Geschrieben von: @twilight_momo

Dozent: @CryptoScott_ETH

TL;DR

1. Monolithische Blockchains sind für ihre Vollständigkeit bekannt und übernehmen unabhängig alle Aspekte des Netzwerks, von der Datenspeicherung bis zur Transaktionsüberprüfung und mehr. Durch die Aufteilung der verschiedenen Funktionen der Blockchain in unabhängige Module kann die modulare Blockchain Leistungsunterstützung und ein reibungsloses Benutzererlebnis für bestimmte Funktionen bieten und so das Problem des „unmöglichen Dreiecks“ bis zu einem gewissen Grad lösen.

2. Als erste Blockchain-Plattform, die Smart Contracts unterstützt, bietet Ethereum einen fruchtbaren Boden für modulares Design. Mit der Entwicklung der Blockchain-Technologie hat das Bitcoin-Ökosystem auch begonnen, die Möglichkeit der Modularisierung zu erkunden, indem es neue Module hinzufügt, um erweiterte Funktionen zu erreichen, wie z. B. verbesserten Datenschutz, effizientere Transaktionsverarbeitung oder erweiterte Smart-Contract-Funktionen.

3. Die modulare Technologie stellt eine „seelenvollere“ Idee steckbarer Produkte dar. In Zukunft wird es flexiblere und anpassbarere Blockchain-Lösungen geben, die so einfach ein- und aussteckbar sind wie Legosteine. Diese Flexibilität ermöglicht es Entwicklern, Blockchain-Lösungen basierend auf den Anforderungen spezifischer Anwendungsszenarien schnell zu erstellen und bereitzustellen.

1. Was ist modulare Blockchain?

Quelle: Celestia.org

Wenn wir über modulare Blockchain sprechen, müssen wir zunächst das Konzept der monolithischen Blockchain verstehen. Monolithische Ketten wie Bitcoin, Ethereum usw. sind für ihre Vollständigkeit bekannt und übernehmen unabhängig alle Aspekte des Netzwerks, von der Datenspeicherung über die Transaktionsüberprüfung bis hin zur Ausführung intelligenter Verträge. Dabei übernimmt die Monomerkette die Rolle eines Generalisten, der alle Aspekte abdeckt.

Am Beispiel von Ethereum lässt sich eine ausgereifte Single-Blockchain im Allgemeinen grob in vier Architekturen unterteilen:

• Ausführungsschicht

• Siedlungsschicht

• Datenverfügbarkeitsschicht/DA-Schicht

• Konsensschicht

Die folgende Abbildung erläutert detailliert die Rolle jeder Architekturebene, indem sie die Buchhaltung auf der Blockchain mit einem Ballspiel vergleicht:

Durch diese Analogie können wir besser verstehen, wie die verschiedenen Architekturen der Blockchain zusammenarbeiten. Eine einzelne Blockchain konzentriert alle Funktionen zur Ausführung auf derselben Kette, während eine modulare Blockchain eine neue Art von Blockchain-Architektur ist, die das Blockchain-System in mehrere spezialisierte Komponenten oder Schichten zerlegt, die jeweils für die Abwicklung spezifischer Aufgaben wie Konsens, Datenverfügbarkeit und Ausführung verantwortlich sind und Siedlung.

Modulare Blockchain ist wie eine Expertengruppe, die sich auf tiefgreifendes Mining und technologische Innovation in ihren jeweiligen Bereichen konzentriert. Dieser Fokus ermöglicht es modularen Blockchains, bei bestimmten Funktionen eine überlegene Leistung und Benutzererfahrung zu bieten, indem sie beispielsweise schnellere Transaktionsverarbeitungsgeschwindigkeiten bei geringeren Kosten ermöglichen.

In Bezug auf die Knotenarchitektur basieren monolithische Ketten auf vollständigen Knoten, die Kopien der Daten der gesamten Blockchain herunterladen und verarbeiten müssen. Dies führt nicht nur zu höheren Anforderungen an Speicher- und Rechenressourcen, sondern schränkt auch die Ausbaugeschwindigkeit des Netzwerks ein. Im Gegensatz dazu verwenden modulare Blockchains ein Light-Node-Design und müssen nur Block-Header-Informationen verarbeiten, wodurch die Transaktionsgeschwindigkeit und die Netzwerkeffizienz erheblich verbessert werden.

Ein wesentlicher Vorteil der modularen Blockchain ist ihre Flexibilität und ihr kollaborativer Charakter. Sie sind in der Lage, nicht zum Kerngeschäft gehörende Funktionen an andere Experten auszulagern und so Synergien zu schaffen, die zu erheblichen Verbesserungen der Gesamtleistung führen. Diese Designphilosophie ähnelt Legosteinen und ermöglicht es Entwicklern, verschiedene Module entsprechend den Projektanforderungen frei zu kombinieren, um vielfältige Lösungen zu schaffen.

Obwohl monolithische Ketten Vorteile in Bezug auf globale Kontrolle, Sicherheit und Stabilität bieten, stehen sie auch vor Herausforderungen in Bezug auf Skalierbarkeit, Schwierigkeiten bei der Aktualisierung und Anpassung an neue Anforderungen. Modulare Blockchains zeichnen sich durch ein hohes Maß an Flexibilität und Anpassbarkeit aus und vereinfachen die Erstellung und Optimierung neuer Blockchains.

