1、Was ist modulare Blockchain

Wenn wir über modulare Blockchain sprechen, müssen wir zuerst das Konzept der monolithischen Blockchain verstehen. Monolithische Ketten wie Bitcoin, Ethereum usw. sind für ihre Allumfassendheit bekannt und tragen eigenständig verschiedene Aspekte des Netzwerks, von der Datenspeicherung über die Transaktionsvalidierung bis zur Ausführung von Smart Contracts. In diesem Prozess spielt die Monolithkette eine vielseitige Rolle und ist in allen Bereichen tätig.

Nehmen wir Ethereum als Beispiel. Eine reife Monoblock-Blockchain kann im Allgemeinen in vier Architekturebenen unterteilt werden: Das folgende Diagramm erläutert die Funktion jeder Architekturebene, indem das Buchen auf der Blockchain mit einem Fußballspiel verglichen wird.

Durch diesen Vergleich können wir besser verstehen, wie die verschiedenen Architekturen der Blockchain zusammenarbeiten. Eine monolithische Blockchain konzentriert alle Funktionen auf einer einzigen Kette, während die modulare Blockchain eine neue Art von Blockchain-Architektur ist, die das Blockchain-System in mehrere spezialisierte Komponenten oder Ebenen aufteilt, wobei jede Komponente für die Bearbeitung bestimmter Aufgaben wie Konsens, Datenverfügbarkeit, Ausführung und Abrechnung verantwortlich ist.

Modulare Blockchain ist wie eine Gruppe von Spezialisten, die sich auf die tiefe Erforschung und technische Innovation in ihren jeweiligen Bereichen konzentrieren. Diese Spezialisierung ermöglicht es modularen Blockchains, herausragende Leistung und Benutzererfahrung in bestimmten Funktionen zu bieten, z. B. können sie zu niedrigeren Kosten eine schnellere Transaktionsgeschwindigkeit bieten.

In Bezug auf die Knotenarchitektur sind Monolith-Ketten von vollständigen Knoten abhängig, die Kopien der gesamten Blockchain-Daten herunterladen und verarbeiten müssen. Dies stellt nicht nur hohe Anforderungen an Speicher- und Rechenressourcen, sondern begrenzt auch die Skalierbarkeit des Netzwerks. Im Gegensatz dazu verwendet die modulare Blockchain eine leichte Knotenarchitektur, die nur die Blockkopfdaten verarbeiten muss, was zu einer erheblichen Steigerung der Transaktionsgeschwindigkeit und Netzwerkeffizienz führt.

Ein wesentlicher Vorteil der modularen Blockchain ist ihre Flexibilität und Zusammenarbeit. Sie können Nebenfunktionen an andere Experten auslagern und so eine Synergieeffekt erzielen, der zu einer signifikanten Leistungssteigerung des Gesamtsystems führt. Diese Designphilosophie ähnelt dem Lego-Prinzip, bei dem Entwickler je nach Projektanforderungen verschiedene Module frei kombinieren können, um vielfältige Lösungen zu schaffen.

Obwohl Einzelketten in Bezug auf globale Kontrolle, Sicherheit und Stabilität Vorteile haben, stehen sie auch vor Herausforderungen hinsichtlich Skalierbarkeit, Upgrade-Schwierigkeiten und Anpassung an neue Anforderungen. Modulare Blockchain hingegen sticht mit ihrer hohen Flexibilität und Anpassungsfähigkeit hervor und vereinfacht den Prozess der Schaffung und Optimierung neuer Blockchains.

Allerdings steht die modulare Blockchain auch vor eigenen Herausforderungen. Die komplexe Architektur erhöht die Arbeitsbelastung der Entwickler bei Design, Entwicklung und Wartung. Als aufstrebende Technologie hat die modulare Blockchain noch keine umfassenden Sicherheitstests und Marktfluktuationen durchlaufen, so dass ihre langfristige Stabilität und Sicherheit weiterhin geprüft werden müssen.

2. Warum brauchen wir eine modulare Blockchain?

Warum erregt die modulare Blockchain-Technologie so viel Aufmerksamkeit und wird als "zukünftiger Trend" bezeichnet? Dies hängt eng mit der berühmten "Unmöglichen Dreieck"-Theorie im Bereich der Blockchain zusammen. Das "Unmögliche Dreieck" der Blockchain bezieht sich darauf, dass ein Blockchain-Netzwerk es schwer hat, gleichzeitig die optimale Sicherheit, Dezentralisierung und Skalierbarkeit zu erreichen.

Skalierbarkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Netzwerks, eine große Anzahl von Transaktionen zu verarbeiten und effizient und kostengünstig zu betreiben, wenn Benutzer und Transaktionsvolumen wachsen. Dies wird in der Regel anhand von TPS (Transaktionen pro Sekunde) und Latenzzeit (Zeit für die Bestätigung von Transaktionen) gemessen.

Sicherheit bezieht sich auf die Kosten und Schwierigkeiten, die erforderlich sind, um das Blockchain-Netzwerk vor Angriffen zu schützen. Zum Beispiel erfordert der POW-Mechanismus von Bitcoin, dass ein Angreifer mehr als 51% der Rechenleistung des gesamten Netzwerks besitzt, während der POS-Mechanismus von Ethereum eine Verschwörung von mehr als einem Drittel der Knoten erfordert.

Dezentralisierung beschreibt, dass das Netzwerk nicht von einem einzelnen zentralen Knoten abhängt, sondern auf vielen Knotenpunkten verteilt ist. Je mehr Knotenpunkte und je breiter die geografische Verteilung, desto höher ist der Grad der Dezentralisierung des Netzwerks.

Der Kerngedanke des "unmöglichen Dreiecks" ist, dass es für ein Blockchain-System schwierig ist, alle drei Merkmale zu optimieren. Unter den vielen öffentlichen Chains stechen beispielsweise Bitcoin und Ethereum in Bezug auf Dezentralisierung und Sicherheit aufgrund ihrer breiten Knotenverteilung und ausreichenden Anzahl von Knoten hervor.

Allerdings opfern sie eine gewisse Skalierbarkeit, was zu langsameren Transaktionsgeschwindigkeiten und höheren Transaktionsgebühren führt: Die Blockzeit für Bitcoin beträgt etwa 10 Minuten, die TPS für Ethereum beträgt etwa 13, und bei starkem Handelsvolumen können die Transaktionsgebühren für Ethereum auf mehrere hundert US-Dollar steigen.

Gerade vor diesem Hintergrund hat die modulare Blockchain-Technologie an Bedeutung gewonnen. Sie löst die Herausforderungen herkömmlicher öffentlicher Blockchains in Bezug auf Skalierbarkeit und Transaktionskosten, indem sie verschiedene Funktionen auf spezialisierte Module aufteilt. Beispiele hierfür sind das Lightning Netzwerk von Bitcoin und die Rollup-Technologie von Ethereum, die beide den modularen Ansatz verkörpern.

Die Vorteile einer modularen Blockchain liegen in ihrer Schichtarchitektur, die es jeder Schicht ermöglicht, spezifische Anforderungen zu optimieren. Die Daten-Layer kann sich auf Datenspeicherung und -validierung konzentrieren, während die Ausführungsschicht die Logik von Smart Contracts verarbeiten kann. Diese Trennung verbessert nicht nur die Leistung und Effizienz, sondern fördert auch die Interoperabilität zwischen verschiedenen Blockchains, was die Grundlage für den Aufbau eines offenen und vernetzten Ökosystems bildet.

Zusammenfassend bietet die modulare Blockchain-Technologie einen neuen Weg, um die Begrenzungen traditioneller öffentlicher Blockchains zu lösen. Es ermöglicht eine höhere Skalierbarkeit und geringere Transaktionskosten bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung von Dezentralisierung und Sicherheit, was für die breite Anwendung und langfristige Entwicklung der Blockchain-Technologie von großer Bedeutung ist.

3. Analyse von modularen Blockchain-Projekten

3.1 Ausführungsebene

Modulare Blockchain kann aufgrund seiner Architekturmerkmale in verschiedene Typen unterteilt werden. In diesen Typen werden die Data Availability Layer und die Consensus Layer aufgrund ihrer engen gegenseitigen Abhängigkeit oft als eine Einheit entworfen. Dies liegt daran, dass die Reihenfolge der Transaktionen in der Regel bestimmt wird, wenn Knoten die Transaktionsdaten empfangen, was die Sicherheit und Unveränderlichkeit von Blockchain gewährleistet.

Basierend auf diesen Designprinzipien können wir die verschiedenen Projekte der modularen Blockchain aus den Aspekten der Ausführungsebene, der Datenverfügbarkeitsebene, der Konsensebene und der Abrechnungsebene verstehen.

Layer 2 Technologie, als Erweiterungsebene der Blockchain-Architektur, ist eine Manifestation des Konzepts der modularen Blockchain. Sie zielt darauf ab, die Skalierbarkeit der Hauptkette durch den Aufbau eines Off-Chain-Netzwerks, -Systems oder -Technologie über der zugrunde liegenden Blockchain zu verbessern.

