Napisał: @twilight_momo

Mentor: @CryptoScott_ETH

TL; DR

1. Monolityczne łańcuchy bloków są znane ze swojej kompleksowości, niezależnie podejmując wszystkie aspekty sieci, od przechowywania danych po weryfikację transakcji i nie tylko. Dzieląc różne funkcje łańcucha bloków na niezależne moduły, modułowy łańcuch bloków może zapewnić wsparcie wydajności i płynne korzystanie z określonych funkcji przez użytkownika, rozwiązując w pewnym stopniu problem „niemożliwego trójkąta”.

2. Jako pierwsza platforma blockchain obsługująca inteligentne kontrakty, Ethereum zapewnia podatny grunt dla projektowania modułowego. Wraz z rozwojem technologii blockchain ekosystem Bitcoin zaczął również badać możliwość modularyzacji, dodając nowe moduły w celu osiągnięcia bardziej zaawansowanych funkcji, takich jak ulepszona ochrona prywatności, wydajniejsze przetwarzanie transakcji czy ulepszone funkcje inteligentnych kontraktów.

3. Technologia modułowa reprezentuje bardziej „zorientowany na duszę” pomysł na produkt z możliwością wtyczek. W przyszłości dostępne będą bardziej elastyczne i konfigurowalne rozwiązania typu blockchain, a różne usługi i funkcje będą można podłączać i odłączać tak łatwo, jak klocki Lego. Ta elastyczność umożliwia programistom szybkie budowanie i wdrażanie rozwiązań blockchain w oparciu o potrzeby konkretnych scenariuszy aplikacji.

1. Czym jest blockchain modułowy

Źródło: Celestia.org

Kiedy omawiamy modułowy blockchain, musimy najpierw zrozumieć koncepcję monolitycznego blockchainu. Łańcuchy monolityczne, takie jak Bitcoin, Ethereum itp., są znane ze swojej kompleksowości i niezależnie podejmują się wszystkich aspektów sieci, od przechowywania danych, przez weryfikację transakcji, po inteligentną realizację kontraktu. W tym procesie łańcuch monomerowy pełni rolę generalisty, obejmującą wszystkie aspekty.

Biorąc za przykład Ethereum, dojrzały pojedynczy blockchain można ogólnie podzielić na cztery architektury:

• Warstwa wykonawcza

• Warstwa osadnicza

• Warstwa dostępności danych/warstwa DA (warstwa dostępności danych)

• Warstwa konsensusu

Poniższy rysunek szczegółowo wyjaśnia rolę każdej warstwy architektury, porównując księgowanie na blockchainie z grą w piłkę:

Dzięki tej analogii możemy lepiej zrozumieć, w jaki sposób różne architektury blockchain współpracują ze sobą. Pojedynczy łańcuch bloków koncentruje wszystkie funkcje w tym samym łańcuchu do wykonania, podczas gdy modułowy łańcuch bloków to nowy typ architektury łańcucha bloków, który rozkłada system blockchain na wiele wyspecjalizowanych komponentów lub warstw, z których każda jest odpowiedzialna za obsługę określonych zadań, takich jak konsensus, dostępność danych, wykonanie i rozliczenie. Modularny blockchain jest jak grupa ekspertów, skupiająca się na dogłębnym wydobyciu i innowacjach technologicznych w swoich dziedzinach. Dzięki temu modułowe łańcuchy bloków mogą zapewniać doskonałą wydajność i wygodę użytkownika w przypadku określonych funkcji, na przykład mogą zapewnić większą prędkość przetwarzania transakcji przy niższych kosztach.

Jeśli chodzi o architekturę węzłów, łańcuchy monolityczne opierają się na pełnych węzłach, które muszą pobierać i przetwarzać kopie danych całego łańcucha bloków. To nie tylko stawia wyższe wymagania w stosunku do zasobów pamięci masowej i obliczeniowej, ale także ogranicza prędkość rozbudowy sieci. Natomiast modułowe łańcuchy bloków przyjmują lekką konstrukcję węzłów i muszą jedynie przetwarzać informacje z nagłówka bloku, co znacznie poprawia szybkość transakcji i wydajność sieci.

Istotną zaletą modułowego blockchainu jest jego elastyczność i współpraca. Są w stanie zlecić funkcje inne niż podstawowe innym ekspertom, tworząc synergię, która prowadzi do znacznej poprawy ogólnej wydajności. Ta filozofia projektowania jest podobna do klocków Lego, umożliwiając programistom dowolne łączenie różnych modułów w zależności od potrzeb projektu, aby tworzyć różnorodne rozwiązania. Chociaż łańcuchy monolityczne mają zalety w zakresie globalnej kontroli, bezpieczeństwa i stabilności, stoją także przed wyzwaniami związanymi ze skalowalnością, trudnościami w modernizacji i dostosowywaniu się do nowych potrzeb. Modularne łańcuchy bloków wyróżniają się wysokim stopniem elastyczności i możliwości dostosowania, upraszczając tworzenie i optymalizację nowych łańcuchów bloków.