Allerdings stehen modulare Blockchains auch vor ganz eigenen Herausforderungen. Seine komplexe Architektur erhöht die Arbeitsbelastung der Entwickler bei Design, Entwicklung und Wartung. Als aufstrebende Technologie wurde die modulare Blockchain noch keinen umfassenden Sicherheitstests und Tests auf Marktschwankungen unterzogen und ihre langfristige Stabilität und Sicherheit müssen noch weiter überprüft werden.

2. Warum wird eine modulare Blockchain benötigt?

Warum hat die modulare Blockchain-Technologie große Aufmerksamkeit erhalten und wurde als „Zukunftstrend“ vorhergesagt? Dies hängt eng mit der berühmten Theorie des „Unmöglichen Dreiecks“ im Blockchain-Bereich zusammen.

Quelle: Chainlink

Das „Unmögliche Dreieck“ der Blockchain bezieht sich auf die Schwierigkeit für ein Blockchain-Netzwerk, gleichzeitig den optimalen Status in den drei Kernattributen Sicherheit, Dezentralisierung und Skalierbarkeit zu erreichen.

• Die Skalierbarkeit konzentriert sich auf die Fähigkeit des Netzwerks, große Transaktionsvolumina abzuwickeln und bei steigenden Benutzer- und Transaktionsvolumina effizient und kosteneffektiv zu arbeiten. Wird normalerweise anhand von TPS (Transaktionen pro Sekunde) und Latenz (wie lange es dauert, bis eine Transaktion bestätigt wird) gemessen.

• Sicherheit beinhaltet die Kosten und Schwierigkeiten, ein Blockchain-Netzwerk vor Angriffen zu schützen. Beispielsweise erfordert der POW-Mechanismus von Bitcoin, dass der Angreifer mehr als 51 % der Rechenleistung des gesamten Netzwerks kontrolliert, während der POS-Mechanismus von Ethereum erfordert, dass mehr als ⅓ der Knoten kooperieren.

• Dezentralisierung beschreibt, dass der Betrieb des Netzwerks nicht auf einem einzelnen zentralen Knoten beruht, sondern auf viele Knoten verteilt ist. Je mehr Knoten und je breiter die geografische Verteilung, desto höher ist der Grad der Dezentralisierung des Netzwerks.

Der Kernpunkt des „Impossible Triangle“ besteht darin, dass es für ein Blockchain-System schwierig ist, alle drei Eigenschaften zu optimieren. Beispiel: Unter vielen öffentlichen Ketten schneiden Bitcoin und Ethereum aufgrund ihrer breiten Knotenverteilung und ausreichenden Anzahl an Knoten hinsichtlich Dezentralisierung und Sicherheit hervorragend ab.

Sie opfern jedoch eine gewisse Skalierbarkeit, was zu langsameren Transaktionsgeschwindigkeiten und höheren Transaktionsgebühren führt: Die Blockzeit von Bitcoin beträgt etwa 10 Minuten, die TPS von Ethereum etwa 13, und wenn das Transaktionsvolumen ansteigt, können die Transaktionsgebühren von Ethereum Hunderte von Dollar betragen.

Vor diesem Hintergrund entstand die modulare Blockchain-Technologie, die die Herausforderungen traditioneller öffentlicher Ketten hinsichtlich Skalierbarkeit und Transaktionskosten löst, indem sie spezialisierten Modulen unterschiedliche Funktionen zuweist. Beispielsweise sind das Lightning Network von Bitcoin und die Rollup-Technologie von Ethereum beide Verkörperungen modularen Denkens.

Der Vorteil der modularen Blockchain ist ihre mehrschichtige Architektur, die es ermöglicht, jede Schicht für spezifische Anforderungen zu optimieren. Die Datenschicht kann sich auf die Datenspeicherung und -überprüfung konzentrieren, während die Ausführungsschicht die Logik intelligenter Verträge verarbeiten kann. Diese Trennung verbessert nicht nur die Leistung und Effizienz, sondern fördert auch die Interoperabilität zwischen verschiedenen Blockchains und bietet so eine Grundlage für den Aufbau eines offenen und vernetzten Ökosystems.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die modulare Blockchain-Technologie eine neue Möglichkeit bietet, die Einschränkungen traditioneller öffentlicher Ketten zu überwinden. Es erreicht eine höhere Skalierbarkeit und niedrigere Transaktionskosten bei gleichzeitiger Wahrung der Dezentralisierung und Sicherheit, was weitreichende Bedeutung für die breite Anwendung und langfristige Entwicklung der Blockchain-Technologie hat.

3. Modularer Blockchain-Track – Projektanalyse

Modulare Blockchains können entsprechend ihren architektonischen Merkmalen in verschiedene Typen unterteilt werden. Unter diesen Typen werden die Datenverfügbarkeitsschicht und die Konsensschicht aufgrund ihrer engen gegenseitigen Abhängigkeit häufig als ein einheitliches Ganzes konzipiert. Dies liegt daran, dass ein Knoten, wenn er Transaktionsdaten empfängt, normalerweise auch die Reihenfolge der Transaktion bestimmt, was den Kern der Sicherheit und Unveränderlichkeit der Blockchain darstellt.

