O dilema triangular do blockchain tem sido uma lacuna intransponível na indústria no passado, e os sucessivos projetos de cadeia pública sempre tentam cruzar essa lacuna através do design de diferentes arquiteturas, e se tornarem o chamado “assassino Ethereum”. No entanto, o fato é cruel, por tantos anos, o status do Ethereum sob uma pessoa nunca foi superado, e o triângulo impossível do blockchain ainda é inquebrável. Então, existe uma maneira de as cadeias públicas preencherem as lacunas que preenchem o triângulo impossível? Foi aqui que nasceu a ideia de Mustafa Albasan para blockchains modulares.
O nascimento dos blockchains modulares veio de dois white papers, um artigo de 2018 de coautoria de Mustafa Albasan e Vitalik chamado “Amostragem de disponibilidade de dados e provas de fraude”. Este artigo descreve como a escalabilidade do blockchain é abordada sem sacrificar a segurança e a descentralização, permitindo que clientes leves recebam e verifiquem provas de fraude de nós completos e projetando sistemas de prova de disponibilidade de dados que reduzem a capacidade on-chain versus a compensação de segurança.
Depois, em 2019, quando Mustafa Albasan escreveu o white paper para Lazy Ledger. Detalha uma nova arquitetura em que o blockchain é utilizado apenas para classificar e garantir a disponibilidade dos dados das transações, não sendo responsável pela execução e verificação das transações. O objetivo da arquitetura é resolver o problema de escalabilidade do sistema blockchain existente. Na época, ele o chamou de “cliente de contrato inteligente”.
Os contratos inteligentes são executados neste cliente através de outra camada de execução, Celestia (a primeira blockchain modular). Então apareceu o Rollup, tornando esse conceito mais definitivo. Porque a lógica do Rollup é executar contratos inteligentes fora da cadeia e depois agregar os resultados em provas para carregar na camada de execução do “cliente”.
Ao refletir sobre a arquitetura dos blockchains e as novas tecnologias de escalonamento, ele definiu um novo paradigma que chama de “blockchain modular”.
A arquitetura de um blockchain monolítico tradicional normalmente consiste em quatro camadas funcionais:
· Camada de execução — — A camada de execução é a principal responsável pelo processamento de transações e execução de contratos inteligentes. Inclui a verificação, execução e atualização do status das transações.
· Camada de disponibilidade de dados — — A camada de disponibilidade de dados em um blockchain modular é responsável por garantir que os dados na rede possam ser acessados e verificados. Normalmente inclui funções como armazenamento, transmissão e verificação de dados para garantir transparência e confiança na rede blockchain.
· Camada de consenso — — Responsável por acordos entre nós para obter consistência de dados e transações na rede. Ele verifica transações e cria novos blocos por meio de algoritmos de consenso específicos, como prova de trabalho (PoW) ou prova de participação (PoS).
· Camada de liquidação — — é responsável por completar a liquidação final das transações, garantindo que a transferência de ativos e registros sejam mantidos permanentemente no blockchain, determinando o estado final do blockchain.
O blockchain monolítico faz com que o trabalho desses componentes integrados no mesmo sistema seja concluído, esse design altamente integrado levará inevitavelmente a alguns problemas inerentes, como baixa escalabilidade, pouca flexibilidade, dificuldades de manutenção e atualização.
No entanto, Celestia acredita que blockchains monolíticos não precisam mais fazer tudo sozinhos. A evolução futura do Web3 serão “blockchains modulares”, que criam um sistema melhor, tornando o blockchain modular e dividindo seus processos em múltiplas “camadas proprietárias”, cada uma das quais lida com camadas funcionais específicas, e que o sistema deve ser independente, seguro e escalável.
Um projeto é modular se divide o sistema em partes menores que podem ser trocadas ou substituídas. A ideia central é focar em fazer bem apenas algumas coisas (peças ou camadas funcionais individuais funcionando) em vez de tentar fazer tudo. Cosmos Zones, Polkadot Parachains e Polkadot Parachains são exemplos de projetos modulares com os quais estamos familiarizados no passado.
Com base na nova perspectiva de modularidade, o espaço para redesenhar o blockchain monolítico e a pilha modular a que pertence será bastante melhorado. Blockchains modulares com diferentes usos e arquiteturas específicas podem ser combinados para funcionarem juntos. Com diversas possibilidades de design, o circuito também gerou uma série de projetos interessantes e inovadores. O que se segue é uma discussão das controvérsias atuais sobre as diferentes camadas funcionais e como a Celestia interpreta a “modularidade” de uma perspectiva de modularidade.
Se pensarmos no Rollup como a camada executiva da modularidade, descobriremos que os projetos da camada executiva modular são quase todos construídos sobre o Ethereum. A razão para isto é óbvia, Ethereum tem muitos recursos como fosso e o grau de descentralização é a escolha mais forte, mas a sua escalabilidade é fraca, por isso tem um grande potencial em termos de redesenho da camada funcional. Do recente contraste sombrio da cadeia pública de linguagem do sistema Move online (APT, SUI) com o boom sem precedentes da Layer2 no Ethereum, não é difícil ver que a narrativa da infraestrutura do blockchain também mudou de fazer cadeia pública para fazer Ethereum Layer2. Então a existência da modularidade é boa ou ruim? A camada de execução está centrada no Ethereum, sufocando a inovação nas cadeias públicas?
Primeiro, do ponto de vista da camada executiva, a cadeia existente é reclassificada. Aqui está uma referência ao artigo de Nosleepjon “Tatooine's Double Sun” para explicar a classificação atual do nível de execução dos blockchains.
Os blockchains atuais podem ser divididos em quatro categorias:
1. Blockchain monolítico de thread único:
Um único blockchain que processa uma transação por vez. A maioria deles mudou para rollup ou roteiros de expansão horizontal devido a limitações.
Projetos representativos: Ethereum, Polygon, Binance Chain, Avalanche
2. Processamento paralelo de blockchains monolíticos: blockchains monolíticos que processam múltiplas transações ao mesmo tempo.
Projetos representativos: Solana, Monad, Aptos, Sui
3. Blockchain modular de thread único: Um blockchain modular que processa uma transação por vez.
Projetos representativos: Arbitrum, Optimism, zkSync, Starknet
4. Blockchains modulares de processamento paralelo: Blockchains modulares que processam múltiplas transações ao mesmo tempo.