Layer 2 Lösungen ermöglichen eine schnellere und kostengünstigere Transaktionsabwicklung, während die Sicherheit und Dezentralisierung der zugrunde liegenden Blockchain erhalten bleibt. Laut dem von @0x ning erstellten Dune-Dashboard liegt der durchschnittliche Gasverbrauch für Layer 2-Validierung und Abrechnung im Ethereum-Ökosystem bei weniger als 10%, was die Transaktionskosten für die Benutzer erheblich senkt.

Quelle: ning/ethereum-gas-war

Die Rollup-Technologie ist derzeit die gängigste Layer-2-Lösung, und ihr Kernkonzept ist die "Off-Chain-Ausführung, On-Chain-Verifizierung", die Durchführung von Berechnungen und anderen Arbeiten außerhalb der Kette und das anschließende Hochladen von Anrufdatendaten zurück in das Mainnet.

Off-Chain Execution: In the Rollup model, transactions are executed off-chain, and the underlying blockchain is only responsible for verifying transaction proofs in smart contracts and storing the original transaction data. This design significantly reduces the computational burden on the mainchain, reduces storage requirements, and allows for more efficient transaction processing. To further reduce costs, Rollup adopts transaction batching technology. It can be compared to containerization in logistics, where sending each item individually would incur high shipping costs. Rollup technology, on the other hand, greatly reduces the cost of each transaction by bundling multiple transactions together for a single 'shipment'.

On-Chain-Validierung: Die On-Chain-Validierung ist entscheidend für die Sicherheit von Layer-2-Netzwerken. Layer-2-Netzwerke müssen eine Verschlüsselungsgültigkeitsnachweis erbringen, um potenzielle Meinungsverschiedenheiten auf der zugrunde liegenden Blockchain zu lösen. Derzeit gibt es zwei gängige Mechanismen für die Validierung, die Fehlerbeweise und die Gültigkeitsbeweise, die jeweils Optimistic Rollups und ZK Rollups unterstützen.

Betrugsnachweis für Optimistic Rollups: Optimistic Rollups basieren auf einer optimistischen Annahme, dass alle Transaktionen standardmäßig als gültig betrachtet werden, es sei denn, es gibt klare Beweise für Fehler. Dieses Modell basiert auf einem Betrugsnachweis während der Herausforderungsperiode, den jeder Netzwerkteilnehmer einreichen kann, um den Status des Smart Contracts in Frage zu stellen und die Fairness und Transparenz des Netzwerks zu gewährleisten.

Basierend auf den Daten von L2 BEAT gibt es derzeit insgesamt 16 Layer-2-Lösungen, die den Optimistic Rollups-Mechanismus verwenden, wie z.B. Arbitrum, OP, Base, Blast usw.

• Gültigkeitsnachweis für ZK Rollups

Im Gegensatz zu Optimistic Rollups verwendet ZK Rollups eine vorsichtigere Methode, bei der alle Transaktionen vor der Akzeptanz einen Gültigkeitsnachweis erfordern. Dieser Beweismechanismus ähnelt einem Verifizierungsprozess, der sicherstellt, dass jede Transaktion und Berechnung im Layer-2-Netzwerk genau und fehlerfrei ist.

Kurz gesagt ist der Gültigkeitsnachweis der Eckpfeiler von ZK-Rollups. Er erfordert, dass jeder Batch von Transaktionen einen entsprechenden Nachweis enthält, um sicherzustellen, dass die Smart Contracts auf der darunterliegenden Blockchain den Statuswechsel überprüfen und genehmigen können. Für Validierungsknoten bietet ZK Rollups einen fehlerfreien Abrechnungsmechanismus, da jede Transaktion einer strengen Gültigkeitsprüfung unterzogen werden muss.

Laut Daten von L2 BEAT gibt es derzeit insgesamt 11 Layer-2-Lösungen, die den ZK-Rollups-Mechanismus verwenden, wie zum Beispiel Linea, Starknet, zkSync usw.

3.2 Celestia

Celestia, als Vorreiter im Bereich der modularen Blockchain, ist im Wesentlichen eine Datenverfügbarkeitsschicht, die eine solide Grundlage für die Entwicklung von dApps und Rollups bietet. Durch Bereitstellung auf der Datenverfügbarkeits- und Konsensebene von Celestia können sich App-Entwickler auf die Optimierung der Ausführungslogik konzentrieren und die Datenverfügbarkeit sowie die Komplexität des Konsensmechanismus Celestia überlassen. Die Architektur von Celestia bietet vielfältige Lösungen für modulare Erweiterungen und umfasst hauptsächlich drei Arten.

Souveräner Rollup: Celestia bietet eine Datenerreichbarkeitsschicht und eine Konsensschicht, während die Abwicklungsschicht und die Ausführungsschicht jeweils unabhängig von ihrer eigenen souveränen Kette umgesetzt werden.

