Der Netzwerkausbau ist immer ein drängendes Thema, auf das sich Entwickler konzentrieren. Im Laufe der langen Geschichte der Blockchain-Entwicklung wurden viele Lösungen vorgeschlagen, aber es scheint, dass keine Lösung die legendäre unmögliche Dreifaltigkeit überwunden hat: Dezentralisierung, Skalierbarkeit und Sicherheit.
Modulare Blockchain ist eine Lösung, die die Arbeit des Netzwerks in Teile aufteilt und dann verschiedene Blockchains verwendet, um die Arbeit entsprechend ihren eigenen Stärken auszuführen. Diese Lösung befindet sich in einer starken Entwicklung und wird voraussichtlich die nächste Generation der Blockchain darstellen.
In diesem Artikel erfahren wir mehr über die modulare Blockchain, ihre Struktur, Klassifizierung und herausragende Projekte in jeder Funktionsgruppe.
Was ist modulare Blockchain?
Modulare Blockchain ist eine Lösung, die die Arbeit des Blockchain-Netzwerks in Teile aufteilt und dann verschiedene Blockchains oder Off-Chain-Einheiten verwendet, um die Arbeit entsprechend ihren eigenen Stärken durchzuführen.
Um es besser zu verstehen, lernen wir zunächst die Blockchain-Netzwerkarchitektur nach Arbeitsgruppen kennen.
Architektur des Blockchain-Netzwerks
Die übliche Architektur eines Blockchain-Netzwerks umfasst vier Hauptschichten: Ausführung, Abwicklung, Konsens und Datenverfügbarkeit. Diese Ebenen arbeiten zusammen, um sicherzustellen, dass Transaktionen wie geplant korrekt ausgeführt werden.
Verarbeitungsschichten im Blockchain-Netzwerk
" Ausführung
Dies ist die Klasse, die für die Berechnung von Transaktionen und die Bereitstellung von Ergebnissen gemäß einer vorab festgelegten Logik verantwortlich ist. Diese Ausführung führt zu Änderungen am Zustand des Blockchain-Netzwerks. Dieser neue Zustand wird dann von anderen Schichten verarbeitet, bevor er abgeschlossen ist und zu einem unumkehrbaren Teil der Geschichte wird.
Im Fußball gelten beispielsweise in jedem Land und in jeder Region unterschiedliche Vorschriften. Wenn jedoch zwei Mannschaften gegeneinander antreten, müssen sie bestimmte Grundsätze einhalten, beispielsweise die Vorschriften im Blockchain-Smart-Vertrag. Und die Ausführungsschicht ist die Schicht, die das Fußballspiel nach voreingestellten Regeln ausführt.
» Siedlung
Die Abwicklung ist die Ebene, die die Gültigkeit überprüft und Streitigkeiten während des Netzwerkbetriebs bearbeitet. Bei einem Fußballspiel fungiert er als Schiedsrichter. Wenn ein Tor gegen das gegnerische Netz fällt und es zu einem Streit kommt, entscheidet der Schiedsrichter anhand der Beweise, ob das Tor gültig ist oder nicht.
" Konsens
Die Konsensschicht oder Konsensschicht spielt die Rolle der Vereinheitlichung einer einzelnen Wahrheit oder eines einzelnen Endzustands des Netzwerks. Es wird von verschiedenen Algorithmen wie Proof of Work, Proof of Stake oder Proof of History betrieben. Nach diesem Konsensprozess wird der neue Status des Netzwerks aktualisiert.
Um auf das Beispiel eines Fußballspiels zurückzukommen: Nehmen wir an, es endete 1:0. Im gleichen Zeitraum fanden andere Fußballspiele mit unterschiedlichen Ergebnissen statt. Die Gesamtergebnisse werden von den Organisationskomitees zur Speicherung in eine Liste mit 1:0, 2:0, 3:0 eingetragen, jedes Organisationskomitee wird sie jedoch in einem 1:0, 3:0, 2 -0-Format auflisten zu fehlerhaften Informationen führen. Dies wird noch schlimmer, wenn die Transaktionen miteinander in Zusammenhang stehen und zu Doppelausgaben führen.
An diesem Punkt herrscht in der Klasse Konsens darüber, dass die Ansammlung vieler Zuschauer der Fußballspiele ein einziges richtiges Ergebnis bestätigen wird. Dieses Endergebnis wird dann genehmigt und dauerhaft im Notizbuch gespeichert. Wer falsche Ergebnisse erfasst, muss die Bücher neu synchronisieren, damit vor dem Eintritt in den neuen Block alle Bücher den gleichen Inhalt haben müssen.