Jednak modułowe łańcuchy bloków stoją również przed własnymi, unikalnymi wyzwaniami. Jego złożona architektura zwiększa obciążenie programistów pracą w zakresie projektowania, rozwoju i konserwacji. Jako nowa technologia, modułowy blockchain nie przeszedł jeszcze kompleksowych testów bezpieczeństwa i testu wahań rynkowych, a jego długoterminowa stabilność i bezpieczeństwo wymagają jeszcze dalszej weryfikacji.

2. Dlaczego potrzebny jest modułowy blockchain?

Dlaczego modułowa technologia blockchain zyskała szerokie zainteresowanie i była przewidywana jako „przyszły trend”? Jest to ściśle powiązane ze słynną teorią „Niemożliwego Trójkąta” w dziedzinie blockchain.

źródło: chainlink

„Niemożliwy trójkąt” blockchain odnosi się do trudności, z jaką sieć blockchain ma do osiągnięcia optymalnego stanu w zakresie trzech podstawowych atrybutów, którymi są jednocześnie bezpieczeństwo, decentralizacja i skalowalność.

• Skalowalność koncentruje się na zdolności sieci do obsługi dużych wolumenów transakcji oraz na jej zdolności do wydajnego i opłacalnego działania w miarę wzrostu liczby użytkowników i transakcji. Zwykle mierzony TPS (transakcje na sekundę) i opóźnienie (czas potrzebny na potwierdzenie transakcji).

• Bezpieczeństwo wiąże się z kosztami i trudnościami w ochronie sieci blockchain przed atakami. Na przykład mechanizm POW Bitcoina wymaga od atakującego kontrolowania ponad 51% mocy obliczeniowej całej sieci, podczas gdy mechanizm POS Ethereum wymaga zmowy ponad ⅓ węzłów.

• Decentralizacja opisuje, że działanie sieci nie opiera się na jednym węźle centralnym, ale jest rozproszone na wiele węzłów. Im więcej węzłów i im szersze rozmieszczenie geograficzne, tym wyższy stopień decentralizacji sieci.

Sednem „Niemożliwego Trójkąta” jest to, że systemowi blockchain trudno jest zoptymalizować wszystkie trzy cechy. Na przykład: Wśród wielu sieci publicznych Bitcoin i Ethereum radzą sobie znakomicie pod względem decentralizacji i bezpieczeństwa ze względu na szeroką dystrybucję węzłów i wystarczającą liczbę węzłów. Jednak poświęcają pewną skalowalność, co skutkuje mniejszą szybkością transakcji i wyższymi opłatami transakcyjnymi: czas blokowania Bitcoina wynosi około 10 minut, TPS Ethereum wynosi około 13, a gdy wolumen transakcji wzrasta, opłaty transakcyjne Ethereum mogą sięgać setek dolarów.

Na tym tle pojawiła się modułowa technologia blockchain, która rozwiązuje wyzwania skalowalności i kosztów transakcyjnych tradycyjnych łańcuchów publicznych poprzez przydzielanie różnych funkcji wyspecjalizowanym modułom. Na przykład sieć Lightning Network firmy Bitcoin i technologia Rollup firmy Ethereum są ucieleśnieniami myślenia modułowego.

Zaletą modułowego blockchainu jest jego warstwowa architektura, pozwalająca na optymalizację każdej warstwy pod kątem konkretnych potrzeb. Warstwa danych może skupiać się na przechowywaniu i weryfikacji danych, natomiast warstwa wykonawcza może obsługiwać logikę inteligentnych kontraktów. To oddzielenie nie tylko poprawia wydajność i efektywność, ale także promuje interoperacyjność między różnymi łańcuchami bloków, zapewniając podstawę do budowania otwartego i połączonego ekosystemu.

Podsumowując, modułowa technologia blockchain zapewnia nowy sposób na przezwyciężenie ograniczeń tradycyjnych sieci publicznych. Większą skalowalność i niższe koszty transakcyjne osiąga w oparciu o zachowanie decentralizacji i bezpieczeństwa, co ma daleko idące znaczenie dla powszechnego zastosowania i długoterminowego rozwoju technologii blockchain.

3. Modułowa analiza projektu ścieżki Blockchain

Modularne łańcuchy bloków można podzielić na różne typy w zależności od ich cech architektonicznych. Wśród tych typów warstwa dostępności danych i warstwa konsensusu są często projektowane jako jednolita całość ze względu na ich ścisłą współzależność. Dzieje się tak, ponieważ gdy węzeł otrzymuje dane transakcyjne, zwykle określa również kolejność transakcji, co jest podstawą bezpieczeństwa i niezmienności blockchainu.

W oparciu o tę zasadę projektowania możemy rozumieć różne projekty modułowego blockchainu z trzech aspektów: warstwy wykonawczej, warstwy dostępności danych i warstwy konsensusu oraz warstwy rozliczeniowej.