Rollup-Abrechnung (z.B. Cevmos-Projekt): Aufbauend auf der von Celestia bereitgestellten Datenverfügbarkeit und Konsensschicht bietet Cevmos Abrechnungsdienste an, während die Anwendungskette die Rolle der Ausführungsschicht übernimmt.

Celestium: Die Datenverfügbarkeitsschicht wird von Celestia verwaltet, während die Konsensschicht und die Abwicklungsschicht auf dem leistungsstarken Ethereum-Netzwerk basieren. Die AppChain konzentriert sich weiterhin auf die Ausführungsebene.

Celestia verwendet mehrere innovative Technologien, um die Kosten für die Datenspeicherung erheblich zu senken und die Speichereffizienz zu optimieren.

Lösch-Codierung-Technologie: Eine der Innovationen von Celestia ist die Anwendung von Lösch-Codierung (Erasure Codes). In dem von Mustafa Albasan (einem der Gründer von Celestia) und Vitalik Buterin verfassten Papier „Datennutzbarkeits-Sampling und Betrugsnachweis“ wird ein neues architektonisches Konzept vorgestellt, bei dem Full Nodes für die Produktion von Blöcken verantwortlich sind, während Light Nodes für die Blockverifizierung zuständig sind. Die Lösch-Codierungstechnologie gewährleistet durch die Einführung von Redundanz während des Datenübertragungsprozesses die vollständige Wiederherstellung der ursprünglichen Datenblöcke, selbst bei einem Datenverlust von bis zu 50%.

Dieser Mechanismus bedeutet, dass zur Gewährleistung der 100%igen Verfügbarkeit der Blockdaten nur 50% der Blockdaten von den Blockproduzenten an das Netzwerk gesendet werden müssen. Wenn bösartige Produzenten versuchen, 1% der Blockdaten zu manipulieren, müssen sie tatsächlich die gesamten 50% der Daten manipulieren, was die Kosten für bösartiges Verhalten erheblich erhöht.

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

Zufällige Stichprobe: Leichte Knoten führen mehrere Runden zufälliger Stichproben der Blockdaten durch und fordern jedes Mal nur einen kleinen Teil der Blockdaten an.

Schrittweise Vertrauen aufbauen: Mit zunehmender Anzahl von Samples durch den leichten Knoten wird das Vertrauen in die Datenverfügbarkeit schrittweise gestärkt.

Erreichen Sie das Vertrauensschwellenwert: Sobald der leichte Knoten durch Stichproben das voreingestellte Vertrauensniveau (z. B. 99 %) erreicht, geht er davon aus, dass die Daten des Blocks verfügbar sind.

Diese Mechanismus ermöglicht es leichten Knoten, die Verfügbarkeit von Blockdaten zu überprüfen, ohne die gesamten Blockdaten herunterladen zu müssen, um die Integrität und Verfügbarkeit der Blockchain-Daten zu gewährleisten. Celestia konzentriert sich auf die Bereitstellung von Datenverfügbarkeit anstelle des Ausführungszustands, was die Blockproduktivität erhöht und jedem Block mehr Platz gibt, um mehr Stichproben-Daten aufzunehmen, was die TPS (Transaktionen pro Sekunde) signifikant erhöht.

3.3 EigenDA

EigenDA ist ein sicherer, hochdurchsatzfähiger und dezentralisierter Datenverfügbarkeitsdienst, der der erste aktive Validierungsdienst (AVS) ist, der auf EigenLayer gestartet wurde. AVS kann als Knotenbetreiber verstanden werden, der eine Teilmenge der Tausenden von Knotenbetreibern auf Ethereum ist und zusätzliche Einnahmen generiert, indem er zusätzliche private Aufträge annimmt, die eine konsensbasierte Validierung erfordern, zusätzlich zu seiner Hauptaufgabe, die Ethereum-Konsensvalidierung zu übernehmen.

Mit der zunehmenden Anzahl von erneut gestapelten Ethereum und der zukünftigen Integration weiterer AVS in das EigenLayer-Ökosystem können Rollups im EigenLayer-Ökosystem niedrigere Transaktionskosten und eine höhere Sicherheit durch Komposabilität erreichen.

EigenLayer ist ein Re-Staken-Protokoll, das auf Ethereum basiert und die Staker der Ethereum-Konsensebene als Prüfer nutzt, um die Sicherheit zu gewährleisten und das Vertrauensrisiko zentralisierter Serviceanbieter oder eigener Token zu vermeiden, wodurch die Entwicklungshürden für andere Projektteams gesenkt werden. Gleichzeitig stärkt es das Vertrauensnetzwerk von Ethereum und erhöht den Wert und Einfluss von Ethereum.