Projetos representativos: Eclipse, Fuel
Fala-se muito sobre qual abordagem adotar, especialmente quando se trata do conceito de modularidade versus processamento paralelo global. Existem também três campos:
Campo da modularidade: Os defensores da modularidade (que também são, em sua maioria, defensores do Ethereum) argumentam que é impossível para uma única peça de blockchain resolver o triângulo impossível do blockchain. Empilhar Legos no Ethereum é a única maneira de obter escalabilidade e ao mesmo tempo ser seguro e descentralizado. E a modularidade oferece mais controle e personalização.
Campo de processamento paralelo monolítico: Este campo (citando Kodi e espresso em Monolítico vs. Modular: Quem é o futuro do Blockchain?) “Ver) que a nova arquitetura de cadeia pública de processamento paralelo de chip único (sistema Move, Solona, etc.) tem um alto grau de integração, o desempenho geral será melhor do que o design modular fragmentado, e a arquitetura modular não é segura, especialmente a necessidade de um grande número de comunicações entre cadeias, e a superfície de ataque dos hackers é mais ampla.
Campo neutro: É claro que existem aqueles que mantêm uma atitude neutra e acreditam que os dois podem eventualmente coexistir. Por exemplo, Nosleepjon acredita que o resultado final é que ambos tenham seus méritos, a competição da cadeia pública ainda existirá e o Rollup competirá entre si.
O foco desta questão pode realmente ser reduzido a saber se as desvantagens friccionais da modularidade (insegurança entre cadeias, fluxo deficiente do sistema, etc.) superam os problemas de centralização da nova cadeia pública. Em termos de debate de mercado, nem as deficiências do sequestro de centralização Rollup nem as inseguranças da ponte entre cadeias fizeram com que as pessoas migrassem para a nova cadeia pública. Isso ocorre porque todas essas questões parecem ter espaço para melhorias, e a nova cadeia pública não consegue replicar o enorme fosso ecológico e as vantagens de descentralização da cadeia Ethereum.
Por outro lado, embora a nova cadeia pública tenha as vantagens de desempenho e integração na arquitetura, é ecologicamente uma simples bifurcação da ecologia Ethereum, com elevado grau de homogeneização e falta de liquidez. Nenhuma aplicação exclusiva pode refletir suas próprias vantagens arquitetônicas e, naturalmente, não há razão para que as pessoas tenham que desistir da ecologia Ethereum. A plasticidade do Rollup é alta o suficiente e ainda há muito espaço para futuras melhorias no Rollup de novas arquiteturas. Quando o Rollup também tem a maioria das vantagens das cadeias não EVM, é muito difícil que o “verão Solana” aconteça no futuro. Portanto, neste caso, acho que a desvantagem do atrito da modularidade é menor do que o problema da centralização da cadeia pública. E a situação neutra parece não existir, o efeito sifão do Ethereum será como o “iPhone”, atraindo um grande número de desenvolvedores que focam na escalabilidade para a segunda camada, e a nova cadeia pública se tornará uma cidade fantasma.
Então, sobre o futuro da infraestrutura, estou sem dúvida mais inclinado à modularidade, a expansão da classificação do Ethereum também será o início do jogo da cadeia pública EndGame, competição de camada 2 entre a cadeia geral, competição de camada 3 entre a cadeia de superaplicativos.
Actualmente, os projectos financiados no mercado primário também o confirmam. Além de um grande número de projetos de duas camadas do Ethereum, ou seja, o projeto de expansão do Bitcoin, quase não há nova cadeia pública.
Mas, novamente, a indústria é sempre construída sobre o desenvolvimento do Ethereum, e a tendência atual é um gosto um pouco superconcentrado, esse status quo é realmente bom? A falta de concorrência pode paralisar uma indústria. A indústria precisa de diversidade e de mais opções. Se a experiência do usuário tende gradativamente a ser homogeneizada, ainda não se sabe como a nova cadeia pública criará os sinais de quebra do jogo. Enquanto Ethereum continua a melhorar suas próprias deficiências ao mesmo tempo, como encontrar uma lacuna maior para combater com precisão o sistema não-EVM precisa se concentrar na questão.
Passando da controvérsia da camada de execução para a controvérsia da camada de disponibilidade de dados (camada DA), o debate sobre qual esquema de disponibilidade de dados o Rollup deve adotar tem sido um tema quente na indústria recentemente, causado por um tweet do pesquisador da Fundação Ethereum, Dankrad Feist, discutindo assuntos relacionados aspectos do tema. E deixando claro em sua opinião que o rollup sem Ethereum DA não é Layer2, a guerra da Layer1 do passado evoluirá para uma guerra entre a Layer2 ortodoxa (com Ethereum DA) e a não ortodoxa Layer2? Existem três soluções principais para DA na indústria atualmente:
1. Cadeia pública como camada de liquidação
Tomando o Ethereum como exemplo, as taxas submetidas ao Ethereum quando uma transação é realizada em Rollup incluem principalmente as seguintes categorias:
Taxa de Execução: compensação pelos recursos computacionais necessários para executar uma transação. Inclui a taxa de gás necessária para executar a transação e geralmente é proporcional à complexidade da transação e ao tempo que leva para ser executada. No Rollup, a taxa de execução provavelmente incluirá a taxa para executar a transação fora da cadeia, bem como a taxa para gerar e verificar a prova da transação.
Taxa estadual: A taxa estadual está relacionada à atualização do estado na cadeia principal Ethereum. No Rollup, isso inclui a taxa de envio da nova raiz estadual para a cadeia principal. Cada vez que o agregador Rollup gera uma nova raiz estadual e a envia para a cadeia principal, é incorrida uma taxa estadual. Esta despesa pode ser proporcional à frequência e complexidade das atualizações de estado.
Taxa de disponibilidade de dados: Uma taxa para publicação de dados na Camada1.
Nessas taxas, a taxa de disponibilidade de dados representa a maior proporção, e o custo é alto, como o Arbitrum em 6 de maio deste ano devido à explosão das taxas Ethereum GAS, um único dia pago às taxas Ethereum 376.8ETH GAS.