3.1 Warstwa wykonawcza

Technologia Layer 2, będąca rozwinięciem warstwy wykonawczej w architekturze blockchain, jest przejawem modułowej koncepcji blockchain. Angażuje się w poprawę skalowalności głównego łańcucha poprzez sieci, systemy lub technologie poza łańcuchem zbudowane na podstawowym łańcuchu bloków.

Rozwiązania warstwy 2 pozwalają na szybsze i bardziej opłacalne przetwarzanie transakcji przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa i zdecentralizowanego charakteru bazowego łańcucha bloków. Według dashboardu dune wyprodukowanego przez @0x ning można zauważyć, że proporcja gazu zużywanego przez weryfikację i rozliczanie warstwy 2 w ekosystemie Ethereum wynosi średnio mniej niż 10%, co znacznie oszczędza koszty transakcji użytkowników.

Źródło: https://dune.com/0x ning/ethereum-gas-war

Technologia rollupów jest obecnie najpopularniejszym rozwiązaniem dla warstwy 2. Jej podstawową koncepcją jest „wykonanie poza łańcuchem, weryfikacja w łańcuchu”. Wykonuje obliczenia i inne prace poza łańcuchem, a następnie przesyła dane wywołań z powrotem do sieci głównej.

Wykonanie poza łańcuchem

W modelu Rollup transakcje są realizowane poza łańcuchem, a bazowy blockchain odpowiada jedynie za weryfikację dowodu transakcji w inteligentnym kontrakcie i przechowywanie oryginalnych danych transakcji. Taka konstrukcja znacznie zmniejsza obciążenie obliczeniowe głównego łańcucha i zmniejsza wymagania dotyczące pamięci, umożliwiając bardziej wydajne przetwarzanie transakcji.

Aby jeszcze bardziej obniżyć koszty, Rollup wykorzystuje technologię pakowania transakcji. Można to porównać do konsolidacji towarów w logistyce, gdzie wysłanie każdego przedmiotu z osobna wiązałoby się z wysokimi kosztami wysyłki. Technologia Rollup znacząco obniża koszt każdej transakcji poprzez pakowanie wielu transakcji w jedną całość i wymaganie tylko jednego „transportu”.

Weryfikacja w łańcuchu

Weryfikacja w łańcuchu jest kluczem do bezpieczeństwa sieci warstwy 2. Sieci warstwy 2 muszą zapewniać dowody kryptograficzne, aby rozwiązać potencjalne spory dotyczące bazowego łańcucha bloków. Obecnie dwa główne mechanizmy sprawdzające to zabezpieczenie przed błędami i potwierdzenie ważności, które obsługują odpowiednio pakiety optymistyczne i zbiorcze ZK.

Optymistyczny dowód na błędy rollupów

Optymistyczne podsumowania opierają się na optymistycznym założeniu, że wszystkie transakcje są domyślnie ważne, chyba że istnieją wyraźne dowody błędu. Model ten opiera się na dowodach błędów (dowodach na oszustwo) w okresie kwestionowania. Każdy uczestnik sieci może przedłożyć dowody kwestionujące status inteligentnej umowy, zapewniając uczciwość i przejrzystość sieci.

Według danych L2 BEAT obecnie 16 warstw Layer 2 korzysta z mechanizmu Optimistic Rollups, takich jak: Arbitrum, OP, Base, Blast, itp.

Źródło: l2 beat.com

Dowód skuteczności Rollupów ZK

W przeciwieństwie do optymistycznych pakietów zbiorczych, pakiety ZK przyjmują bardziej ostrożne podejście, wymagając, aby wszystkie transakcje przed ich zaakceptowaniem zostały potwierdzone. Ten mechanizm sprawdzający jest podobny do procesu weryfikacji, który zapewnia dokładność każdej transakcji i obliczeń w sieci warstwy 2. Krótko mówiąc, dowód ważności jest podstawą ZK-Rollups, który wymaga, aby każdej partii transakcji towarzyszył odpowiedni dowód, zapewniając w ten sposób, że inteligentne kontrakty na bazowym łańcuchu bloków mogą weryfikować i zatwierdzać zmiany stanu. Do walidacji węzłów ZK Rollups zapewnia mechanizm rozliczeń bez błędów, ponieważ każda transakcja musi przejść rygorystyczną weryfikację ważności.

Według danych L2 BEAT obecnie 11 warstw Layer 2 korzysta z mechanizmu ZK Rollups, takich jak: Linea, Starknet, zkSync itp.

Źródło: l2 beat.com

3.2 Warstwa dostępności danych i warstwa konsensusu

3.2.1 Celestia

Jako pionier w dziedzinie modułowego blockchaina Celestia jest zasadniczo warstwą dostępności danych, która zapewnia solidną podstawę do rozwoju dApps i Rollupów. Wdrażając je w warstwie dostępności danych i warstwie konsensusu Celestii, twórcy aplikacji mogą skupić się na optymalizacji logiki wykonania i pozostawić złożoność mechanizmów dostępności danych i konsensusu Celestii.