Basierend auf diesem Designprinzip können wir verschiedene Projekte der modularen Blockchain unter drei Aspekten verstehen: Ausführungsschicht, Datenverfügbarkeitsschicht und Konsensschicht sowie Abwicklungsschicht.

3.1 Ausführungsschicht

Die Layer-2-Technologie als Erweiterung der Ausführungsschicht in der Blockchain-Architektur ist eine Manifestation des modularen Blockchain-Konzepts. Es hat sich zum Ziel gesetzt, die Skalierbarkeit der Hauptkette durch Off-Chain-Netzwerke, Systeme oder Technologien zu verbessern, die auf der zugrunde liegenden Blockchain aufbauen.

Layer-2-Lösungen ermöglichen eine schnellere und kostengünstigere Transaktionsverarbeitung unter Beibehaltung der Sicherheit und Dezentralisierung der zugrunde liegenden Blockchain. Laut dem von @0xning erstellten Dune-Dashboard ist ersichtlich, dass der Anteil des durch Layer-2-Verifizierung und Clearing verbrauchten Gases im Ethereum-Ökosystem durchschnittlich weniger als 10 % beträgt, was den Benutzern erhebliche Transaktionskosten spart.

Quelle: https://dune.com/0xning/ethereum-gas-war

Die Rollup-Technologie ist derzeit die gängigste Lösung für Layer 2. Ihr Kernkonzept ist „Off-Chain-Ausführung, On-Chain-Verifizierung“. Sie führt Berechnungen und andere Arbeiten außerhalb der Kette durch und lädt dann die Anrufdatendaten zurück in das Hauptnetzwerk.

Ausführung außerhalb der Kette

Im Rollup-Modell werden Transaktionen außerhalb der Kette ausgeführt und die zugrunde liegende Blockchain ist nur für die Überprüfung des Transaktionsnachweises im Smart Contract und die Speicherung der ursprünglichen Transaktionsdaten verantwortlich. Dieses Design reduziert den Rechenaufwand für die Hauptkette erheblich und reduziert den Speicherbedarf, was eine effizientere Transaktionsverarbeitung ermöglicht.

Um die Kosten weiter zu senken, nutzt Rollup die Transaktionsverpackungstechnologie. Dies lässt sich mit der Konsolidierung von Waren in der Logistik vergleichen, bei der der Versand jedes Artikels einzeln hohe Versandkosten verursachen würde. Die Rollup-Technologie reduziert die Kosten jeder Transaktion erheblich, indem sie mehrere Transaktionen zusammenfasst und nur einen „Transport“ erfordert.

Überprüfung in der Kette

Die On-Chain-Verifizierung ist der Schlüssel zur Netzwerksicherheit der Schicht 2. Layer-2-Netzwerke müssen kryptografische Beweise liefern, um potenzielle Meinungsverschiedenheiten über die zugrunde liegende Blockchain zu klären. Derzeit sind die beiden gängigen Beweismechanismen Fehlernachweis und Gültigkeitsnachweis, die jeweils Optimistic Rollups und ZK Rollups unterstützen.

Fehlersichere optimistische Rollups

Optimistische Rollups gehen von der optimistischen Annahme aus, dass alle Trades standardmäßig gültig sind, es sei denn, es liegen eindeutige Hinweise auf einen Fehler vor. Dieses Modell basiert auf Fehlernachweisen (Betrugsnachweisen) während des Anfechtungszeitraums. Jeder Netzwerkteilnehmer kann Beweise einreichen, um den Status des Smart Contracts anzufechten, um die Fairness und Transparenz des Netzwerks sicherzustellen.

Laut L2BEAT-Daten gibt es derzeit 16 Layer 2, die den Optimistic Rollups-Mechanismus verwenden, wie zum Beispiel: Arbitrum, OP, Base, Blast usw.

Quelle: l2beat.com

Nachweis der Wirksamkeit von ZK Rollups

Im Gegensatz zu optimistischen Rollups verfolgen ZK-Rollups einen vorsichtigeren Ansatz, indem sie verlangen, dass alle Transaktionen vor der Annahme nachweislich gültig sind. Dieser Beweismechanismus ähnelt einem Verifizierungsprozess, der sicherstellt, dass jede Transaktion und Berechnung im Layer-2-Netzwerk korrekt ist.

Kurz gesagt, der Gültigkeitsnachweis ist der Eckpfeiler von ZK-Rollups, der erfordert, dass jeder Transaktionsstapel von einem entsprechenden Nachweis begleitet wird, um sicherzustellen, dass intelligente Verträge auf der zugrunde liegenden Blockchain Zustandsänderungen überprüfen und genehmigen können. Für die Validierung von Knoten bietet ZK Rollups einen Null-Fehler-Abwicklungsmechanismus, da jede Transaktion eine strenge Gültigkeitsprüfung bestehen muss.

Laut L2BEAT-Daten gibt es derzeit 11 Layer 2, die den ZK Rollups-Mechanismus verwenden, wie zum Beispiel: Linea, Starknet, zkSync usw.