Isso ocorre porque o Rollup carrega dados para Ethereum na forma de upload de Calldata e armazena permanentemente esses dados, portanto o custo é muito caro. Mas a vantagem é que o Rollup tem a melhor segurança e legitimidade dos três esquemas, e a redução de custos do esquema aguarda atualmente a atualização do EIP-4844 atualizado em Cancún. Ao introduzir um formato de transação com Blob que transporta transações. Torne o formato de transação mais um local de Blob para transportar os dados da Camada2 do que o formato de transação normal. Além disso, os dados do Blob são excluídos pelo nó após um mês, economizando significativamente espaço de armazenamento.
O formato de transação do Blob oferece disponibilidade de dados mais barata que o Calldata. Existem dois motivos principais: por um lado, Callda existe no Execution Payload, enquanto os dados do Blob são armazenados no nó Prysm ou no nó Lighthouse (em vez de Geth), que consome muito mais recursos quando Calldata precisa ser lido por contratos. Por outro lado, os dados do Blob são armazenamento de curto prazo e o nó excluirá os dados do Blob após um mês. No entanto, o custo do GÁS ainda será superior aos dois últimos regimes.
2. Modo Validium DA
Para rollups do tipo cadeia de aplicativos (como o antigo dYdX, Immutable, etc.), eles geralmente são feitos usando o mecanismo de escalabilidade da camada 2 introduzido pelo projeto Rollup de cabeçalho (atualmente o mais comum é StarkEx, mas todos os projetos de cabeçalho da série Zk têm semelhantes esquemas). No modo DA, devido ao cálculo da cadeia de aplicação maior, eles preferem usar Validiums, que é um esquema de baixo custo e alto rendimento. Validiums são projetados para aproveitar a disponibilidade e computação de dados fora da cadeia, semelhante ao ZK-rollup, publicando provas de conhecimento zero para verificar transações fora da cadeia no Ethereum. No entanto, ao contrário do ZK-rollup, que mantém os dados na cadeia, o Validiums mantém os dados fora da cadeia e custa 90% menos do que usar o Ethereum, tornando-o a solução mais econômica no cenário alternativo.
Mas como os dados permanecem fora da cadeia, os operadores físicos da Validium podem congelar os fundos dos utilizadores. Para evitar extremos, foi necessário introduzir novamente um esquema de Comités de Disponibilidade de Dados (CAD), tendo o CAD de confirmar que tinha recebido os dados assinando cada atualização do estado pelo seu quórum. Esta é uma prática controversa porque é preciso confiar primeiro na segurança da entidade, não na cadeia. Dankrad Feist (o criador do EIP-4844 acima) mencionou diretamente esse esquema em um tweet.
3. DA Modular
Do ponto de vista da modularidade, existem muitas maneiras de redesenhar a camada DA, o que pode levar à implementação concreta de diferentes projetos. Portanto, a descrição detalhada do projeto modular DA precisa de muito espaço, e a descrição do projeto DA é representada pelo Celestia.
Como o primeiro proponente do conceito de blockchain modular no início deste artigo, Celestia é o projeto mais conhecido e antigo do circuito. Sua visão visa resolver os problemas de escalabilidade e modularidade do blockchain. Celestia é baseada na arquitetura COSMOS e oferece aos desenvolvedores mais flexibilidade, permitindo-lhes implantar e manter aplicações blockchain com mais facilidade. Ao mesmo tempo, está reduzindo o custo e a complexidade da implantação de blockchains, fornecendo aos criadores de dApp e desenvolvedores de blockchain uma arquitetura de blockchain modular e escalável para suportar as necessidades de uma ampla variedade de aplicações e serviços.
Execução desacoplada: A lógica da Celestia é dividir o protocolo em diferentes camadas, cada uma focada em uma função específica, que podem então ser recombinadas para construir blockchains e aplicações. A Celestia, por sua vez, concentra-se nas camadas de consenso e disponibilidade de dados dentro da hierarquia. Semelhante a alguns Layer1s, Celestia usa Tendermint, um algoritmo de consenso bizantino tolerante a falhas (BFT), para classificar transações, mas difere de outros Layer1s. Celestia não raciocina sobre a validade da transação, nem executa a transação, apenas a ordem do pacote da transação, a transmissão e todas as regras de validade da transação são aplicadas pelo nó Rollup no lado do cliente (ou seja, camada de consenso dissociada e camada de execução). Em seguida, observe um ponto-chave: “não raciocine sobre a validade da transação”. Bloqueios maliciosos que ocultam dados de transações também podem ser postados no Celestia. Então, como o processo de verificação deve ser implementado? Celestia apresenta dois núcleos aqui, codificação 2D Reed-Solomon e amostragem de disponibilidade de dados (DAS).
A arquitetura geral do blockchain monolítico contrasta com a arquitetura modular da Celestia
DAS: Este esquema é usado para nós leves para verificar a disponibilidade dos dados do bloco de uma forma que não exija que os nós baixem o bloco inteiro. Apenas uma parte do bloco é necessária para amostrar os dados (a implementação específica requer codificação 2D Reed-Solomon, que será explicada em detalhes abaixo). Ao contrário dos Dacs mencionados acima, o DAS não precisa confiar na segurança da entidade, apenas a cadeia precisa ser descentralizada o suficiente para que os dados sejam confiáveis.
(código de correção de apagamento): A ideia básica da codificação Reed-Solomon bidimensional é aplicar a codificação Reed-Solomon a linhas e colunas separadamente. Desta forma, mesmo que ocorram erros em algumas linhas e colunas de dados 2D, eles podem ser corrigidos. Então, ao codificar os dados do bloco, os dados do bloco são divididos em blocos kk, organizados em uma matriz de kk e expandidos em uma matriz estendida 2k2k por codificação Reed-Solomon múltipla. Calcule 4k raízes de Merkle independentes de linhas e colunas da matriz estendida; As raízes merkel dessas raízes são usadas como compromissos de dados em bloco em massa. Os nós leves Celestia amostram blocos de dados 2k2k. Cada nó leve seleciona aleatoriamente um conjunto de coordenadas exclusivas na matriz estendida e consulta o nó completo em busca de blocos de dados sobre essas coordenadas e as provas Merkle correspondentes. Cada bloco de dados recebido com a prova Merkle correta é transmitido para a rede.