In terms of architecture, EigenDA uses ZK technology to verify the state data submitted by Layer 2 and Restaking ETH to ensure the consensus security of the EigenDA network, and finally determines the finality. The state data of Layer 2 is submitted and saved to the Ethereum mainnet. Therefore, EigenDA is equivalent to a subcontractor in the verification and finality link of the DA service on the Ethereum mainnet, rather than a competitor like Celestia.

3.4 Verfügbar

Avail ist ein modulares Blockchain-Projekt, das von dem Polygon-Team im Juni 2023 angekündigt wurde. Im März dieses Jahres wurde es von Polygon abgespalten und wird als eigenständige Einheit betrieben. Derzeit läuft Avail im Testnetz und hat kürzlich eine Series-A-Finanzierungsrunde in Höhe von 43 Millionen US-Dollar abgeschlossen, die von Dragonfly und Cyber Fund gemeinsam angeführt wurde.

Die Kernarchitektur von Avail besteht hauptsächlich aus Avail DA, Avail Nexus und Avail Fusion. Avail DA ist eine modulare Datenverfügbarkeitsschicht, die wie Celestia DA-Dienste für verschiedene Blockchains bereitstellt. Avail Nexus ist ein standardisiertes Cross-Chain-Nachrichtenübertagungsprotokoll, ähnlich dem IBC-Protokoll von Cosmos, das Interaktionen zwischen verschiedenen Cross-Chain-Operationen ermöglicht. Avail Fusion führt einen Long-Staken'-POS-Konsens für Multi-Asset-Staking ein, um eine sichere Konsensgarantie für das gesamte Avail-Netzwerk zu bieten.

In technischer Hinsicht verwendet Avail DA das Kate-Polynomversprechen, um Betrugsnachweise zu vermeiden. Es ist nicht erforderlich, dass die meisten Knotenpunkte ehrlich sind, und es ist nicht erforderlich, dass die Daten von einem vollständigen Knotenpunkt abgerufen werden. Dies unterscheidet sich von der Architektur von Celestia, die auf Betrugsnachweisen basiert, so dass es auf technischer Ebene wesentliche Unterschiede gibt.

Mit dem Aufkommen von Modularitäts-Blockchain-Projekten wie Celestia, Avail und anderen wird der modulare DA-Krieg immer intensiver werden. Die Funktionalität von Ethereum als DA-Schicht wird ebenfalls aufgeteilt. In Zukunft wird wahrscheinlich ein Wettbewerbsmuster "ein Superstarker gegen viele Starke" entstehen.

3.5 Dymension

Dymension ist eine modulare Blockchain-Plattform, die auf Cosmos basiert und durch integrierte Skalierungstechnologien ein schlankes Framework für die Entwicklung von RollApps bietet. In der Architektur von Dymension können Entwickler sich auf die Umsetzung der Geschäftslogik konzentrieren und mit dem Rollup Development Kit (RDK) und einer speziellen Abrechnungsschicht schnell Rollups für bestimmte Anwendungen bereitstellen.

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

RollApp ist eine Fusion aus Rollup und App. Es ist eine hochleistungsfähige, modulare Blockchain auf Dymension, die speziell für bestimmte Anwendungen entwickelt wurde. RollApp kann in verschiedenen Formen auftreten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf spezialisierte Layer 2-Lösungen für dezentralisierte Anwendungen wie DeFi-Plattformen, Web3-Spiele, NFT-Märkte usw.

In RollApp spielt der Sequencer eine wichtige Rolle, er ist für die Validierung, Sortierung und Verarbeitung lokaler Transaktionen verantwortlich. Nachdem die Blöcke gepackt wurden, werden diese Daten an die gleichwertigen Full Nodes übertragen und auf dem ausgewählten Datenverfügbarkeitsnetzwerk von RollApp, wie zum Beispiel Celestia, veröffentlicht. Nach Erhalt einer Antwort von Celestia sendet der Sequencer den Statusstamm an Dymension Hub, um Konsensbildung und Abrechnung zu ermöglichen.

Dymension Hub fungiert als Zentrum des gesamten Ökosystems und übernimmt die Funktionen der Konsens- und Abrechnungsschicht. Es empfängt den Statusbaum von RollApp und bietet RollApps abschließende Transaktionsbestätigung und Abrechnungsdienste.

Mit diesem Design kann Rollup die Aufgaben von Konsens und Abrechnung an Dymension Hub übergeben und die Aufgaben der Datenspeicherung und -validierung an DA-Netzwerke wie Celestia übergeben. Auf diese Weise kann Rollup die wirtschaftliche Sicherheit dieser beiden Netzwerke nutzen und sich gleichzeitig auf die Verbesserung der Effizienz und Benutzererfahrung der Anwendung konzentrieren.