Quelle: l2beat.com

3.2 Datenverfügbarkeitsschicht und Konsensschicht

3.2.1 Celestia

Als Pionier im Bereich der modularen Blockchain ist Celestia im Wesentlichen eine Datenverfügbarkeitsschicht, die eine solide Grundlage für die Entwicklung von dApps und Rollups bietet. Durch die Bereitstellung auf der Datenverfügbarkeits- und Konsensschicht von Celestia können sich Anwendungsentwickler auf die Optimierung der Ausführungslogik konzentrieren und die Komplexität der Datenverfügbarkeit und Konsensmechanismen Celestia überlassen.

Das Architekturdesign von Celestia bietet vielfältige Lösungen für die modulare Erweiterung. Die Architektur umfasst hauptsächlich die folgenden drei Typen:

1. Sovereign Rollup: Celestia stellt die Datenverfügbarkeitsschicht und die Konsensschicht bereit, während die Abwicklungsschicht und die Ausführungsschicht unabhängig von ihren jeweiligen Sovereign Chains implementiert werden.

2. Settlement Rollup (wie das Cevmos-Projekt): Basierend auf den von Celestia bereitgestellten DA- und Konsensschichten stellt Cevmos Dienste auf der Abwicklungsschicht bereit, während die Anwendungskette die Rolle der Ausführungsschicht übernimmt.

3. Celestium: Celestia ist für die Datenverfügbarkeitsschicht verantwortlich, die Konsensschicht und die Abwicklungsschicht basieren auf dem leistungsstarken Netzwerk von Ethereum und die Anwendungskette konzentriert sich weiterhin auf die Ausführungsschicht.

Celestia nutzt eine Reihe innovativer Technologien, um die Kosten der Datenspeicherung deutlich zu senken und die Speichereffizienz zu optimieren.

Erasure-Coding-Technologie

Eine der Innovationen von Celestia ist die Anwendung von Löschcodes. In dem von Mustafa Albasan (einem der Gründer von Celestia) und Vitalik Buterin gemeinsam verfassten Artikel „Data Availability Sampling and Fraud Proof“ wird eine neue Architekturidee vorgeschlagen, das heißt, vollständige Knoten sind für die Produktion von Blöcken verantwortlich, während Lichtknoten Verantwortlich für die Überprüfung von Blöcken. Die Erasure-Coding-Technologie gewährleistet die vollständige Wiederherstellung der ursprünglichen Datenblöcke selbst bei einem Datenverlust von bis zu 50 %, indem sie Redundanz in den Datenübertragungsprozess einführt.

Dieser Mechanismus bedeutet, dass Blockproduzenten nur 50 % der Blockdaten im Netzwerk veröffentlichen müssen, um eine 100-prozentige Verfügbarkeit der Blockdaten sicherzustellen. Wenn ein böswilliger Produzent versucht, 1 % der Blockdaten zu manipulieren, muss er tatsächlich die gesamten 50 % der Daten manipulieren, was die Kosten für das Böse des Täters erheblich erhöht.

Datenverfügbarkeitsstichprobe

Celestia löst das Skalierbarkeitsproblem der Blockchain durch die Einführung der Data Availability Sampling (DAS)-Technologie. Der Workflow von DAS umfasst die folgenden Schlüsselschritte:

1. Zufallsstichprobe: Leichte Knoten führen mehrere Runden der Zufallsstichprobe von Blockdaten durch und fordern jedes Mal nur einen kleinen Teil der Blockdaten an.

2. Erhöhen Sie das Vertrauen schrittweise: Je mehr Stichprobenrunden ein Light-Knoten abschließt, desto größer wird sein Vertrauen in die Verfügbarkeit von Daten.

3. Konfidenzschwelle erreicht: Sobald ein Light Node durch Sampling ein voreingestelltes Konfidenzniveau (z. B. 99 %) erreicht, betrachtet er die Daten für diesen Block als verfügbar.

Dieser Mechanismus ermöglicht es Light Nodes, die Verfügbarkeit von Blockdaten zu überprüfen, ohne die gesamten Blockdaten herunterladen zu müssen, wodurch die Integrität und Verfügbarkeit der Blockchain-Daten sichergestellt wird. Celestias Fokus auf die Bereitstellung der Datenverfügbarkeit statt auf den Ausführungsstatus führt zu einer verbesserten Blockproduktivität, da mehr Speicherplatz pro Block für mehr abgetastete Daten sorgt, was zu deutlich höheren TPS (Transaktionen pro Sekunde) führt.

3.2.2 EigenLayer

EigenDA ist ein sicherer, durchsatzstarker und dezentraler Datenverfügbarkeitsdienst und der erste Active Validation Service (AVS), der auf EigenLayer gestartet wurde. AVS kann als Knotenbetriebs- und -wartungsanbieter verstanden werden. Es ist ein ausgewählter Teil der Tausenden von Knotenbetriebs- und -wartungsanbietern auf Ethereum. Auf der Grundlage seiner eigenen Aufgabe (verantwortlich für die Ethereum-Konsensüberprüfung) übernimmt es einige zusätzliche private Arbeit (zu den Dienstleistungen gehören Rollup-Netzwerke und andere Netzwerke für Konsensüberprüfungsanforderungen), wodurch zusätzliche Einnahmen erzielt werden.