Projekt architektoniczny Celestii zapewnia różnorodne rozwiązania w zakresie rozbudowy modułowej. Jej architektura obejmuje głównie trzy typy:

1. Suwerenny pakiet zbiorczy: Celestia zapewnia warstwę dostępności danych i warstwę konsensusu, podczas gdy warstwa rozliczeniowa i warstwa wykonawcza są wdrażane niezależnie przez odpowiednie łańcuchy suwerenne.

2. Settlement Rollup (np. projekt Cevmos): W oparciu o warstwę DA i konsensusu dostarczoną przez Celestię, Cevmos świadczy usługi warstwy rozliczeniowej, natomiast łańcuch aplikacji pełni rolę warstwy wykonawczej.

3. Celestia: Celestia jest odpowiedzialna za warstwę dostępności danych, warstwa konsensusu i warstwa rozliczeniowa opierają się na potężnej sieci Ethereum, a łańcuch aplikacji w dalszym ciągu koncentruje się na warstwie wykonawczej.

Celestia wykorzystuje szereg innowacyjnych technologii, aby znacząco obniżyć koszty przechowywania danych i zoptymalizować efektywność przechowywania.

technologię kodowania kasującego

Jedną z innowacji Celestii jest zastosowanie kodów kasujących. W artykule „Data Availability Sampling and Fraud Proof”, którego współautorami są Mustafa Albasan (jeden z założycieli Celestii) i Vitalik Buterin, zaproponowano nową koncepcję architektoniczną, polegającą na tym, że za produkcję bloków odpowiadają pełne węzły, natomiast węzły świetlne Odpowiedzialny za weryfikację bloków. Technologia Erasure Coding zapewnia całkowite odtworzenie oryginalnych bloków danych nawet w przypadku utraty do 50% danych poprzez wprowadzenie redundancji w procesie transmisji danych.

Mechanizm ten oznacza, że ​​aby zapewnić 100% dostępność danych blokowych, producenci bloków muszą jedynie opublikować w sieci 50% danych blokowych. Jeśli złośliwy producent próbuje manipulować 1% danych bloku, w rzeczywistości musi manipulować całymi 50% danych, co znacznie zwiększa koszt wyrządzenia zła przez sprawcę.

Próbkowanie dostępności danych

Celestia rozwiązuje problem skalowalności blockchaina, wprowadzając technologię Data Availability Sampling (DAS). Przepływ pracy DAS obejmuje następujące kluczowe kroki:

1. Próbkowanie losowe: węzły świetlne wykonują wiele rund losowego próbkowania danych blokowych, żądając za każdym razem tylko niewielkiej części danych blokowych.

2. Stopniowo zwiększaj pewność: w miarę jak lekki węzeł wykonuje więcej rund próbkowania, jego pewność co do dostępności danych stopniowo rośnie.

3. Osiągnięto próg ufności: gdy lekki węzeł osiągnie ustawiony poziom ufności (na przykład 99%) poprzez próbkowanie, uznaje, że dane bloku są dostępne.

Mechanizm ten umożliwia lekkim węzłom weryfikację dostępności danych blokowych bez konieczności pobierania całych danych blokowych, zapewniając integralność i dostępność danych blockchain. Skupienie się Celestii na zapewnieniu dostępności danych, a nie na statusie wykonania, skutkuje zwiększoną produktywnością bloków, przy większej przestrzeni na blok, która jest w stanie pomieścić więcej próbkowanych danych, co skutkuje znacznie wyższym TPS (transakcjami na sekundę).

3.2.2 Warstwa własna

EigenDA to bezpieczna, wysokoprzepustowa i zdecentralizowana usługa dostępności danych, będąca pierwszą aktywną usługą walidacji (AVS) uruchomioną w EigenLayer. AVS można rozumieć jako dostawcę obsługi i konserwacji węzłów. Jest to wybrana część spośród tysięcy dostawców obsługi i konserwacji węzłów w Ethereum. Na podstawie własnej pracy (odpowiedzialnej za weryfikację konsensusu Ethereum) przejmuje część obowiązków prywatnych pracy (usługi obejmują rollup i inne sieci w zakresie wymogów weryfikacji konsensusu), uzyskując w ten sposób dodatkowy dochód. W miarę wzrostu liczby re-stakingów Ethereum i większej liczby AVS dołączy w przyszłości do ekosystemu EigenLayer, Rollupy mogą uzyskać niższe koszty transakcji i większą możliwość tworzenia zabezpieczeń w ekosystemie EigenLayer.