Se abstraído, também pode ser dito que os dados do bloco são divididos em uma matriz quadrada (por exemplo, 8x8) e, por codificação, linhas e colunas de “verificação” adicionais são adicionadas aos dados originais para formar uma matriz quadrada maior (16x16 ). Ao amostrar aleatoriamente parte dos dados neste grande quadrado e verificar a sua precisão, a integridade e a disponibilidade dos dados globais podem ser asseguradas. Mesmo que parte dos dados seja perdida ou danificada, todos os dados ainda podem ser recuperados usando os dados da soma de verificação.
Dimensionamento de bloco: Celestia é dimensionado conforme o número de nós de luz aumenta. Contanto que haja nós suficientes na rede para amostrar todo o bloco, o Celestia permanece seguro. Isto significa que à medida que mais nós se juntam à rede para amostragem, o tamanho do bloco pode aumentar proporcionalmente, sem sacrificar a segurança ou a descentralização. E fazer isso em um blockchain monolítico tradicional sacrifica a descentralização, pois tamanhos de bloco maiores adicionam maiores requisitos de hardware para que os nós baixem e verifiquem dados.
Sovereign Rollup: Este também é um conceito pioneiro da Celestia, combinando elementos de vários designs de blockchain, incluindo o blockchain da Camada 1, rollup e as primeiras redes Bitcoin como Mastercoin. A principal diferença entre o rollup soberano e o rollup de contrato inteligente (op, arb, zks, etc.) é como as transações são verificadas. No rollup de contrato inteligente, as transações são verificadas por um contrato inteligente no Ethereum. Em contraste, no rollup soberano, os próprios nós do rollup verificam a transação.
Os rollups soberanos publicam suas transações em outro blockchain (como Celestia) para sequenciamento e disponibilidade de dados. Os nós dos Rollups soberanos determinam então a cadeia correta. Esse design permite que rollups soberanos herdem vários aspectos de segurança da camada de disponibilidade de dados (DA), incluindo atividade, segurança, resistência à recombinação e resistência à revisão.
Para o rollup de contrato inteligente, as atualizações dependem do contrato inteligente na camada de liquidação. A atualização do rollup requer alterações no contrato inteligente. Podem ser necessárias múltiplas assinaturas para controlar quem pode iniciar atualizações no contrato inteligente. Embora seja comum que o controle da equipe aumente as assinaturas múltiplas, é possível fazer com que as assinaturas múltiplas sejam controladas por meio da governança. Como existem contratos inteligentes na camada de liquidação, eles também estão sujeitos ao consenso social da camada de liquidação.
O rollup soberano é atualizado por meio de um fork como o blockchain da Camada 1. Novas versões de software são lançadas e os nós têm a opção de atualizar seu software para a versão mais recente. Se os nós não concordarem com a atualização, eles poderão continuar a usar o software antigo. Fornecer opções permite que a comunidade, as pessoas que administram os nós, decida se concordam com as novas mudanças. Mesmo que a maioria dos nós seja atualizada, eles não podem ser forçados a aceitar a atualização. Esse recurso torna o rollup soberano um rollup “soberano” em comparação com o rollup de contrato inteligente.
Ponte de Gravidade Quântica (QGB): Um componente chave do ecossistema Celestia que atua como uma ponte entre Celestia e Ethereum (ou outras cadeias EVM L1), permitindo a transferência de dados e ativos entre as duas redes. Ao introduzir o conceito de Celestium (rollup EVM L2), use Celestia para disponibilidade de dados, mas opte por Ethereum. Isto alcança as vantagens de aproveitar ambas as redes: a escalabilidade e disponibilidade de dados da Celestia, e a segurança e descentralização do Ethereum. Os validadores no Celestia podem executar QGB, permitindo que o Celestium forneça fortes garantias de disponibilidade de dados para dados de bloco por uma fração do custo dos dados de chamada do Ethereum.
QGB é uma parte fundamental da visão da Celestia para um ecossistema blockchain escalável, seguro e descentralizado. Permite a interoperabilidade necessária para o futuro da tecnologia blockchain. O projeto está atualmente trabalhando em um Zk QGB para reduzir ainda mais o custo de verificação do gás.
Vamos falar sobre quanto valor econômico o DA terá no futuro.
Essa suposição é feita por Jon Charbonneau, pesquisador associado da Delphi, e com base na previsão do Polygon Hermez de que eles eventualmente precisarão de apenas 14 bytes por transação no Danksharding. Também com a especificação EIP-4844 acima de 1,3 MB/s, Laeyr2 pode atingir cerca de 100.000 TPS, então a receita projetada atingirá a impressionante cifra de US$ 30 bilhões.
Sob um bolo tão grande, as futuras disputas no mercado de DA serão muito acirradas. Além das três soluções principais, Layer3 da Stark, zkPorter e vários projetos modulares de DA entrarão na briga. Portanto, a partir do projeto Layer2 existente, a cadeia universal está totalmente inclinada a usar o Ethereum DA. E as cadeias de aplicativos e as cadeias de cauda longa serão os principais clientes do “DA pouco ortodoxo”. Minha opinião pessoal é que o DA modular e em breve o Layer3 serão a escolha principal no futuro.
Avançar na descentralização ainda é o conceito dominante na indústria, e o blockchain modular é essencialmente uma extensão do valor do Ethereum e uma tentativa de quebrar o triângulo impossível do blockchain, embora o design seja cheio de diversidade, mas também faça o construção mais complicada. E a construção modular porque o módulo tem uma variedade de opções, o risco de módulos diferentes serem uma caixa cega, como construir um sistema modular mais estável é o local que precisa de atenção. Impulsionados pela tendência modular, por outro lado, dezenas de Layer2 também reduzirão a liquidez novamente, e a comunicação e a segurança entre cadeias também serão o foco do futuro. A modularidade do Bitcoin também é a tendência recente e, com alguns esquemas ligeiramente viáveis, também pode ser apropriado prestar atenção.
YBB é um fundo web3 que se dedica a identificar projetos que definem a Web3 com a visão de criar um habitat online melhor para todos os residentes da Internet. Fundada por um grupo de crentes em blockchain que participam ativamente deste setor desde 2013, a YBB está sempre disposta a ajudar projetos em estágio inicial a evoluir de 0 a 1. Valorizamos a inovação, a paixão autodirigida e os produtos orientados ao usuário, ao mesmo tempo reconhecendo o potencial das aplicações criptográficas e blockchain.