Da der Umfang der erneuten Absteckung von Ethereum zunimmt und in Zukunft mehr AVS dem EigenLayer-Ökosystem beitreten werden, können Rollups niedrigere Transaktionskosten und eine höhere Zusammensetzbarkeit der Sicherheit im EigenLayer-Ökosystem erzielen.

EigenLayer ist ein auf Ethereum basierendes Re-Pledge-Protokoll. Es nutzt die Pfandgeber der Ethereum-Konsensschicht als Verifizierer, d Die Entwicklungsschwelle anderer Projektparteien wurde angehoben. Gleichzeitig stärkt es auch das Vertrauensnetzwerk von Ethereum und erhöht den Wert und Einfluss von Ethereum.

In Bezug auf die Architektur verwendet EigenDA die ZK-Technologie, um die von Layer 2 übermittelten Statusdaten zu überprüfen, und das EigenDA-Netzwerk, das die Konsenssicherheit durch Restating ETH gewährleistet, ist für die Endgültigkeit verantwortlich. Schließlich werden die Statusdaten von Layer 2 übermittelt und an Ethereum gespeichert Hauptnetzwerk. Daher fungiert EigenDA als Subunternehmer für die Verifizierungs- und Endgültigkeitsaspekte des DA-Dienstes des Ethereum-Mainnets und nicht als Konkurrent wie Celestia.

3.2.3 Verfügbar

Avail ist ein modulares Blockchain-Projekt, das vom Polygon-Team im Juni 2023 angekündigt wurde. Es wurde im März dieses Jahres von Polygon abgespalten und agiert als unabhängige Einheit. Avail läuft derzeit im Testnetz und hat gerade eine Serie-A-Finanzierungsrunde in Höhe von 43 Millionen US-Dollar abgeschlossen, die gemeinsam von Dragonfly und Cyber ​​​​Fund geleitet wird.

Die Kernarchitektur von Avail besteht hauptsächlich aus drei Teilen: Avail DA, Avail Nexus und Avail Fusion. Avail DA ist eine modulare Datenverfügbarkeitsschicht, die wie Celestia DA-Dienste für jede Blockchain bereitstellt. Avail Nexus ist eine Reihe standardisierter Cross-Chain-Messaging-Protokolle, ähnlich dem IBC-Protokoll von Cosmos, die gleiche Interoperabilität zwischen verschiedenen Cross-Chain-Protokollen bieten. Avail Fusion führt einen Multi-Asset-Pledged-POS-Konsens ein, mit dem Ziel, eine sichere Konsensgarantie für das gesamte Avail-Netzwerk zu bieten.

Was die Technologie anbelangt, nutzt Avail DA die Kate-Polynom-Verpflichtung, um Betrugsnachweise zu vermeiden, muss nicht davon ausgehen, dass die meisten Knoten ehrlich sind, und verlässt sich nicht auf vollständige Knoten, um Daten verfügbar zu machen. Dies unterscheidet sich von der Architektur von Celestia, die auf Betrugssicherheit basiert, sodass auf technischer Ebene ein wesentlicher Unterschied zwischen beiden besteht.

Mit dem Aufkommen modularer Datenverfügbarkeits-Blockchain-Projekte wie Celestia und Avail wird der modulare DA-Krieg immer intensiver und auch die Funktionalität von Ethereum als DA-Schicht wird in Zukunft umgeleitet. Einer wird viele übertreffen.“ Starke Wettbewerbslandschaft.

3.3 Siedlungsschicht

3.3.1 Dymension

Dymension ist eine modulare Blockchain-Plattform auf Basis von Cosmos, die ein prägnantes Framework für die RollApp-Entwicklung mit integrierter Skalierbarkeits-Aggregationstechnologie bietet. In der Architektur von Dymension können sich Entwickler auf die Implementierung der Geschäftslogik konzentrieren, indem sie das Rollup Development Kit (RDK) und eine dedizierte Abwicklungsschicht verwenden, um Rollup schnell für bestimmte Anwendungen bereitzustellen.

Die Architektur von Dymension besteht aus zwei Kernkomponenten: RollApp und Dymension Hub.

RollApp ist eine Fusion aus Rollup und App, einer leistungsstarken modularen Blockchain auf Dymension für bestimmte Anwendungen. RollApp kann in vielen Formen präsentiert werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf dedizierte Layer-2-Lösungen für dezentrale Anwendungen wie DeFi-Plattformen, Web3-Spiele und NFT-Handelsmärkte.

In RollApp spielt der Sequenzer eine Schlüsselrolle und ist für die Überprüfung, Sortierung und Verarbeitung lokaler Transaktionen verantwortlich. Sobald die Blockpaketierung abgeschlossen ist, werden diese Daten an Peer-Vollknoten geliefert und in der Kette in einem Datenverfügbarkeitsnetzwerk nach Wahl von RollApp, wie z. B. Celestia, veröffentlicht. Nachdem er eine Antwort von Celestia erhalten hat, sendet der Sequenzer seine Statuswurzel zur Konsensbildung und -abwicklung an den Dymension Hub.