EigenLayer to protokół ponownego zastawu oparty na Ethereum. Wykorzystuje zastawników warstwy konsensusu Ethereum jako weryfikatorów, to znaczy wykorzystuje część bezpieczeństwa Ethereum, aby uniknąć ryzyka zaufania ze strony scentralizowanych dostawców usług lub własnych tokenów, zmniejszając w ten sposób ryzyko The. podwyższono próg rozwoju pozostałych stron projektu. Jednocześnie wzmacnia sieć zaufania Ethereum oraz zwiększa wartość i wpływ Ethereum.

Pod względem architektury EigenDA wykorzystuje technologię ZK do weryfikacji danych stanu przesyłanych przez warstwę 2, a za ostateczność odpowiada sieć EigenDA, która zapewnia bezpieczeństwo konsensusu poprzez Restaking ETH. Na koniec dane stanu warstwy 2 są przesyłane i zapisywane główna sieć Ethereum. Dlatego EigenDA działa jako podwykonawca w zakresie aspektów weryfikacji i finalizacji usługi DA sieci głównej Ethereum, a nie konkurent taki jak Celestia.

3.2.3 Dostępność

Avail to modułowy projekt blockchain ogłoszony przez zespół Polygon w czerwcu 2023 roku. Został wydzielony z Polygon w marcu tego roku i działa jako niezależny podmiot. Avail działa obecnie w sieci testowej i właśnie zakończył rundę finansowania serii A o wartości 43 milionów dolarów, której współprzewodniczą Dragonfly i Cyber ​​​​Fund.

Podstawowa architektura Avail składa się głównie z trzech części: Avail DA, Avail Nexus i Avail Fusion. Avail DA to modułowa warstwa dostępności danych, która podobnie jak Celestia zapewnia usługi DA dla każdego łańcucha bloków. Avail Nexus to zestaw standardowych protokołów przesyłania wiadomości między łańcuchami, podobnych do protokołu IBC firmy Cosmos, zapewniających równą interoperacyjność między różnymi łańcuchami. Avail Fusion wprowadza konsensus POS obejmujący wiele aktywów, którego celem jest zapewnienie bezpiecznej gwarancji konsensusu dla całej sieci Avail.

Jeśli chodzi o technologię, Avail DA wykorzystuje wielomian Kate, aby uniknąć dowodów na oszustwa, nie musi zakładać, że większość węzłów jest uczciwa i nie polega na pełnych węzłach w celu udostępniania danych. Różni się to od architektury Celestii, która opiera się na zabezpieczeniach przed oszustwami, dlatego istnieje między nimi zasadnicza różnica na poziomie technicznym.

Wraz z pojawieniem się projektów blockchain o modułowej dostępności danych, takich jak Celestia i Avail, modułowa wojna DA stanie się coraz bardziej intensywna, a funkcjonalność Ethereum jako warstwy DA również ulegnie zmianie. W przyszłości jest bardzo prawdopodobne, że „. jeden przekroczy wiele „silnych” krajobrazów konkurencyjnych.

3.3 Warstwa osadnicza

3.3.1 Wymiar

Dymension to modułowa platforma blockchain oparta na Cosmos, która zapewnia zwięzłe ramy do tworzenia RollApp z wbudowaną technologią agregacji skalowalności. W architekturze Dymension programiści mogą skupić się na implementacji logiki biznesowej, korzystając z zestawu Rollup Development Kit (RDK) i dedykowanej warstwy rozliczeniowej, aby szybko wdrożyć Rollup dla konkretnych aplikacji.

Architektura Dymension składa się z dwóch podstawowych komponentów: RollApp i Dymension Hub.

RollApp to połączenie Rollup i App, wysokowydajnego modułowego blockchaina na Dymension dedykowanego konkretnym aplikacjom. RollApp może być prezentowany w wielu formach, w tym między innymi na platformach DeFi, grach Web3, rynkach transakcyjnych NFT i innych dedykowanych rozwiązaniach warstwy 2 dla aplikacji zdecentralizowanych.

W RollApp kluczową rolę pełni sekwencer, który odpowiada za weryfikację, sortowanie i przetwarzanie lokalnych transakcji. Po zakończeniu pakowania bloków dane te zostaną przesłane do pełnych węzłów równorzędnych i opublikowane w łańcuchu do wybranej przez RollApp sieci dostępności danych, takiej jak Celestia. Po otrzymaniu odpowiedzi od Celestii, sekwencer wysyła swój stan główny do Centrum Dymension w celu utworzenia konsensusu i rozstrzygnięcia.

Jako centrum całego ekosystemu Dymension Hub przejmuje funkcje warstwy konsensusu i warstwy osadniczej. Otrzymuje stan główny od RollApp i zapewnia firmie RollApps ostateczne potwierdzenie transakcji i usługi rozliczeniowe.

Dzięki tej konstrukcji Rollup jest w stanie przekazać zadania konsensusu i rozliczeń Dymension Hub, a zadania przechowywania i weryfikacji danych sieciom DA takim jak Celestia. W ten sposób Rollup może dzielić gwarancje bezpieczeństwa ekonomicznego obu sieci, koncentrując się jednocześnie na poprawie wydajności wykonania i komfortu użytkowania samej aplikacji.

