區塊鏈:模塊化和單體區塊鏈

區塊鏈世界正越來越多地轉向模塊化架構，以實現真正的可擴展性。即使是像以太坊這樣的區塊鏈，它曾經是完全單體的，也正在轉向模塊化設計，以克服單體區塊鏈設計帶來的挑戰。

在開始模塊化區塊鏈之前，讓我們先談談單體區塊鏈。

單體區塊鏈基礎知識：

要了解來自模塊化執行層的創新，我們首先需要了解單片區塊鏈如何管理計算和驗證。

區塊鏈依賴于執行交易并將它們聚合成一個塊的實體網絡，稱為塊生產者。如果沒有制衡機制，惡意區塊生產者可能會在區塊中包含無效交易。為了防止這種情況，區塊鏈依賴于其他節點的網絡來確定一個塊的有效性，然后再將其添加到他們的鏈版本中。

單片區塊鏈如何工作？

在單片鏈中，所有任務都在單個層或一組在同一層上運行的緊密耦合鏈上處理。后一個區別很重要：處理所有角色的互連區塊鏈網絡，例如Polkadot的平行鏈或Avalanche的子網，不符合模塊化架構的條件。

模塊化區塊鏈項目Avail推出數據證明橋:金色財經報道，模塊化區塊鏈項目Avail已推出“數據證明橋”（data attestation bridge），這是旨在降低以太坊Layer2與Layer3鏈成本的新產品，有助于保護鏈下數據安全。“數據證明橋”連接到以太坊，可以被使用以太坊作為基礎層的ZK Rollup與Optimistic Rollup。該數據證明橋通過Avail的鏈下數據可用性層在L2 Rollup數據和L1之間建立連接。[2023/7/7 22:24:05]

什么是單體區塊鏈架構？

上一節描述了工作量證明鏈上交易的工作流程，但它如何轉化為單體架構？以下是單片鏈上的節點為每筆交易所做的事情列表：

1.數據可用性

每個節點都持有整個區塊鏈的副本并存儲每筆交易。對等點始終可以從其他節點請求交易數據。

Matter Labs團隊推出模塊化工具包ZK Stack:金色財經報道，Matter Labs團隊宣布推出ZK Stack，這是一個模塊化工具包，用于在以太坊Layer 2解決方案zkSync Era之上構建超鏈網絡。開發人員表示，ZK Stack將給予開發者完全的主權。從選擇數據可用性模式開始，到使用您自己的實用代幣來分散排序器結束。該開源框架與EVM兼容、經過實戰測試且面向未來。[2023/6/27 22:03:06]

2.執行

所有節點重新執行交易以檢查有效性。在基于賬戶的區塊鏈上，節點執行交易以計算新的網絡狀態。

3.共識

節點同意為新塊處理哪些交易以及它們包含的交易的順序

4.結算

結算需要將交易永久提交到鏈的歷史記錄中。提議交易的節點必須以經濟利益為代價來對抗區塊的完整性。對于工作量證明區塊鏈，這個“權益”是挖掘新區塊所消耗的能量，而權益證明區塊鏈要求驗證者在區塊的有效性上質押代幣——這些代幣可以從試圖破壞的不良行為者那里沒收。將虛假或不準確的交易寫入鏈中

zkSync推出用于構建定制zkRollup的模塊化開源框架ZK Stack:6月26日消息，zkSync 宣布推出用于構建定制 zkRollup 的模塊化開源框架 ZK Stack。ZK Stack 將賦予開發人員完全的自主權，從選擇數據可用性模式到使用項目自己的 Token 去中心化排序器。[2023/6/26 22:01:16]

單片區塊鏈架構需要節點來執行所有這些角色。這不同于將執行與結算、共識和數據可用性分開的模塊化鏈。

什么是模塊化區塊鏈？

模塊化執行層負責處理事務和應用單獨的狀態轉換。

諸如燃料之類的區塊鏈將模塊化執行層定義為：為模塊化區塊鏈堆棧設計的可驗證計算系統。更具體地說，是利用模塊化區塊鏈實現數據可用性的欺詐或有效性可驗證區塊鏈。

Celestia 模塊化框架產品 Rollkit 推出比特幣 Rollup:3月9日消息，Celestia 旗下模塊化框架產品 Rollkit 宣布推出比特幣主權 Rollup，使用比特幣作為數據可用性層。

Rollkit 是由 Celestia 開發的新框架，于 2 月 21 日推出，旨在模塊化區塊鏈的不同組件，使開發人員能夠部署 Rollup，自定義和選擇數據可用性層作為區塊鏈數據的來源，以及處理交易的執行層。[2023/3/9 12:51:01]