" Datenverfügbarkeit
Unter Datenverfügbarkeit versteht man die Möglichkeit, auf Transaktionsinformationen zuzugreifen. Daten müssen so verfügbar sein, dass jeder darauf zugreifen und sie nutzen kann. Dies ist wichtig, da die Datenverfügbarkeit die Entscheidung beeinflusst, ob eine Transaktion korrekt oder falsch ist.
Die Datenverfügbarkeit ähnelt der Aufzeichnung des Fußballspiels im obigen Beispiel. Diese Aufzeichnung ist öffentlich verfügbar, sodass jeder sie online einsehen kann, um zu erfahren, welche Mannschaft siegt und wie hoch das Ergebnis ist. Ohne diese Aufzeichnung kann es passieren, dass sich zwei Personen über den Ausgang des Spiels streiten und am Ende nicht mehr unterschieden werden kann, wer Recht und wer Unrecht hat.
Datenverfügbarkeitslösungen auf Ethereum
Wenn wir mehr über Daten in der Blockchain sprechen, liegt die Schwierigkeit bei der Erweiterung der Blockchain hauptsächlich in der Datenschicht. Um sicherzustellen, dass Transaktionen korrekt authentifiziert werden, müssen Knoten die gesamten Netzwerkdaten herunterladen. Mit der Zeit erfordert das wachsende Datenvolumen immer mehr Hardware und zunehmende Bandbreite. Erstens entstehen Hindernisse hinsichtlich der Kosten und der Transaktionsgeschwindigkeit, dann gibt es Hindernisse für den Beitritt zum Netzwerk von Knoten. Nach und nach werden kleine Spieler eliminiert, so dass nur noch große Spieler über das System verfügen, und das Netzwerk wird wahrscheinlich weniger dezentralisiert sein.
Ethereum hat dies schon vor langer Zeit erkannt und unternimmt Schritte, um dieser Datenflut entgegenzuwirken. Es gibt zwei Lösungen:
Data Availability Sampling (DAS): Jeder Knoten lädt einfach kleine Datenstücke herunter und verwendet dann Algorithmen, um die Authentizität der Daten zu überprüfen.
Data Availability Committees (DACs): Von vertrauenswürdigen Dritten bereitgestellte oder authentifizierte Daten, die außerhalb der Kette gespeichert werden.
Darüber hinaus werden im The Purge-Update auch die Transaktionsverlaufsdaten für Knoten auf ein Jahr begrenzt; nur bei Bedarf müssen sie vollständig heruntergeladen werden.
Nachdem Sie die Schichten der Blockchain und ihre Funktionen verstanden haben, werden Sie leicht zwischen#MonolithischerBlockchain und#ModularerBlockchain unterscheiden können. Was die Monolithische Blockchain betrifft, so wird sie allein alle oben genannten Arbeiten innerhalb des Netzwerks ausführen. Mit Modular Blockchain werden Aufgaben getrennt und mehreren Parteien zur Bearbeitung zugewiesen.
Das beste Beispiel zum besseren Verständnis ist das Eclipse-Projekt. Es verwendet SVM (Solana Virtual Machine) als Ausführungsschicht, die Abwicklungsschicht wird von Ethereum übernommen und schließlich werden Celestia für die Konsensschicht (Consensus) und DA verwendet.
Möglicherweise sind Sie mit dem Konzept der modularen Blockchain noch nicht vertraut, aber die Wahrheit ist, dass alle Layer-2-Rollups im Wesentlichen modulare Blockchains sind, da sie die Implementierungsschicht vom ursprünglichen Netzwerk getrennt haben, um separat als Modul verarbeitet zu werden.
Die Modularisierung der Blockchain führt zu einer Spezialisierung der Schichten und erhöht dadurch die Transaktionsgeschwindigkeit und Skalierbarkeit. Darüber hinaus erleichtert die Modularität den Entwicklern die Bereitstellung neuer Blockchains schneller als je zuvor. Durch die Aufteilung der Aufgaben und deren Umsetzung an vielen verschiedenen Orten wird das Netzwerk jedoch von diesen Parteien abhängig, und auch das Vertrauen in die Sicherheit muss an vielen verschiedenen Orten gesetzt werden.
Klassifizierung der modularen Blockchain
Basierend auf dem Grad der Modularität werden modulare Blockchains in die folgenden Typen unterteilt:
Klassifizierung der modularen Blockchain
Reguläres Rollup
Dies ist in der Vergangenheit der häufigste Typ. Die Ausführungsschicht ist in separate Ketten unterteilt, sie führen Berechnungen durch und senden dann Daten zur Authentifizierung und Speicherung an die Blockchain der Schicht 1.
Typische Blockchains dieser Art sind Arbitrum, Optimism, zkSync, Starknet.