3.3.2 Cevmos

Cevmos, którego nazwa łączy Celestia, EVMos i CosmoOS, ma na celu zapewnienie warstwy rozliczeniowej dla pakietów zbiorczych kompatybilnych z EVM.

Ponieważ Cevmos sam w sobie jest pakietem zbiorczym, wszystkie pakiety utworzone na jego podstawie nazywane są zbiorczo pakietami rozliczeniowymi. Każdy pakiet zbiorczy implementuje ponowne wdrożenie istniejących umów zbiorczych i aplikacji w Ethereum poprzez minimalny dwukierunkowy most zaufania z pakietem zbiorczym Cevmos, zmniejszając obciążenie związane z migracją. Pakiety zbiorcze w Cevmos publikują dane w Cevmos, który następnie grupuje dane i publikuje je w Celestii. Podobnie jak Ethereum, Cevmos będzie wykonywał proof-of-rollupy jako warstwę rozliczeniową.

4. Modularny blockchain w ekosystemie Bitcoin

Wraz z efektem tworzenia bogactwa inskrypcji, jaki zapewnia protokół Ordinals i zatwierdzeniem funduszu ETF Bitcoin, zbiegło się wiele pozytywnych czynników, aby nadać nową witalność ekosystemowi Bitcoin. Uwagę rynku szybko przykuł ekosystem Bitcoin, a w ten obszar napłynęły także środki od inwestorów instytucjonalnych, demonstrując pewność i oczekiwania co do przyszłego rozwoju ekosystemu Bitcoin.

Na tym tle technologia Bitcoin Layer 2 pokazała prosperującą scenę, w której pojawiło się wiele rozwiązań technicznych, tworząc zróżnicowany i dynamiczny ekosystem technologiczny. Wprowadzono kolejno różne innowacyjne rozwiązania, aby wspólnie promować rozbudowę i optymalizację sieci Bitcoin.

Chociaż branża nie osiągnęła jeszcze jednolitego konsensusu w sprawie dokładnej definicji warstwy 2 Bitcoina, w tym artykule wykorzystamy koncepcję modułowego blockchainu Ethereum i zbadamy możliwości i metody budowania warstwy 2 Bitcoina z perspektywy modułowej.

4.1 Dlaczego Bitcoin potrzebuje modułowości?

Sieć Ethereum znana jest z możliwości inteligentnych kontraktów zgodnych z architekturą Turinga, zdolnych do przechowywania i weryfikowania stanów historycznych w celu obsługi złożonych zdecentralizowanych aplikacji (DApps). Dla porównania, sieć Bitcoin jest bezstanową, nieinteligentną siecią kontraktową, a jej niedoskonała konstrukcja systemu wynika głównie z dwóch aspektów:

1. Ograniczenia systemu kont UTXO

W świecie blockchain istnieją dwa główne sposoby prowadzenia rejestrów: model konta/salda i model UTXO. Model UTXO przyjęty przez Bitcoin ostro kontrastuje z modelem konta/salda przyjętym przez Ethereum.

W systemie Bitcoin, choć użytkownicy widzą saldo konta w portfelu, tak naprawdę system Bitcoin zaprojektowany przez Satoshi Nakamoto nie zawiera koncepcji salda. Tak zwane „saldo Bitcoin” jest w rzeczywistości koncepcją wywodzącą się z UTXO przez aplikację portfela. UTXO reprezentuje niewydane dane wyjściowe transakcji, co stanowi rdzeń generowania i weryfikacji transakcji Bitcoin. Każda transakcja w Bitcoin składa się z wejść i wyjść. Każda transakcja zużywa (wydaje) jeden lub więcej danych wejściowych i generuje nowe dane wyjściowe. Te nowo wygenerowane produkty wyjściowe stają się następnie nowymi UTXO czekającymi na wykorzystanie w przyszłych transakcjach.

Jako minimalistyczna architektura technologiczna do transferu i rozliczeń aktywów, model UTXO jest trudny do rozszerzenia w celu obsługi złożonych funkcji, takich jak inteligentne kontrakty.

2. Kompletny język skryptowy inny niż Turing

Język skryptowy Bitcoina nie obsługuje wszystkich typów obliczeń, ponieważ nie jest kompletny w technologii Turinga ze względu na brak pętli i instrukcji kontroli warunkowej. Chociaż ta funkcja pomaga ograniczyć ataki hakerów i poprawić bezpieczeństwo sieci, ogranicza również zdolność Bitcoina do wykonywania złożonych inteligentnych kontraktów.