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O dilema triangular do blockchain tem sido uma lacuna intransponível na indústria no passado, e os sucessivos projetos de cadeia pública sempre tentam cruzar essa lacuna através do design de diferentes arquiteturas, e se tornarem o chamado “assassino Ethereum”. No entanto, o fato é cruel, por tantos anos, o status do Ethereum sob uma pessoa nunca foi superado, e o triângulo impossível do blockchain ainda é inquebrável. Então, existe uma maneira de as cadeias públicas preencherem as lacunas que preenchem o triângulo impossível? Foi aqui que nasceu a ideia de Mustafa Albasan para blockchains modulares.
O nascimento dos blockchains modulares veio de dois white papers, um artigo de 2018 de coautoria de Mustafa Albasan e Vitalik chamado “Amostragem de disponibilidade de dados e provas de fraude”. Este artigo descreve como a escalabilidade do blockchain é abordada sem sacrificar a segurança e a descentralização, permitindo que clientes leves recebam e verifiquem provas de fraude de nós completos e projetando sistemas de prova de disponibilidade de dados que reduzem a capacidade on-chain versus a compensação de segurança.
Depois, em 2019, quando Mustafa Albasan escreveu o white paper para Lazy Ledger. Detalha uma nova arquitetura em que o blockchain é utilizado apenas para classificar e garantir a disponibilidade dos dados das transações, não sendo responsável pela execução e verificação das transações. O objetivo da arquitetura é resolver o problema de escalabilidade do sistema blockchain existente. Na época, ele o chamou de “cliente de contrato inteligente”.
Os contratos inteligentes são executados neste cliente através de outra camada de execução, Celestia (a primeira blockchain modular). Então apareceu o Rollup, tornando esse conceito mais definitivo. Porque a lógica do Rollup é executar contratos inteligentes fora da cadeia e depois agregar os resultados em provas para carregar na camada de execução do “cliente”.
Ao refletir sobre a arquitetura dos blockchains e as novas tecnologias de escalonamento, ele definiu um novo paradigma que chama de “blockchain modular”.
A arquitetura de um blockchain monolítico tradicional normalmente consiste em quatro camadas funcionais:
· Camada de execução — — A camada de execução é a principal responsável pelo processamento de transações e execução de contratos inteligentes. Inclui a verificação, execução e atualização do status das transações.
· Camada de disponibilidade de dados — — A camada de disponibilidade de dados em um blockchain modular é responsável por garantir que os dados na rede possam ser acessados e verificados. Normalmente inclui funções como armazenamento, transmissão e verificação de dados para garantir transparência e confiança na rede blockchain.
· Camada de consenso — — Responsável por acordos entre nós para obter consistência de dados e transações na rede. Ele verifica transações e cria novos blocos por meio de algoritmos de consenso específicos, como prova de trabalho (PoW) ou prova de participação (PoS).
· Camada de liquidação — — é responsável por completar a liquidação final das transações, garantindo que a transferência de ativos e registros sejam mantidos permanentemente no blockchain, determinando o estado final do blockchain.
O blockchain monolítico faz com que o trabalho desses componentes integrados no mesmo sistema seja concluído, esse design altamente integrado levará inevitavelmente a alguns problemas inerentes, como baixa escalabilidade, pouca flexibilidade, dificuldades de manutenção e atualização.
No entanto, Celestia acredita que blockchains monolíticos não precisam mais fazer tudo sozinhos. A evolução futura do Web3 serão “blockchains modulares”, que criam um sistema melhor, tornando o blockchain modular e dividindo seus processos em múltiplas “camadas proprietárias”, cada uma das quais lida com camadas funcionais específicas, e que o sistema deve ser independente, seguro e escalável.
Um projeto é modular se divide o sistema em partes menores que podem ser trocadas ou substituídas. A ideia central é focar em fazer bem apenas algumas coisas (peças ou camadas funcionais individuais funcionando) em vez de tentar fazer tudo. Cosmos Zones, Polkadot Parachains e Polkadot Parachains são exemplos de projetos modulares com os quais estamos familiarizados no passado.
Com base na nova perspectiva de modularidade, o espaço para redesenhar o blockchain monolítico e a pilha modular a que pertence será bastante melhorado. Blockchains modulares com diferentes usos e arquiteturas específicas podem ser combinados para funcionarem juntos. Com diversas possibilidades de design, o circuito também gerou uma série de projetos interessantes e inovadores. O que se segue é uma discussão das controvérsias atuais sobre as diferentes camadas funcionais e como a Celestia interpreta a “modularidade” de uma perspectiva de modularidade.
Se pensarmos no Rollup como a camada executiva da modularidade, descobriremos que os projetos da camada executiva modular são quase todos construídos sobre o Ethereum. A razão para isto é óbvia, Ethereum tem muitos recursos como fosso e o grau de descentralização é a escolha mais forte, mas a sua escalabilidade é fraca, por isso tem um grande potencial em termos de redesenho da camada funcional. Do recente contraste sombrio da cadeia pública de linguagem do sistema Move online (APT, SUI) com o boom sem precedentes da Layer2 no Ethereum, não é difícil ver que a narrativa da infraestrutura do blockchain também mudou de fazer cadeia pública para fazer Ethereum Layer2. Então a existência da modularidade é boa ou ruim? A camada de execução está centrada no Ethereum, sufocando a inovação nas cadeias públicas?
Primeiro, do ponto de vista da camada executiva, a cadeia existente é reclassificada. Aqui está uma referência ao artigo de Nosleepjon “Tatooine's Double Sun” para explicar a classificação atual do nível de execução dos blockchains.
Os blockchains atuais podem ser divididos em quatro categorias:
1. Blockchain monolítico de thread único:
Um único blockchain que processa uma transação por vez. A maioria deles mudou para rollup ou roteiros de expansão horizontal devido a limitações.
Projetos representativos: Ethereum, Polygon, Binance Chain, Avalanche
2. Processamento paralelo de blockchains monolíticos: blockchains monolíticos que processam múltiplas transações ao mesmo tempo.