Sovereign Rollup
Souveräner Rollup oder autonomer Rollup ist ein Blockchain-Modell, das eine andere Blockchain für den Konsensmechanismus und die Speicherung von Transaktionsdaten verwendet und gleichzeitig selbst Transaktionen ausführt und validiert.
Bei diesem Modell hängt die Korrektheit der Transaktion vollständig vom Blockchain-Rollup ab, da DA Blockchain nur für die Bereitstellung der Datenverfügbarkeit und die Überprüfung gemäß dem Konsensmechanismus verantwortlich ist und nicht prüft, ob die Transaktion gültig ist oder nicht. Ein Beispiel für ein Projekt in dieser Gruppe ist Sovereign.
Abrechnungs-Rollup
Der Settlement Rollup unterscheidet sich ein wenig vom Sovereign Rollup, da er die Module weiterhin weiter trennt. Die Ausführungsschicht wird von einer Rollup-Blockchain verwaltet, die Abrechnungsschicht wird von einer Blockchain verwaltet und schließlich werden die Konsens- und DA-Schichten von einer anderen Blockchain verwaltet.
Die Trennung der Schichten wird die Flexibilität erhöhen und gleichzeitig die einzigartigen Stärken jeder Blockchain auf jeder Schicht nutzen, aber gleichzeitig werden auch die Sicherheit und Dezentralisierung des gesamten Systems davon abhängen, ganz zu schweigen von der Kombination mehrerer Blockchains, um einen einheitlichen Prozess zu betreiben wird vor vielen technologischen Herausforderungen stehen.
Das typische Projekt dieser Gruppe ist Eclipse, wie im ersten Teil vorgestellt, es verwendet SVM (Solana Virtual Machine) als Ausführungsschicht, die Abwicklungsschicht wird von Ethereum übernommen und schließlich verwendet Celestia für die Ausführungsschicht.
Validium
Validium ist die nächste Variante der modularen Blockchain. Sie ähnelt regulären Rollups, der Unterschied besteht jedoch darin, dass die DA-Schicht getrennt und außerhalb der Kette gespeichert wird, nicht auf der ursprünglichen Blockchain. Dies wird dazu beitragen, die Kosten zu minimieren und die Skalierbarkeit zu erhöhen. Die Sicherheit hängt jedoch vollständig von der Speichereinheit ab. Daten können ausgeblendet oder geändert werden, wenn die Speichereinheit vorsätzlich schlechte Handlungen begeht.
Modulares Blockchain-Ökosystem und herausragende Projekte
Modulare Blockchain-Landschaft
Ausführungsgruppe
Neben bekannten Layer-2-Rollups wie Arbitrum, Optimism, zkSync, Starknet, Scroll, Linea, Polygon gibt es einige neue Namen wie Berachain, Taiko, Manta, Fuel, Sovereign.
Berachain @berachain
Berachain ist eine Layer-1-Blockchain, die auf Basis des EVM-kompatiblen Cosmos SDK entwickelt wurde. Berachain verwendet einen neuen Konsensmechanismus namens Proof of Liquidity, der laut Projekt die Fähigkeit besitzt, Sybil-Angriffe zu verhindern. Das Projekt hat erfolgreich 42 Millionen US-Dollar aus einer von Polychain Capital geleiteten Finanzierungsrunde der Serie A eingesammelt.
Das Betriebsmodell von Berachain.
Kraftstoffnetzwerk @fuel_network
Als nach einem modularen Modell konzipiertes Projekt kann Fuel die Ausführungsschicht, die Abwicklungsschicht oder den Betrieb als monolithische Blockchain übernehmen.
Im Gegensatz zu anderen Projekten verwendet Fuel das UTXO-Modell (Unspent Transaction Output) ähnlich wie Bitcoin zum Speichern von Transaktionen, kombiniert mit Threading- und Parallelverarbeitungsfunktionen, um die Transaktionsgeschwindigkeit deutlich zu erhöhen. Fuel hat sein eigenes Transaktionsverarbeitungssystem namens FuelVM basierend auf der Programmiersprache Sway Language entwickelt.
Siedlung
Dymension @dymension
Dymension ist in einem modularen Modell basierend auf dem Cosmos SDK-Toolkit konzipiert. Es ermöglicht Projekten, mehrere Anwendungen für bestimmte Zwecke namens RollApp zu erstellen.
Sonnenfinsternis @EclipseFND
Das Projekt wurde mit dem Ziel entwickelt, die Stärken vieler Blockchains in jedem Modul von Eclipse zu verbinden. Solana ist als Netzwerk mit hoher Transaktionsgeschwindigkeit und paralleler Ausführung bekannt, daher wurde SVM von Eclipse als Ausführungsebene ausgewählt. Die Abwicklungsschicht wird von Ethereum betrieben, um wie kein anderes Netzwerk Sicherheit und Dezentralisierung zu nutzen. Schließlich wird die DA-Schicht von Celestia verwendet, um sicherzustellen, dass die Speicherkosten minimal sind.