Ze względu na niedoskonałą konstrukcję systemu Bitcoin, w przypadku bardziej złożonych funkcji musi on polegać na zewnętrznej rozbudowie modułowej. Pod tym względem zapotrzebowanie Bitcoina na modułowość jest niewątpliwie pilniejsze niż w przypadku Ethereum. Funkcje takie jak warstwa wykonawcza, warstwa dostępności danych, warstwa konsensusu i warstwa interoperacyjności między łańcuchami w ekosystemie muszą być hermetyzowane i rozszerzane w sposób modułowy.

4.2 Analiza projektów modułowych w ekosystemie Bitcoin

4.2.1 Warstwa wykonawcza – warstwa Bitcoin 2

Merlinie

Obecnie Merlin Chain ma najwyższy poziom TVL wśród obwodów Bitcoin drugiej warstwy, sięgający miliardów dolarów. Można powiedzieć, że jest to najbardziej przyciągający uwagę projekt w ekosystemie Bitcoin. Jako sieć Bitcoin Layer 2, Merlin Chain obsługuje różnorodne natywne zasoby Bitcoin, a także jest kompatybilny z EVM, co pokazuje podwójne podejście do ekosystemu Bitcoin i ekosystemu Ethereum.

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

Funkcjonalność Merlina koncentruje się wokół sieci ZK-Rollup, zdecentralizowanej sieci Oracle i zapobiegania oszustwom w łańcuchu.

Sieć ZK-Rollup

Istotą ZK-Rollups jest wykorzystanie dowodów o wiedzy zerowej. Dowód z wiedzą zerową to metoda szyfrowania w kryptografii, która pozwala jednej stronie (weryfikatorowi) udowodnić drugiej stronie (weryfikatorowi), że określone stwierdzenie jest poprawne, bez ujawniania jakichkolwiek informacji poza udowodnieniem, że stwierdzenie jest poprawne.

Merlin Chain przetwarza i oblicza transakcje poza łańcuchem, unikając wysokich opłat transakcyjnych i przeciążenia sieci Bitcoin. Jednocześnie ZK-rollup może kompresować wiele dowodów transakcji w partie. Główny łańcuch Bitcoin musi jedynie zweryfikować i spakować pojedynczy dowód wielu transakcji, co znacznie zmniejsza obciążenie głównego łańcucha i poprawia wydajność transakcji.

Zdecentralizowana sieć Oracle

Zdecentralizowana sieć Oracle Merlina pełni rolę DAC (Komitetu ds. Dostępności Danych), aby sprawdzać i zapewniać, że sekwencer wiernie publikuje kompletne dane DA poza łańcuchem. Decentralizacja sieci Oracle polega na tym, że przyjmuje ona formę POS. Każdy może uruchomić węzeł Oracle, o ile zadeklaruje wystarczające zasoby. Ten mechanizm zastawu jest bardzo elastyczny i obsługuje aktywa takie jak BTC i MERL, a także zastaw agencyjny podobny do Lido.

Zapobieganie oszustwom w łańcuchu

Merlin wprowadził ideę BitVM, a także przyjął „optymistyczny mechanizm ZK-Rollup”, który można po prostu zrozumieć jako domyślne traktowanie wszystkich ZK Proofs jako godnych zaufania i karanie operatorów jedynie w przypadku wystąpienia błędów. Ponieważ weryfikacja odbywa się w sieci głównej Bitcoin, w łańcuchu Bitcoin, ZK Proof nie może zostać całkowicie zweryfikowany ze względu na ograniczenia techniczne, a pewien etap procesu obliczeniowego ZK Proof może zostać zweryfikowany jedynie w szczególnych okolicznościach. Dlatego też ludzie mogą jedynie zwrócić uwagę na błąd w określonym kroku obliczeniowym ZKP podczas procesu weryfikacji poza łańcuchem i zakwestionować go poprzez zabezpieczenie przed oszustwem.

4.2.2 Warstwa dostępności danych Warstwa konsensusu

Sieć B²

Sieć B² ma budowę modułową, z warstwą Rollup (ZK-Rollup) odpowiedzialną za wykonanie, warstwą dostępności danych (B² Hub) odpowiedzialną za przechowywanie danych, węzłami B² do weryfikacji poza łańcuchem, a końcową warstwą rozliczeniową jest główna Bitcoin sieć.

Warstwa ZK-Rollup sieci B² Network wykorzystuje rozwiązanie zkEVM, które odpowiada za realizację transakcji użytkowników w sieci drugiej warstwy i wystawianie odpowiednich certyfikatów. Warstwa Rollup odpowiada za przesyłanie i przetwarzanie transakcji użytkowników, natomiast warstwa DA odpowiada za przechowywanie kopii zagregowanych danych oraz weryfikację odpowiednich dowodów wiedzy zerowej.

Źródło: https://docs.bsquared.network

B² Hub to sieć DA zbudowana poza łańcuchem, która obsługuje funkcje próbkowania danych i jest uważana za pioniera w modułowych rozwiązaniach skalowania Bitcoin. B² Hub czerpie pomysły projektowe od Celestii i wprowadza technologię próbkowania i kodowania danych, aby zapewnić szybką dystrybucję nowych danych do wielu zewnętrznych węzłów i zminimalizować ryzyko wstrzymania danych. Ponadto Committer w B² Hub przesyła indeks przechowywania i skrót danych DA do łańcucha Bitcoin w celu publicznego dostępu.