Als Zentrum des gesamten Ökosystems übernimmt Dymension Hub die Funktionen der Konsensschicht und der Siedlungsschicht. Es erhält den Statusstamm von RollApp und stellt RollApps endgültige Transaktionsbestätigungs- und Abwicklungsdienste bereit.

Durch dieses Design ist Rollup in der Lage, die Aufgaben des Konsenses und der Abwicklung an Dymension Hub und die Aufgaben der Datenspeicherung und -verifizierung an DA-Netzwerke wie Celestia zu übergeben. Auf diese Weise kann Rollup die wirtschaftlichen Sicherheitsgarantien der beiden Netzwerke teilen und gleichzeitig seine Bemühungen auf die Verbesserung der Ausführungseffizienz und des Benutzererlebnisses der Anwendung selbst konzentrieren.

3.3.2 Cevmos

Cevmos, dessen Name Celestia, EVMos und CosmoOS vereint, zielt darauf ab, eine Abrechnungsschicht für EVM-kompatible Rollups bereitzustellen.

Da es sich bei Cevmos selbst um einen Rollup handelt, werden alle darauf aufbauenden Rollups gemeinsam als Abrechnungsrollups bezeichnet. Jedes Rollup implementiert die erneute Bereitstellung vorhandener Rollup-Verträge und Anwendungen auf Ethereum über eine minimale bidirektionale Vertrauensbrücke mit Cevmos-Rollup, wodurch der Migrationsaufwand reduziert wird. Rollups auf Cevmos veröffentlichen Daten in Cevmos, das die Daten dann stapelt und an Celestia veröffentlicht. Genau wie Ethereum wird Cevmos Proof-of-Rollups als Abrechnungsschicht durchführen.

4. Modulare Blockchain im Bitcoin-Ökosystem

Mit dem durch das Ordinals-Protokoll hervorgerufenen Vermögensbildungseffekt und der Genehmigung des Bitcoin-ETF sind mehrere positive Faktoren zusammengekommen, um dem Bitcoin-Ökosystem neue Vitalität zu verleihen. Die Aufmerksamkeit des Marktes wurde schnell auf das Bitcoin-Ökosystem gelenkt, und auch Gelder institutioneller Anleger flossen in diesen Bereich, was Vertrauen und Erwartungen an die zukünftige Entwicklung des Bitcoin-Ökosystems zeigte.

Vor diesem Hintergrund zeigt die Bitcoin Layer 2-Technologie eine florierende Szene, in der viele technische Lösungen entstehen und ein diversifiziertes und dynamisches Technologie-Ökosystem bilden. Nacheinander wurden verschiedene innovative Lösungen auf den Markt gebracht, um gemeinsam den Ausbau und die Optimierung des Bitcoin-Netzwerks voranzutreiben.

Obwohl die Branche noch keinen einheitlichen Konsens über die genaue Definition von Bitcoin Layer 2 erzielt hat, wird sich dieser Artikel auf das Konzept der modularen Blockchain von Ethereum stützen und die Möglichkeiten und Methoden zum Aufbau von Bitcoin Layer 2 aus einer modularen Perspektive untersuchen.

4.1 Warum Bitcoin Modularität braucht

Das Ethereum-Netzwerk ist für seine Turing-vollständigen Smart-Contract-Funktionen bekannt, mit denen historische Zustände gespeichert und überprüft werden können, um komplexe dezentrale Anwendungen (DApps) zu unterstützen. Im Vergleich dazu ist das Bitcoin-Netzwerk ein zustandsloses, nicht intelligentes Vertragsnetzwerk, und sein unvollkommenes Systemdesign ist hauptsächlich auf zwei Aspekte zurückzuführen:

1. Einschränkungen des UTXO-Kontosystems

In der Blockchain-Welt gibt es zwei Hauptmethoden zur Aufzeichnung: das Konto-/Saldenmodell und das UTXO-Modell. Das von Bitcoin übernommene UTXO-Modell steht in scharfem Gegensatz zum Konto-/Saldenmodell von Ethereum.

Obwohl Benutzer im Bitcoin-System den Kontostand in ihrer Brieftasche sehen, enthält das von Satoshi Nakamoto entworfene Bitcoin-System das Konzept des Kontostands nicht. Das sogenannte „Bitcoin-Guthaben“ ist eigentlich ein Konzept, das von der Wallet-Anwendung von UTXO abgeleitet wurde. UTXO stellt die nicht ausgegebene Transaktionsausgabe dar, die den Kern der Generierung und Überprüfung von Bitcoin-Transaktionen darstellt.

Jede Transaktion in Bitcoin besteht aus Eingaben und Ausgaben. Jede Transaktion verbraucht (gibt) eine oder mehrere Eingaben aus und generiert neue Ausgaben. Diese neu generierten Ausgaben werden dann zu neuen UTXOs, die darauf warten, von zukünftigen Transaktionen verbraucht zu werden.

Als minimalistische Technologiearchitektur für die Übertragung und Abwicklung von Vermögenswerten lässt sich das UTXO-Modell nur schwer erweitern, um komplexe Funktionen wie Smart Contracts zu unterstützen.