Projetos representativos: Solana, Monad, Aptos, Sui
3. Blockchain modular de thread único: Um blockchain modular que processa uma transação por vez.
Projetos representativos: Arbitrum, Optimism, zkSync, Starknet
4. Blockchains modulares de processamento paralelo: Blockchains modulares que processam múltiplas transações ao mesmo tempo.
Projetos representativos: Eclipse, Fuel
Fala-se muito sobre qual abordagem adotar, especialmente quando se trata do conceito de modularidade versus processamento paralelo global. Existem também três campos:
Campo da modularidade: Os defensores da modularidade (que também são, em sua maioria, defensores do Ethereum) argumentam que é impossível para uma única peça de blockchain resolver o triângulo impossível do blockchain. Empilhar Legos no Ethereum é a única maneira de obter escalabilidade e ao mesmo tempo ser seguro e descentralizado. E a modularidade oferece mais controle e personalização.
Campo de processamento paralelo monolítico: Este campo (citando Kodi e espresso em Monolítico vs. Modular: Quem é o futuro do Blockchain?) “Ver) que a nova arquitetura de cadeia pública de processamento paralelo de chip único (sistema Move, Solona, etc.) tem um alto grau de integração, o desempenho geral será melhor do que o design modular fragmentado, e a arquitetura modular não é segura, especialmente a necessidade de um grande número de comunicações entre cadeias, e a superfície de ataque dos hackers é mais ampla.
Campo neutro: É claro que existem aqueles que mantêm uma atitude neutra e acreditam que os dois podem eventualmente coexistir. Por exemplo, Nosleepjon acredita que o resultado final é que ambos tenham seus méritos, a competição da cadeia pública ainda existirá e o Rollup competirá entre si.
O foco desta questão pode realmente ser reduzido a saber se as desvantagens friccionais da modularidade (insegurança entre cadeias, fluxo deficiente do sistema, etc.) superam os problemas de centralização da nova cadeia pública. Em termos de debate de mercado, nem as deficiências do sequestro de centralização Rollup nem as inseguranças da ponte entre cadeias fizeram com que as pessoas migrassem para a nova cadeia pública. Isso ocorre porque todas essas questões parecem ter espaço para melhorias, e a nova cadeia pública não consegue replicar o enorme fosso ecológico e as vantagens de descentralização da cadeia Ethereum.
Por outro lado, embora a nova cadeia pública tenha as vantagens de desempenho e integração na arquitetura, é ecologicamente uma simples bifurcação da ecologia Ethereum, com elevado grau de homogeneização e falta de liquidez. Nenhuma aplicação exclusiva pode refletir suas próprias vantagens arquitetônicas e, naturalmente, não há razão para que as pessoas tenham que desistir da ecologia Ethereum. A plasticidade do Rollup é alta o suficiente e ainda há muito espaço para futuras melhorias no Rollup de novas arquiteturas. Quando o Rollup também tem a maioria das vantagens das cadeias não EVM, é muito difícil que o “verão Solana” aconteça no futuro. Portanto, neste caso, acho que a desvantagem do atrito da modularidade é menor do que o problema da centralização da cadeia pública. E a situação neutra parece não existir, o efeito sifão do Ethereum será como o “iPhone”, atraindo um grande número de desenvolvedores que focam na escalabilidade para a segunda camada, e a nova cadeia pública se tornará uma cidade fantasma.
Então, sobre o futuro da infraestrutura, estou sem dúvida mais inclinado à modularidade, a expansão da classificação do Ethereum também será o início do jogo da cadeia pública EndGame, competição de camada 2 entre a cadeia geral, competição de camada 3 entre a cadeia de superaplicativos.
Actualmente, os projectos financiados no mercado primário também o confirmam. Além de um grande número de projetos de duas camadas do Ethereum, ou seja, o projeto de expansão do Bitcoin, quase não há nova cadeia pública.
Mas, novamente, a indústria é sempre construída sobre o desenvolvimento do Ethereum, e a tendência atual é um gosto um pouco superconcentrado, esse status quo é realmente bom? A falta de concorrência pode paralisar uma indústria. A indústria precisa de diversidade e de mais opções. Se a experiência do usuário tende gradativamente a ser homogeneizada, ainda não se sabe como a nova cadeia pública criará os sinais de quebra do jogo. Enquanto Ethereum continua a melhorar suas próprias deficiências ao mesmo tempo, como encontrar uma lacuna maior para combater com precisão o sistema não-EVM precisa se concentrar na questão.
Passando da controvérsia da camada de execução para a controvérsia da camada de disponibilidade de dados (camada DA), o debate sobre qual esquema de disponibilidade de dados o Rollup deve adotar tem sido um tema quente na indústria recentemente, causado por um tweet do pesquisador da Fundação Ethereum, Dankrad Feist, discutindo assuntos relacionados aspectos do tema. E deixando claro em sua opinião que o rollup sem Ethereum DA não é Layer2, a guerra da Layer1 do passado evoluirá para uma guerra entre a Layer2 ortodoxa (com Ethereum DA) e a não ortodoxa Layer2? Existem três soluções principais para DA na indústria atualmente:
1. Cadeia pública como camada de liquidação
Tomando o Ethereum como exemplo, as taxas submetidas ao Ethereum quando uma transação é realizada em Rollup incluem principalmente as seguintes categorias:
Taxa de Execução: compensação pelos recursos computacionais necessários para executar uma transação. Inclui a taxa de gás necessária para executar a transação e geralmente é proporcional à complexidade da transação e ao tempo que leva para ser executada. No Rollup, a taxa de execução provavelmente incluirá a taxa para executar a transação fora da cadeia, bem como a taxa para gerar e verificar a prova da transação.
Taxa estadual: A taxa estadual está relacionada à atualização do estado na cadeia principal Ethereum. No Rollup, isso inclui a taxa de envio da nova raiz estadual para a cadeia principal. Cada vez que o agregador Rollup gera uma nova raiz estadual e a envia para a cadeia principal, é incorrida uma taxa estadual. Esta despesa pode ser proporcional à frequência e complexidade das atualizações de estado.
Taxa de disponibilidade de dados: Uma taxa para publicação de dados na Camada1.