Źródło: https://blog.bsquared.network

Zgodnie z przyszłymi planami B² Network, oczekuje się, że zgodny z EVM B² Hub stanie się warstwą weryfikacyjną poza łańcuchem i warstwą DA wielu warstw Bitcoin Layer 2, tworząc funkcjonalną warstwę rozszerzeń pod łańcuchem Bitcoin. Biorąc pod uwagę, że sam Bitcoin nie jest w stanie obsłużyć wielu scenariuszy zastosowań, metoda budowania funkcjonalnych warstw rozszerzeń poza łańcuchem stanie się coraz powszechniejszym zjawiskiem w ekosystemie warstwy 2.

Jako pierwsza modułowa warstwa DA Bitcoin, B² Hub może pomóc innym warstwom Bitcoin Layer 2 wykorzystać główny łańcuch Bitcoin jako ostateczną warstwę rozliczeniową i odziedziczyć bezpieczeństwo Bitcoin, co sprzyja promowaniu ekspansji i ekspansji sieci Bitcoin. Zwiększ różnorodność zastosowań.

5. Podsumowanie

Hasło „Modułowość to przyszłość” stopniowo zmienia się z pomysłu w rzeczywistość. Modułowa technologia blockchain, dzięki swojej elastyczności i skalowalności, stanowi solidną podstawę do budowy zdecentralizowanych aplikacji nowej generacji. Technologia ta umożliwia programistom wybieranie i łączenie różnych modułów w oparciu o konkretne potrzeby w celu tworzenia bardziej wydajnych, bezpiecznych i łatwych w utrzymaniu rozwiązań typu blockchain.

Powstanie modułowego blockchainu reprezentuje bardziej „zorientowany na duszę” pomysł na produkt z możliwością wtyczek. W tym toku myślenia blockchain nie jest już postrzegany jako zamknięty system, ale jako otwarta, skalowalna platforma, na której różne usługi i funkcje można podłączać i odłączać tak łatwo, jak klocki Lego. Ta elastyczność umożliwia programistom szybkie budowanie i wdrażanie rozwiązań blockchain w oparciu o potrzeby konkretnych scenariuszy aplikacji.

Pochodząca z ekosystemu Ethereum, a następnie pojawiająca się w ekosystemie Bitcoin, technologia modułowa była wykorzystywana na różnych ścieżkach w branży kryptowalut. Na przykład Chromia, modułowa sieć publiczna wykorzystująca technologię „relacyjnej bazy danych”, współpracuje z wieloma grami, takimi jak My Neighbor Alice i Chain of Alliance w dziedzinie gier; w ścieżce RWA Chromia stworzyła protokół Ledger Digital Asset Protocol (Ledger Digital Asset Protokół). Kilka projektów przyjęło już ten protokół. W obszarze sztucznej inteligencji CARV koncentruje się na budowie modułowej warstwy danych dla gier AI i Web3, zapewniając prywatność i bezpieczeństwo podczas przetwarzania danych, wykorzystując technologie takie jak Trusted Execution Environment (TEE) i dowód wiedzy zerowej.

W miarę dojrzewania modułowej technologii blockchain i rozszerzania się obszarów jej zastosowań, mamy powody sądzić, że technologia ta zapewni bardziej innowacyjne możliwości we wszystkich dziedzinach życia. Od narodzin Bitcoina po powszechne zastosowanie modułowego łańcucha bloków dzisiaj byliśmy świadkami rozwoju technologii blockchain od pojedynczej aplikacji cyfrowej waluty do ekosystemu obsługującego złożone i różnorodne aplikacje. W przyszłości modułowy blockchain będzie w dalszym ciągu promować postęp technologiczny i kłaść podwaliny pod budowę bardziej otwartego, elastycznego i bezpiecznego cyfrowego świata.

Bibliografia:

【 1 】https://www.panewslab.com/zh/articledetails/qn9zbgmj.html

【 2 】https://www.chaincatcher.com/article/2115788

【 3 】https://celestia.org/what-is-celestia/

【 4 】https://paragraph.xyz/@tokensightxyz/eigenda-a-kryptoekonomiczna analiza

【 5 】https://research.web3 caff.com/zh/archives/14476? ref= 1ref= 852 

【 6 】https://docs.bsquared.network/architecture

【 7 】https://web3 caff.com/zh/archives/89022 

【 8 】https://blog.chain.link/blockchain-scalability-approaches-zh/#post-title

【 9 】https://web3 caff.com/zh/archives/33958 

【 10 】https://web3 caff.com/zh/archives/90232 

【 11 】https://www.theblockbeats.info/news/50536