3.6 Cevmos

Der Name Cevmos kombiniert Celestia, EVMos und CosmOS und soll eine Abrechnungsschicht für EVM-kompatible Rollups bieten. Da Cevmos selbst ein Rollup ist, werden alle darauf aufbauenden Rollups als Abrechnungs-Rollups bezeichnet. Jedes Rollup wird durch minimale bidirektionale Vertrauensbrücken zwischen dem Cevmos-Rollup und den vorhandenen Rollup-Verträgen und -Anwendungen auf Ethereum umgesetzt, um die Migrationsarbeit zu reduzieren. Rollups auf Cevmos veröffentlichen Daten auf Cevmos, die dann von Cevmos in Stapeln verarbeitet und auf Celestia veröffentlicht werden. Wie Ethereum wird Cevmos als Abrechnungsschicht Rollup-Nachweise ausführen.

4、Bitcoin-Ökosystem der modularen Blockchain

Mit dem Inscription-Wohlstandseffekt des Ordinals-Protokolls und der Genehmigung des Bitcoin-ETFs haben sich mehrere positive Faktoren zusammengetan und dem Bitcoin-Ökosystem neue Vitalität verliehen. Die Aufmerksamkeit des Marktes wurde schnell auf das Bitcoin-Ökosystem gelenkt, und institutionelle Investoren strömen in diesen Bereich und zeigen Vertrauen in die zukünftige Entwicklung des Bitcoin-Ökosystems.

In diesem Kontext zeigt die Bitcoin Layer 2-Technologie eine blühende Landschaft, mit vielen technischen Lösungen, die in einem vielfältigen und lebendigen technischen Ökosystem entstehen. Eine Vielzahl von innovativen Lösungen sind aufgetaucht, um die Erweiterung und Optimierung des Bitcoin-Netzwerks voranzutreiben. Obwohl es derzeit keine einheitliche Definition für Bitcoin Layer 2 in der Branche gibt, wird in diesem Artikel die Möglichkeit und Methode diskutiert, Bitcoin Layer 2 auf modulare Weise aufzubauen, indem die Idee einer modularen Ethereum-Blockchain als Ausgangspunkt genommen wird. Das Ethereum-Netzwerk ist bekannt für seine Turing-Vollständigen Smart-Contract-Funktionen, mit denen historische Zustände gespeichert und überprüft werden können, um komplexe dezentrale Anwendungen (DApps) zu unterstützen. Im Vergleich dazu ist das Bitcoin-Netzwerk ein statisches, nicht-intelligentes Vertragsnetzwerk, dessen unvollständige Systemgestaltung hauptsächlich auf zwei Faktoren zurückzuführen ist:

1. Beschränkungen des UTXO-Kontosystems

In der Welt der Blockchain gibt es hauptsächlich zwei Arten von Aufzeichnungsmethoden: das Konto-/Guthabenmodell und das UTXO-Modell. Bitcoin verwendet das UTXO-Modell, das sich stark vom Konto-/Guthabenmodell von Ethereum unterscheidet.

Im Bitcoin-System sieht der Benutzer zwar den Kontostand im Wallet, aber tatsächlich enthält das von Satoshi Nakamoto entworfene Bitcoin-System kein Konzept des Kontostands. Der sogenannte \u201eBitcoin-Kontostand\u201c ist tatsächlich ein Konzept, das von der Wallet-Anwendung auf der Grundlage von UTXO abgeleitet wird. UTXO steht für Nicht verbrauchte Transaktionsausgabe und ist der Kern der Generierung und Überprüfung von Bitcoin-Transaktionen.

Jeder Bitcoin-Transaktion besteht aus Eingängen und Ausgängen. Jede Transaktion verbraucht eine oder mehrere Eingänge und erzeugt neue Ausgänge. Diese neuen Ausgänge werden dann zu neuen UTXOs, die darauf warten, in zukünftigen Transaktionen verbraucht zu werden.

Als eine äußerst einfache Architektur für die Übertragung und Abrechnung von Vermögenswerten ist das UTXO-Modell schwer zu erweitern, um komplexe Funktionen wie Smart Contracts zu unterstützen.

2. Skriptsprache, die nicht Turing-vollständig ist

Die Skriptsprache von Bitcoin unterstützt nicht alle Arten von Berechnungen, da es aufgrund des Mangels an Schleifen und bedingten Anweisungen nicht vollständig Turing-fähig ist. Obwohl diese Eigenschaft dazu beiträgt, Hackerangriffe zu reduzieren und die Sicherheit des Netzwerks zu erhöhen, beschränkt sie gleichzeitig die Fähigkeit von Bitcoin, komplexe Smart Contracts auszuführen.