Nessas taxas, a taxa de disponibilidade de dados representa a maior proporção, e o custo é alto, como o Arbitrum em 6 de maio deste ano devido à explosão das taxas Ethereum GAS, um único dia pago às taxas Ethereum 376.8ETH GAS.
Isso ocorre porque o Rollup carrega dados para Ethereum na forma de upload de Calldata e armazena permanentemente esses dados, portanto o custo é muito caro. Mas a vantagem é que o Rollup tem a melhor segurança e legitimidade dos três esquemas, e a redução de custos do esquema aguarda atualmente a atualização do EIP-4844 atualizado em Cancún. Ao introduzir um formato de transação com Blob que transporta transações. Torne o formato de transação mais um local de Blob para transportar os dados da Camada2 do que o formato de transação normal. Além disso, os dados do Blob são excluídos pelo nó após um mês, economizando significativamente espaço de armazenamento.
O formato de transação do Blob oferece disponibilidade de dados mais barata que o Calldata. Existem dois motivos principais: por um lado, Callda existe no Execution Payload, enquanto os dados do Blob são armazenados no nó Prysm ou no nó Lighthouse (em vez de Geth), que consome muito mais recursos quando Calldata precisa ser lido por contratos. Por outro lado, os dados do Blob são armazenamento de curto prazo e o nó excluirá os dados do Blob após um mês. No entanto, o custo do GÁS ainda será superior aos dois últimos regimes.
2. Modo Validium DA
Para rollups do tipo cadeia de aplicativos (como o antigo dYdX, Immutable, etc.), eles geralmente são feitos usando o mecanismo de escalabilidade da camada 2 introduzido pelo projeto Rollup de cabeçalho (atualmente o mais comum é StarkEx, mas todos os projetos de cabeçalho da série Zk têm semelhantes esquemas). No modo DA, devido ao cálculo da cadeia de aplicação maior, eles preferem usar Validiums, que é um esquema de baixo custo e alto rendimento. Validiums são projetados para aproveitar a disponibilidade e computação de dados fora da cadeia, semelhante ao ZK-rollup, publicando provas de conhecimento zero para verificar transações fora da cadeia no Ethereum. No entanto, ao contrário do ZK-rollup, que mantém os dados na cadeia, o Validiums mantém os dados fora da cadeia e custa 90% menos do que usar o Ethereum, tornando-o a solução mais econômica no cenário alternativo.
Mas como os dados permanecem fora da cadeia, os operadores físicos da Validium podem congelar os fundos dos utilizadores. Para evitar extremos, foi necessário introduzir novamente um esquema de Comités de Disponibilidade de Dados (CAD), tendo o CAD de confirmar que tinha recebido os dados assinando cada atualização do estado pelo seu quórum. Esta é uma prática controversa porque é preciso confiar primeiro na segurança da entidade, não na cadeia. Dankrad Feist (o criador do EIP-4844 acima) mencionou diretamente esse esquema em um tweet.
3. DA Modular
Do ponto de vista da modularidade, existem muitas maneiras de redesenhar a camada DA, o que pode levar à implementação concreta de diferentes projetos. Portanto, a descrição detalhada do projeto modular DA precisa de muito espaço, e a descrição do projeto DA é representada pelo Celestia.
Como o primeiro proponente do conceito de blockchain modular no início deste artigo, Celestia é o projeto mais conhecido e antigo do circuito. Sua visão visa resolver os problemas de escalabilidade e modularidade do blockchain. Celestia é baseada na arquitetura COSMOS e oferece aos desenvolvedores mais flexibilidade, permitindo-lhes implantar e manter aplicações blockchain com mais facilidade. Ao mesmo tempo, está reduzindo o custo e a complexidade da implantação de blockchains, fornecendo aos criadores de dApp e desenvolvedores de blockchain uma arquitetura de blockchain modular e escalável para suportar as necessidades de uma ampla variedade de aplicações e serviços.
Execução desacoplada: A lógica da Celestia é dividir o protocolo em diferentes camadas, cada uma focada em uma função específica, que podem então ser recombinadas para construir blockchains e aplicações. A Celestia, por sua vez, concentra-se nas camadas de consenso e disponibilidade de dados dentro da hierarquia. Semelhante a alguns Layer1s, Celestia usa Tendermint, um algoritmo de consenso bizantino tolerante a falhas (BFT), para classificar transações, mas difere de outros Layer1s. Celestia não raciocina sobre a validade da transação, nem executa a transação, apenas a ordem do pacote da transação, a transmissão e todas as regras de validade da transação são aplicadas pelo nó Rollup no lado do cliente (ou seja, camada de consenso dissociada e camada de execução). Em seguida, observe um ponto-chave: “não raciocine sobre a validade da transação”. Bloqueios maliciosos que ocultam dados de transações também podem ser postados no Celestia. Então, como o processo de verificação deve ser implementado? Celestia apresenta dois núcleos aqui, codificação 2D Reed-Solomon e amostragem de disponibilidade de dados (DAS).
A arquitetura geral do blockchain monolítico contrasta com a arquitetura modular da Celestia
DAS: Este esquema é usado para nós leves para verificar a disponibilidade dos dados do bloco de uma forma que não exija que os nós baixem o bloco inteiro. Apenas uma parte do bloco é necessária para amostrar os dados (a implementação específica requer codificação 2D Reed-Solomon, que será explicada em detalhes abaixo). Ao contrário dos Dacs mencionados acima, o DAS não precisa confiar na segurança da entidade, apenas a cadeia precisa ser descentralizada o suficiente para que os dados sejam confiáveis.
(código de correção de apagamento): A ideia básica da codificação Reed-Solomon bidimensional é aplicar a codificação Reed-Solomon a linhas e colunas separadamente. Desta forma, mesmo que ocorram erros em algumas linhas e colunas de dados 2D, eles podem ser corrigidos. Então, ao codificar os dados do bloco, os dados do bloco são divididos em blocos kk, organizados em uma matriz de kk e expandidos em uma matriz estendida 2k2k por codificação Reed-Solomon múltipla. Calcule 4k raízes de Merkle independentes de linhas e colunas da matriz estendida; As raízes merkel dessas raízes são usadas como compromissos de dados em bloco em massa. Os nós leves Celestia amostram blocos de dados 2k2k. Cada nó leve seleciona aleatoriamente um conjunto de coordenadas exclusivas na matriz estendida e consulta o nó completo em busca de blocos de dados sobre essas coordenadas e as provas Merkle correspondentes. Cada bloco de dados recebido com a prova Merkle correta é transmitido para a rede.
