen Knoten generierte Betrugsnachweise überprüfen. Die von ihnen eingesetzte Datenverfügbarkeits-Sampling-Technologie verbessert die Skalierbarkeit der Blockchain und gewährleistet gleichzeitig Sicherheit und Dezentralisierung. Dieser Ansatz ist der Schlüssel zur Implementierung von Skalierungslösungen wie Sharding oder großen Blöcken und stellt sicher, dass die Daten in der Kette zuverlässig und verfügbar sind.

Im Jahr 2019 schlug Mustafa Albasan mit „Lazy Ledger“ eine neue Architektur vor. Die Blockchain ist nur noch für die Sortierung und Sicherstellung der Verfügbarkeit von Transaktionsdaten zuständig und übernimmt nicht mehr die Ausführung und Verifizierung von Transaktionen. Die Idee nennt sich „Smart Contract Client“ und soll die Blockchain skalierbarer machen. Die Ausführung von Smart Contracts erfolgt über eine unabhängige Ausführungsschicht. Dieses Konzept wurde auch zur Grundlage des späteren Celestia-Projekts.

Mit dem Aufkommen der Rollup-Technologie ist diese Idee realistischer geworden. Seine Kernidee besteht darin, die Ausführung intelligenter Verträge außerhalb der Kette zu verlagern und die Ergebnisse dann als Beweis auf die Ausführungsebene hochzuladen. Basierend auf dieser Idee entstand Celestia und schlug einen neuen Ansatz der „modularen Blockchain“ vor.

2. Was ist eine modulare Blockchain?

Um die modulare Blockchain zu verstehen, müssen Sie zunächst die monolithische Blockchain verstehen. Eine monolithische Blockchain ist wie ein Allrounder, der alle Blockchain-Funktionen übernimmt, einschließlich Datenspeicherung, Transaktionsüberprüfung und Smart Contract-Ausführung. Nehmen wir als Beispiel Bitcoin und Ethereum: Diese Blockchains decken alle notwendigen Funktionen ab.

Am Beispiel von Ethereum lässt sich seine Struktur in vier Hauptteile unterteilen. Stellen Sie sich vor, dass der Buchhaltungsprozess der Blockchain mit einer Bibliothek verglichen wird. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Erläuterung der Struktur von Ethereum:

Durch Analogien können wir das Zusammenwirken der Blockchain-Architektur besser verstehen. Eine einzelne Blockchain ist wie eine allmächtige Kette, die alle Funktionen in einer Kette konzentriert und alle Aufgaben auf einheitliche Weise verwaltet. Modulare Blockchains teilen das System jedoch in verschiedene Module auf, die sich jeweils auf bestimmte Funktionen wie Konsens, Datenverfügbarkeit, Ausführung und Abwicklung konzentrieren. Stellen Sie sich eine modulare Blockchain wie ein professionelles Team vor, bei dem jedes Mitglied in seinem Fachgebiet hervorragende Leistungen erbringt. Das Ergebnis ist eine schnellere Transaktionsabwicklung und geringere Kosten.

In Bezug auf die Knotenarchitektur erfordert eine einzelne Kette, dass alle Knoten die Daten der gesamten Blockchain herunterladen und verarbeiten, was nicht nur die Speicher- und Rechenlast erhöht, sondern auch die Geschwindigkeit der Netzwerkerweiterung begrenzt. Die modulare Blockchain verwendet Light Nodes und verarbeitet nur Blockheader-Informationen, was die Transaktionsgeschwindigkeit und Netzwerkeffizienz erheblich verbessert.

Die größten Vorteile der modularen Blockchain sind Flexibilität und Zusammenarbeit. Es kann nicht zum Kerngeschäft gehörende Funktionen an Experten übergeben und die Module kooperieren miteinander, um die Gesamtleistung zu verbessern. Dieses Design ähnelt Legosteinen, die Entwickler je nach Bedarf frei kombinieren können, um verschiedene Lösungen zu erstellen.

Obwohl monolithische Ketten hinsichtlich globaler Kontrolle, Sicherheit und Stabilität herausragend sind, stehen sie möglicherweise vor Herausforderungen in Bezug auf Skalierbarkeit, Upgrades und Anpassung an neue Anforderungen. Im Gegensatz dazu zeichnen sich modulare Blockchains durch ihre Flexibilität und Anpassungsmöglichkeiten aus, die den Erstellungs- und Optimierungsprozess vereinfachen. Seine komplexe Architektur bringt jedoch auch Herausforderungen bei der Entwicklung und Wartung mit sich und seine langfristige Stabilität und Sicherheit erfordern noch weitere Überprüfungen.

3. Warum wird eine modulare Blockchain benötigt?

Die modulare Blockchain-Technologie mag etwas kompliziert klingen, aber sie versucht tatsächlich, ein uraltes Problem zu lösen: wie man eine Blockchain schnell, sicher und dezentral macht.

Das „unmögliche Dreieck“ der Blockchain bedeutet, dass es für die Blockchain schwierig ist, das Beste in puncto Sicherheit, Dezentralisierung und Skalierbarkeit zu erreichen. Beispielsweise leisten Bitcoin und Ethereum in puncto Sicherheit und Dezentralisierung Großes, opfern aber Einbußen bei der Verarbeitungsgeschwindigkeit (Skalierbarkeit).

Die modulare Blockchain soll diese Situation ändern. Es unterteilt die Funktionalität der Blockchain in verschiedene Teile, die sich jeweils auf unterschiedliche Aufgaben konzentrieren. Einige Teile sind beispielsweise der Verarbeitung von Daten gewidmet, während andere für die Ausführung intelligenter Verträge verantwortlich sind. Dies hat den Vorteil, dass jedes Teil besser optimiert werden kann und die Gesamteffizienz und -leistung verbessert werden kann.

Insbesondere kann das Design der modularen Blockchain die Datenschicht von der Ausführungsschicht trennen. Die Datenschicht konzentriert sich auf die effiziente Datenspeicherung und -überprüfung, während die Ausführungsschicht intelligente Verträge und Geschäftslogik verwaltet. Diese Trennung erhöht nicht nur die Rechenleistung, sondern verbessert auch die Skalierbarkeit und Transaktionskosten des Systems, während gleichzeitig die Sicherheit und Dezentralisierung des Systems erhalten bleibt.

4. Beispiele für modulare Blockchain

Celestia

Celestia ist eine modulare Blockchain, die sich auf die Speicherung der Datenverfügbarkeit konzentriert. Es bietet den Rollup- und Second-Layer-Lösungen von Ethereum die Möglichkeit, Transaktionsdaten zu veröffentlichen und gleichzeitig jedem das Herunterladen dieser Daten zu ermöglichen. Celestia nutzt die Data Availability Sampling (DAS)-Technologie, um eine effiziente Datenverfügbarkeit sicherzustellen.

Mantle-Netzwerk (MNT)

Mantle Network ist eine zweischichtige Erweiterungslösung, die auf der Optimistic Rollup-Technologie basiert und ein modulares Design bietet, das mit EVM kompatibel ist. Mantle wurde von BitDAO ins Leben gerufen und nutzt die Rollup-Technologie und eine dezentrale Datenverfügbarkeitsschicht (Mantle DA), um Benutzern einen hohen Durchsatz, niedrige Gebühren und schnelle Bestätigungsdienste zu bieten und gleichzeitig die Sicherheit auf Ethereum-Niveau aufrechtzuerhalten.

5. Schwanz

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