Aufgrund der unzureichenden Gestaltung des Bitcoin-Systems ist es für komplexere Funktionen auf externe modulare Erweiterungen angewiesen. In diesem Punkt ist der Bedarf an Modularität bei Bitcoin zweifellos dringlicher als bei Ethereum. Funktionen wie die Ausführungsebene, die Datennutzungsebene, die Konsensebene und die Cross-Chain Interaktionsebene in seinem Ökosystem müssen alle modular verpackt und erweitert werden.

4.1 Merlin Chain

In der aktuellen Rennstrecke des Bitcoin Layer 2 hat Merlin Chain das höchste TVL erreicht, das bereits Milliarden von Dollar erreicht hat und kann als das Projekt im Bitcoin-Ökosystem angesehen werden, das am meisten Aufmerksamkeit auf sich zieht. Als ein Bitcoin Layer 2-Netzwerk unterstützt Merlin Chain eine Vielzahl von nativen Bitcoin-Vermögenswerten und ist auch mit EVM kompatibel, was seine doppelte Berücksichtigung des Bitcoin-Ökosystems und des Ethereum-Ökosystems zeigt.

Merlins Funktionen drehen sich um das ZK-Rollup-Netzwerk, das dezentrale Orakel-Netzwerk und die On-Chain-Betrugsvorbeugung.

ZK-Rollup-Netzwerk: Der Kern von ZK-Rollups liegt in der Verwendung von Zero-Knowledge-Proofs. Zero-Knowledge-Proofs sind eine Verschlüsselungsmethode in der Kryptographie, die es einer Partei (Beweiser) ermöglicht, einer anderen Partei (Prüfer) zu beweisen, dass eine bestimmte Aussage korrekt ist, ohne dabei Informationen preiszugeben, die über den Beweis hinausgehen.

Merlin Chain verarbeitet und berechnet Transaktionen off-chain, um hohe Transaktionsgebühren und Netzwerküberlastungen im Bitcoin-Netzwerk zu vermeiden. Gleichzeitig kann ZK-rollup mehrere Transaktionsnachweise in Batches komprimieren, so dass die Bitcoin-Mainchain nur einen Nachweis überprüfen muss, der mehrere Transaktionen umfasst, was die Arbeitsbelastung der Mainchain erheblich reduziert und die Transaktionseffizienz verbessert.

Dezentrales Orakel-Netzwerk: Merlins dezentrales Orakel-Netzwerk fungiert als Rolle des DAC (Data Availability Committee), um zu überprüfen und sicherzustellen, dass die Sortierer die vollständigen DA-Daten korrekt off-chain veröffentlichen. Die Dezentralisierung des Orakel-Netzwerks erfolgt in Form von POS, so dass jeder, der genügend Vermögenswerte hinterlegt, einen Orakelknoten betreiben kann. Dieser Staking-Mechanismus ist sehr flexibel und unterstützt Vermögenswerte wie BTC, MERL sowie Proxy-Staking ähnlich wie Lido.

On-Chain-Betrugsnachweis: Merlin führt den Ansatz von BitVM ein und verwendet ebenfalls den Mechanismus des 'optimistischen ZK-Rollup', der im Grunde bedeutet, dass alle ZK-Proofs zunächst als vertrauenswürdig angenommen werden, und nur im Falle eines Fehlers der Operator bestraft wird. Da die Überprüfung auf der Bitcoin-Mainnet stattfindet, auf der Bitcoin-Blockchain, können ZK-Proofs aufgrund technischer Beschränkungen nicht vollständig überprüft werden, sondern nur in speziellen Fällen ein bestimmter Berechnungsschritt des ZK-Proofs. Daher können die Menschen nur darauf hinweisen, dass in einem Schritt des ZK-Beweises bei der Off-Chain-Überprüfung ein Fehler aufgetreten ist, und ihn durch Betrugsnachweis herausfordern.

4.2 B² Netzwerk

B² Network verwendet ein modulares Design, bestehend aus der Rollup-Schicht (ZK-Rollup) zur Ausführung, der Datensicherheitsschicht (B² Hub) zur Datenspeicherung, B²-Nodes zur Off-Chain-Überprüfung und schließlich der Abrechnungsschicht, die das Bitcoin-Hauptnetzwerk verwendet. Die ZK-Rollup-Schicht von B² Network verwendet die zkEVM-Lösung, um Transaktionen der Benutzer in der Zweitnetzwerkschicht auszuführen und entsprechende Nachweise zu liefern. Die Rollup-Schicht ist für die Einreichung und Verarbeitung von Benutzertransaktionen zuständig, während die DS-Schicht für die Speicherung von Zusammenfassungsdaten und die Überprüfung entsprechender Zero-Knowledge-Proofs verantwortlich ist.