Eclipse-Betriebsmodell.
Souverän @sovereign_labs
Mit der Vision, das Internet der Rollups zu werden, soll Sovereign dabei helfen, mehrere Rollup-Ketten miteinander zu verbinden. Das Internet der Rollups wird in der Lage sein, alle Funktionen auszuführen, die die Blockchain leisten kann, einschließlich Zahlungen, DeFi, NFTs und Governance, jedoch in größerem Umfang und zu deutlich geringeren Kosten.
Andere Projekte: Ethereum, Solana, Saga, LayerN, Argus, Berachain, Fuel, Neutron.
Konsens- und Datenverfügbarkeitsgruppe (Konsens und DA)
Celestia @CelestiaOrg
Celestia ist eine der bahnbrechenden Blockchains im modularen Segment. Celestia soll als Konsensschicht dienen und Datenverfügbarkeit für andere Blockchains bereitstellen. Mit hohen Integrationsfähigkeiten und niedrigen Kosten unterstützt Celestia Projekte bei der Bereitstellung modularer Blockchain-Systeme zu wirtschaftlichen Kosten und mit hoher Geschwindigkeit.
Avai @AvailProject
Avai ist ebenfalls ein Projekt, das sich mit der Datenverfügbarkeit befasst und die Consensus-Infrastruktur und DA für darauf aufbauende modulare Projekte bereitstellt. Darüber hinaus entwickelt Avai die Data Attestation Bridge, eine Lösung, die Daten von Schicht 2 über eine Off-Chain-Schicht mit Schicht 1 verbindet. Diese Brücke ist eine Komponente des Layer-2-Ökosystems von Avail und plant, verschiedene Rollup-Lösungen, einschließlich Validium-Lösungen, zu hosten, um Ethereum außerhalb der Kette zu skalieren.
EigenDA @eigen_da
EigenDA ist die erste Anwendung, die im EigenLayer-Ökosystem erstellt wurde. Es handelt sich um eine Datenverfügbarkeitsschicht für andere Projekte, der Unterschied besteht jedoch darin, dass EigenDA indirekt über EigenLayer an Ethererum gesichert ist.
EigenDA-Betriebsmodell
Andere Projekte: Near DA, zkPorter, Ethereum, Bitcoin
Sequenzer-Gruppe
Sequencer sind Entitäten, die auf der Ausführungsebene arbeiten und für die Synthese und Anordnung von Transaktionen verantwortlich sind, bevor sie zur Beweiserstellung gesendet und zur Authentifizierung an die Root-Ebene gesendet werden. Der Sequencer kann vom Projektteam selbst oder mit einem dezentralen Modell von Dritten betrieben werden.
Herausragende Projekte: Espresso, Astria, Fairblock, Radius, Madara
Prüfungsgruppe
Hierbei handelt es sich um eine kleine Gruppe innerhalb der Ausführungsschicht, deren Aufgabe es ist, Beweise für die Transaktionsüberprüfung zu erstellen. Zu den herausragenden Projekten dieser Gruppe gehören: Risc Zero, Axiom, Marlin, Blockless.
Gruppen-Rollup-Framework
Zu dieser Gruppe gehören Toolkits, die zum Aufbau modularer Blockchains verwendet werden. Empfohlene Toolkits: OP Stack, Arbitrum Orbit, Polygon SDK, ZK Stack, Starknet Stack, Sovereign, Stackr, Cartesi, Rollkit, Argus.
Darüber hinaus verfügen wir über eine Gruppe von Tools, mit denen Sie schnell eine Rollup-Ebene namens Rollup as a Services (RaaS) erstellen können: Eclipse, Dymension, Saga, Caldera, Conduit, Vistara, Snapchain.
Epilog
Im aktuellen Kontext, in dem die Zahl der Web3-Benutzer rapide zunimmt, wird der Bedarf an Transaktionsgeschwindigkeit und Transaktionskosten immer dringlicher. Der Netzwerkausbau ist ein Muss, wenn wir uns auf eine Blockchain-Zukunft mit Massenakzeptanz zubewegen wollen.
Modular Blockchain ist eine stark beworbene Lösung und verfügt über viele leistungsstarke Anwendungen. Allerdings wird es im Hinblick auf Sicherheit und Betriebsstabilität noch mehr Zeit in Anspruch nehmen.
Hoffentlich helfen Ihnen die oben genannten Informationen dabei, mehr Einblick in dieses potenzielle Puzzleteil zu gewinnen.