與單體執行層相比，模塊化執行層提供了兩個核心優勢：

單片鏈將計算和驗證耦合在同一層，導致安全性低于標準且可擴展性有限。模塊化執行層通過解耦計算和驗證來避免這種情況，從而在規模上提供更強大的安全保證。

當涉及到它們可以支持的計算速度和多樣性時，單片鏈被鎖定在低效的技術中。另一方面，模塊化執行層可以專門設計用于優化高效計算。

Zilliqa將致力于模塊化網絡 計劃于2020年推出DEX:位于新加坡的區塊鏈項目Zilliqa（ZIL）將于2020年開始其模塊化網絡的工作，到今年年底，他們計劃在新的Zilliqa DEX交易所開放交易。Zilliqa總裁兼首席科學官Amrit Kumar表示：“2020年，我們的計劃是開始創建一個模塊化網絡和金融產品的開源平臺，以幫助改善支付和資產管理應用程序的互操作性。（Cryptonews）[2020/4/26]

模塊化區塊鏈如何工作？

模塊化區塊鏈按照模塊化原則運行，模塊化是指將系統分離為不同的組件，這些組件可以以各種方式組合以實現特定目標。模塊化組件可以被認為是樂高積木，可以組合形成不同的結構。

模塊化是基于專業化的：每個組件只能做一些事情，但必須把它們做好。

什么是模塊化區塊鏈架構？

模塊化區塊鏈可以設計為處理以下一項或多項任務：

執行：支持交易的執行，實現智能合約的部署和交互。

數據可用性：保證交易數據的可用性。

共識：就交易的內容和順序達成一致。

結算：提供一個用于完成交易、解決爭議、驗證證明以及在不同執行層之間架橋的層。

模塊化區塊鏈設計有什么好處？

模塊化區塊鏈設計具有以下優勢：可擴展性、靈活性和啟動新區塊鏈的能力。

1.可擴展性

區塊鏈三難困境指出，區塊鏈只能具有三種可能的品質中的兩種，但不能同時具有三種品質：去中心化、安全性和可擴展性。針對某些品質進行優化會導致在其他領域進行權衡，這就是擴展區塊鏈很困難的原因。

然而，當區塊鏈試圖在單個層下一次處理所有活動時，通常會出現擴展困難。將模塊化應用于區塊鏈可以提高規模，而不會引入不健康的信任假設。

例如，專注于執行的匯總提供了比常規鏈更大的可擴展性。盡管如此，他們還是依靠以太坊來實現共識和數據可用性，從而實現了高度的安全性。

2.推出新的區塊鏈

由于需要建立其安全屬性，因此啟動新的區塊鏈可能很困難。權益證明鏈可能需要建立廣泛的代幣分布以避免中心化風險，而工作量證明鏈可能需要吸引礦工以防止少數方控制網絡的哈希率。

但是，如果開發人員可以專注于最低限度，例如執行，并插入另一個模塊化區塊鏈組件來處理特定任務，例如安全性，會怎樣？通過利用模塊化設計，新的區塊鏈可以更快地啟動，而無需擔心架構的每個部分是否正確。

3.靈活性

模塊化提供了單片鏈根本無法提供的靈活性。比特幣對去中心化和安全性的關注自動排除了可擴展性，而高吞吐量鏈通常會在一定程度上權衡去中心化和安全性。

專門構建的模塊化鏈在權衡和設計實施方面提供了更大的靈活性。例如，模塊化區塊鏈系統可能包括專注于安全性和數據可用性的模塊化鏈，而其他則專注于執行。以下是兩者如何從模塊化設計中受益：

安全和數據可用性層受益于額外的可擴展性，因為事務是單獨處理的。它只需要強制執行鏈下執行的有效性并保證鏈下數據的可用性。這就是以太坊的可擴展性如何從使用匯總中受益。

通過利用父鏈的屬性，執行層從額外的安全性中受益。這就是第2層如何從以太坊的去中心化中受益。

結論。

通過采用在單一誠實少數假設下允許高安全性的設計，模塊化區塊鏈層能夠開發比單線程設計已經達到的性能更高的區塊鏈。

然而，除了計算與驗證分離帶來的可擴展性優勢外，可通過更多地關注頂層設計來進一步提高可擴展性。

在這一層提高計算的可擴展性和效率是構建更好區塊鏈的下一步。

目前正在開發的大部分模塊化執行層都使用以太坊作為母鏈，因此默認使用EVM作為執行環境。這相當于提高內燃機的能源效率的設計：對已經過時的技術進行增量改進。

實際上，模塊化堆棧開辟了更廣闊的設計空間，消除了模塊化執行層依賴低效EVM的需要。

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