Se abstraído, também pode ser dito que os dados do bloco são divididos em uma matriz quadrada (por exemplo, 8x8) e, por codificação, linhas e colunas de “verificação” adicionais são adicionadas aos dados originais para formar uma matriz quadrada maior (16x16 ). Ao amostrar aleatoriamente parte dos dados neste grande quadrado e verificar a sua precisão, a integridade e a disponibilidade dos dados globais podem ser asseguradas. Mesmo que parte dos dados seja perdida ou danificada, todos os dados ainda podem ser recuperados usando os dados da soma de verificação.
Dimensionamento de bloco: Celestia é dimensionado conforme o número de nós de luz aumenta. Contanto que haja nós suficientes na rede para amostrar todo o bloco, o Celestia permanece seguro. Isto significa que à medida que mais nós se juntam à rede para amostragem, o tamanho do bloco pode aumentar proporcionalmente, sem sacrificar a segurança ou a descentralização. E fazer isso em um blockchain monolítico tradicional sacrifica a descentralização, pois tamanhos de bloco maiores adicionam maiores requisitos de hardware para que os nós baixem e verifiquem dados.
Sovereign Rollup: Este também é um conceito pioneiro da Celestia, combinando elementos de vários designs de blockchain, incluindo o blockchain da Camada 1, rollup e as primeiras redes Bitcoin como Mastercoin. A principal diferença entre o rollup soberano e o rollup de contrato inteligente (op, arb, zks, etc.) é como as transações são verificadas. No rollup de contrato inteligente, as transações são verificadas por um contrato inteligente no Ethereum. Em contraste, no rollup soberano, os próprios nós do rollup verificam a transação.
Os rollups soberanos publicam suas transações em outro blockchain (como Celestia) para sequenciamento e disponibilidade de dados. Os nós dos Rollups soberanos determinam então a cadeia correta. Esse design permite que rollups soberanos herdem vários aspectos de segurança da camada de disponibilidade de dados (DA), incluindo atividade, segurança, resistência à recombinação e resistência à revisão.
Para o rollup de contrato inteligente, as atualizações dependem do contrato inteligente na camada de liquidação. A atualização do rollup requer alterações no contrato inteligente. Podem ser necessárias múltiplas assinaturas para controlar quem pode iniciar atualizações no contrato inteligente. Embora seja comum que o controle da equipe aumente as assinaturas múltiplas, é possível fazer com que as assinaturas múltiplas sejam controladas por meio da governança. Como existem contratos inteligentes na camada de liquidação, eles também estão sujeitos ao consenso social da camada de liquidação.
O rollup soberano é atualizado por meio de um fork como o blockchain da Camada 1. Novas versões de software são lançadas e os nós têm a opção de atualizar seu software para a versão mais recente. Se os nós não concordarem com a atualização, eles poderão continuar a usar o software antigo. Fornecer opções permite que a comunidade, as pessoas que administram os nós, decida se concordam com as novas mudanças. Mesmo que a maioria dos nós seja atualizada, eles não podem ser forçados a aceitar a atualização. Esse recurso torna o rollup soberano um rollup “soberano” em comparação com o rollup de contrato inteligente.
Ponte de Gravidade Quântica (QGB): Um componente chave do ecossistema Celestia que atua como uma ponte entre Celestia e Ethereum (ou outras cadeias EVM L1), permitindo a transferência de dados e ativos entre as duas redes. Ao introduzir o conceito de Celestium (rollup EVM L2), use Celestia para disponibilidade de dados, mas opte por Ethereum. Isto alcança as vantagens de aproveitar ambas as redes: a escalabilidade e disponibilidade de dados da Celestia, e a segurança e descentralização do Ethereum. Os validadores no Celestia podem executar QGB, permitindo que o Celestium forneça fortes garantias de disponibilidade de dados para dados de bloco por uma fração do custo dos dados de chamada do Ethereum.
QGB é uma parte fundamental da visão da Celestia para um ecossistema blockchain escalável, seguro e descentralizado. Permite a interoperabilidade necessária para o futuro da tecnologia blockchain. O projeto está atualmente trabalhando em um Zk QGB para reduzir ainda mais o custo de verificação do gás.
Vamos falar sobre quanto valor econômico o DA terá no futuro.
Essa suposição é feita por Jon Charbonneau, pesquisador associado da Delphi, e com base na previsão do Polygon Hermez de que eles eventualmente precisarão de apenas 14 bytes por transação no Danksharding. Também com a especificação EIP-4844 acima de 1,3 MB/s, Laeyr2 pode atingir cerca de 100.000 TPS, então a receita projetada atingirá a impressionante cifra de US$ 30 bilhões.
Sob um bolo tão grande, as futuras disputas no mercado de DA serão muito acirradas. Além das três soluções principais, Layer3 da Stark, zkPorter e vários projetos modulares de DA entrarão na briga. Portanto, a partir do projeto Layer2 existente, a cadeia universal está totalmente inclinada a usar o Ethereum DA. E as cadeias de aplicativos e as cadeias de cauda longa serão os principais clientes do “DA pouco ortodoxo”. Minha opinião pessoal é que o DA modular e em breve o Layer3 serão a escolha principal no futuro.
Avançar na descentralização ainda é o conceito dominante na indústria, e o blockchain modular é essencialmente uma extensão do valor do Ethereum e uma tentativa de quebrar o triângulo impossível do blockchain, embora o design seja cheio de diversidade, mas também faça o construção mais complicada. E a construção modular porque o módulo tem uma variedade de opções, o risco de módulos diferentes serem uma caixa cega, como construir um sistema modular mais estável é o local que precisa de atenção. Impulsionados pela tendência modular, por outro lado, dezenas de Layer2 também reduzirão a liquidez novamente, e a comunicação e a segurança entre cadeias também serão o foco do futuro. A modularidade do Bitcoin também é a tendência recente e, com alguns esquemas ligeiramente viáveis, também pode ser apropriado prestar atenção.
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