2. Vollständige Nicht-Turing-Skriptsprache

Die Skriptsprache von Bitcoin unterstützt nicht alle Arten von Berechnungen, da sie aufgrund fehlender Schleifen und bedingter Kontrollanweisungen nicht Turing-vollständig ist. Obwohl diese Funktion dazu beiträgt, Hackerangriffe zu reduzieren und die Netzwerksicherheit zu verbessern, schränkt sie auch die Fähigkeit von Bitcoin ein, komplexe Smart Contracts auszuführen.

Da das Bitcoin-Systemdesign unvollkommen ist, muss es für komplexere Funktionen auf externe modulare Erweiterungen angewiesen sein. In dieser Hinsicht ist der Bedarf von Bitcoin an Modularität zweifellos dringlicher als der von Ethereum. Funktionen wie die Ausführungsschicht, die Datenverfügbarkeitsschicht, die Konsensschicht und die kettenübergreifende Interoperabilitätsschicht in seinem Ökosystem müssen alle modular gekapselt und erweitert werden.

4.2 Analyse modularer Projekte im Bitcoin-Ökosystem

4.2.1 Ausführungsschicht – Bitcoin Layer2

Merlin

Derzeit hat Merlin Chain den höchsten TVL unter den zweitrangigen Bitcoin-Schaltkreisen und erreicht Milliarden von Dollar. Man kann sagen, dass es sich um das aufmerksamkeitsstärkste Projekt im Bitcoin-Ökosystem handelt. Als Bitcoin-Layer-2-Netzwerk unterstützt Merlin Chain eine Vielzahl nativer Bitcoin-Assets und ist auch mit EVM kompatibel, was seine doppelte Berücksichtigung des Bitcoin-Ökosystems und des Ethereum-Ökosystems demonstriert.

Quelle: https://defillama.com/chain/Merlin

Die Funktionalität von Merlin dreht sich um das ZK-Rollup-Netzwerk, das dezentrale Oracle-Netzwerk und die Betrugsprävention in der Kette.

ZK-Rollup-Netzwerk

Der Kern von ZK-Rollups ist die Verwendung von Zero-Knowledge-Proofs. Der wissensfreie Beweis ist eine Verschlüsselungsmethode in der Kryptographie, die es einer Partei (dem Beweiser) ermöglicht, einer anderen Partei (dem Prüfer) zu beweisen, dass eine bestimmte Aussage korrekt ist, ohne andere Informationen preiszugeben als den Beweis, dass die Aussage korrekt ist.

Merlin Chain verarbeitet und berechnet Transaktionen außerhalb der Kette und vermeidet so die hohen Transaktionsgebühren und die Netzwerküberlastung des Bitcoin-Netzwerks. Gleichzeitig kann ZK-Rollup mehrere Transaktionsnachweise in Stapel komprimieren. Die Bitcoin-Hauptkette muss nur einen einzigen Nachweis mehrerer Transaktionen verifizieren und verpacken, was die Arbeitsbelastung der Hauptkette erheblich reduziert und die Transaktionseffizienz verbessert.

Dezentrales Oracle-Netzwerk

Das dezentrale Oracle-Netzwerk von Merlin fungiert als DAC (Data Availability Committee), um zu überprüfen und sicherzustellen, dass der Sequenzer die vollständigen DA-Daten zuverlässig außerhalb der Kette veröffentlicht. Die Dezentralisierung des Oracle-Netzwerks besteht darin, dass es die Form eines POS annimmt. Jeder kann einen Oracle-Knoten betreiben, solange er genügend Vermögenswerte einsetzt. Dieser Verpfändungsmechanismus ist sehr flexibel und unterstützt Vermögenswerte wie BTC und MERL sowie Proxy-Verpfändungen ähnlich wie bei Lido.

Betrugsprävention in der Kette

Merlin führte die Idee von BitVM ein und übernahm auch den „optimistischen ZK-Rollup“-Mechanismus. Er kann einfach so verstanden werden, dass alle ZK-Proofs standardmäßig als vertrauenswürdig gelten und die Betreiber nur dann bestraft werden, wenn Fehler auftreten. Da die Verifizierung im Bitcoin-Mainnet, in der Bitcoin-Kette, durchgeführt wird, kann ZK Proof aufgrund technischer Einschränkungen nicht vollständig verifiziert werden und ein bestimmter Schritt des Berechnungsprozesses von ZK Proof kann nur unter besonderen Umständen verifiziert werden. Daher können die Leute nur darauf hinweisen, dass in einem bestimmten Berechnungsschritt von ZKP während des Off-Chain-Verifizierungsprozesses ein Fehler vorliegt, und diesen durch Betrugsbeweis anfechten.

4.2.2 Datenverfügbarkeitsschicht und Konsensschicht

B² Netzwerk

Das B²-Netzwerk ist modular aufgebaut, wobei die Rollup-Schicht (ZK-Rollup) für die Ausführung verantwortlich ist, die Datenverfügbarkeitsschicht (B²-Hub) für die Datenspeicherung verantwortlich ist, B²-Knoten für die Off-Chain-Verifizierung zuständig sind und die endgültige Abwicklungsschicht die Bitcoin-Hauptschicht ist Netzwerk.