B² Hub ist ein off-chain aufgebautes, datenabtastungsfähiges DA-Netzwerk, das als Vorreiter für modulare Bitcoin-Erweiterungslösungen betrachtet wird. B² Hub orientiert sich an Celestias Designansatz und führt Datenabtastung und Lösch-Codierungstechnologie ein, um sicherzustellen, dass neue Daten schnell an eine Vielzahl externer Knoten verteilt und das Risiko der Datenretention minimiert werden kann. Darüber hinaus lädt der Committer im B² Hub DA-Daten-Speicherindizes und Datenhashes auf die Bitcoin-Blockchain hoch, um sie öffentlich zugänglich zu machen.

Quelle:

Gemäß der zukünftigen Planung des B²-Netzwerks soll der mit EVM kompatible B²-Hub zu einer off-chain-Validierungsschicht und DA-Schicht für mehrere Bitcoin Layer 2 werden, um eine funktionale Erweiterungsebene für Bitcoin off-chain zu bilden. Da Bitcoin selbst viele Anwendungsszenarien nicht unterstützen kann, wird die Methode des Aufbaus einer off-chain-Funktionserweiterungsebene zu einem immer häufigeren Phänomen im Layer 2- Ökosystem.

Als erster modularer Drittanbieter-DA-Layer für Bitcoin kann B² Hub anderen Bitcoin Layer 2 dabei helfen, die Bitcoin-Hauptkette als endgültige Abrechnungsebene zu nutzen und die Sicherheit von Bitcoin zu erben. Dies trägt zur Förderung der Skalierbarkeit des Bitcoin-Netzwerks und zur Verbesserung der Vielfalt der Anwendungen bei.

5 Zusammenfassung

"Modular ist die Zukunft" Dieser Slogan wird allmählich von einem Konzept zur Realität. Modulare Blockchain-Technologie bietet mit ihrer Flexibilität und Skalierbarkeit eine solide Grundlage für den Aufbau von dezentralen Anwendungen der nächsten Generation. Diese Technologie ermöglicht es Entwicklern, je nach spezifischen Anforderungen verschiedene Module auszuwählen und zu kombinieren, um effizientere, sicherere und leichter zu wartende Blockchain-Lösungen zu erstellen.

Der Aufstieg der modularen Blockchain repräsentiert einen "soulful" Plug-and-Play-Produktansatz. Unter diesem Ansatz wird die Blockchain nicht mehr als geschlossenes System betrachtet, sondern als offene, skalierbare Plattform, auf der verschiedene Dienste und Funktionen wie LEGO-Steine einfach eingefügt und entfernt werden können. Diese Flexibilität ermöglicht es Entwicklern, Blockchain-Lösungen schnell entsprechend den Anforderungen bestimmter Anwendungsszenarien zu erstellen und bereitzustellen. Die modulare Technologie hat sich von der Ethereum-Ökologie bis hin zur Bitcoin-Ökologie bewährt und ist in verschiedenen Bereichen der Kryptowährungsbranche im Einsatz. Zum Beispiel hat die modulare Public Chain Chromia, die die Technologie der relationalen Datenbank verwendet, mit mehreren Spielen wie My Neighbor Alice, Chain of Alliance und anderen Spielen zusammengearbeitet. Im RWA-Bereich hat Chromia das Ledger Digital Asset Protocol (Ledger-Digital Asset-Protokoll) entwickelt, das von mehreren Projekten übernommen wurde.

Im Bereich Künstliche Intelligenz konzentriert sich CARV auf den Aufbau einer modularen Daten-Ebene für KI- und Web3-Spiele. Durch den Einsatz von vertrauenswürdigen Ausführungsumgebungen (TEE) und Zero-Knowledge-Proof-Technologien wird die Privatsphäre und Sicherheit bei der Datenverarbeitung gewährleistet.

Mit der zunehmenden Reife der modularen Blockchain-Technologie und der Erweiterung des Anwendungsbereichs haben wir Grund zu der Annahme, dass diese Technologie mehr Möglichkeiten für Innovationen in verschiedenen Branchen bieten wird. Vom Aufkommen von Bitcoin bis zur breiten Anwendung der modularen Blockchain haben wir erlebt, wie sich die Blockchain-Technologie von einer einzigen Anwendung für digitales Geld zu einem Ökosystem entwickelt hat, das komplexe und vielfältige Anwendungen unterstützt. In Zukunft wird die modulare Blockchain den technologischen Fortschritt weiter vorantreiben und die Grundlage für den Aufbau einer offeneren, flexibleren und sichereren digitalen Welt schaffen.