Die ZK-Rollup-Schicht des B²-Netzwerks verwendet die zkEVM-Lösung, die für die Ausführung von Benutzertransaktionen innerhalb des Netzwerks der zweiten Schicht und die Ausgabe relevanter Zertifikate verantwortlich ist. Die Rollup-Schicht ist für die Übermittlung und Verarbeitung von Benutzertransaktionen verantwortlich, während die DA-Schicht für die Speicherung einer Kopie der aggregierten Daten und die Überprüfung der relevanten Zero-Knowledge-Beweise verantwortlich ist.

Quelle: https://docs.bsquared.network

B² Hub ist ein außerhalb der Kette aufgebautes DA-Netzwerk, das Datenerfassungsfunktionen unterstützt und als Pionier für modulare Bitcoin-Skalierungslösungen gilt. B² Hub übernimmt Designideen von Celestia und führt Daten-Sampling- und Erasure-Coding-Technologie ein, um sicherzustellen, dass neue Daten schnell an viele externe Knoten verteilt werden können und das Risiko der Datenzurückhaltung minimiert wird. Darüber hinaus lädt der Committer im B² Hub den Speicherindex und den Daten-Hash der DA-Daten für den öffentlichen Zugriff in die Bitcoin-Kette hoch.

Quelle: https://blog.bsquared.network

Gemäß dem Zukunftsplan von B² Network soll der EVM-kompatible B² Hub zur Off-Chain-Verifizierungsschicht und DA-Schicht mehrerer Bitcoin Layer 2 werden und eine funktionale Erweiterungsschicht unter der Bitcoin-Kette bilden. Da Bitcoin selbst viele Anwendungsszenarien nicht unterstützen kann, wird die Methode zum Aufbau funktionaler Erweiterungsschichten außerhalb der Kette zu einem immer häufigeren Phänomen im Layer-2-Ökosystem.

Als erste modulare DA-Schicht von Bitcoin von Drittanbietern kann B² Hub anderen Bitcoin-Schichten 2 dabei helfen, die Bitcoin-Hauptkette als endgültige Abwicklungsschicht zu nutzen und die Sicherheit von Bitcoin zu erben, was der Förderung der Erweiterung und Erweiterung des Bitcoin-Netzwerks förderlich ist. Erweitern Sie die Vielfalt seiner Anwendungen.

5. Zusammenfassung

Der Slogan „Modular ist die Zukunft“ wird nach und nach vom Konzept zur Realität. Die modulare Blockchain-Technologie bietet mit ihrer Flexibilität und Skalierbarkeit eine solide Grundlage für den Aufbau der nächsten Generation dezentraler Anwendungen. Diese Technologie ermöglicht es Entwicklern, verschiedene Module basierend auf spezifischen Anforderungen auszuwählen und zu kombinieren, um effizientere, sicherere und einfacher zu wartende Blockchain-Lösungen zu erstellen.

Der Aufstieg der modularen Blockchain stellt eine eher „seelenorientierte“ steckbare Produktidee dar. In dieser Denkweise wird Blockchain nicht mehr als geschlossenes System betrachtet, sondern als offene, skalierbare Plattform, auf der verschiedene Dienste und Funktionen so einfach wie Legosteine ​​ein- und ausgesteckt werden können. Diese Flexibilität ermöglicht es Entwicklern, Blockchain-Lösungen basierend auf den Anforderungen spezifischer Anwendungsszenarien schnell zu erstellen und bereitzustellen.

Die modulare Technologie stammt ursprünglich aus dem Ethereum-Ökosystem und tauchte dann im Bitcoin-Ökosystem auf. Sie wurde in verschiedenen Bereichen der Kryptowährungsbranche eingesetzt.

Beispielsweise kooperiert Chromia, eine modulare öffentliche Kette mit „relationaler Datenbank“-Technologie, im Gaming-Bereich mit vielen Spielen wie My Neighbor Alice und Chain of Alliance. Chromia hat das Ledger Digital Asset Protocol (Ledger Digital Asset) entwickelt Protokoll). Mehrere Projekte haben dieses Protokoll bereits übernommen.

Im Bereich KI konzentriert sich CARV auf den Aufbau einer modularen Datenschicht für KI- und Web3-Spiele und gewährleistet Datenschutz und Sicherheit bei der Datenverarbeitung durch den Einsatz von Technologien wie Trusted Execution Environment (TEE) und Zero-Knowledge-Proof.

Da die modulare Blockchain-Technologie immer ausgereifter wird und sich ihre Anwendungsfelder erweitern, haben wir Grund zu der Annahme, dass diese Technologie allen Lebensbereichen innovativere Möglichkeiten bieten wird. Von der Geburt von Bitcoin bis zur weit verbreiteten Anwendung der modularen Blockchain heute haben wir miterlebt, wie sich die Blockchain-Technologie von einer einzigen digitalen Währungsanwendung zu einem Ökosystem entwickelt hat, das komplexe und vielfältige Anwendungen unterstützt. Auch in Zukunft wird die modulare Blockchain den technologischen Fortschritt vorantreiben und den Grundstein für den Aufbau einer offeneren, flexibleren und sichereren digitalen Welt legen.