模塊化區塊鏈:可插拔式解決性能瓶頸

區塊鏈技術的發展歷程中,單體架構的區塊鏈系統一直面臨着可擴展性的挑戰。模塊化區塊鏈作爲一種新型架構,通過將區塊鏈的不同功能分離成獨立模塊,爲解決這一問題提供了全新思路。

單體區塊鏈vs模塊化區塊鏈

單體區塊鏈如比特幣、以太坊等,獨立承擔着網路的各個層面功能,從數據存儲到交易驗證再到智能合約執行。以以太坊爲例,一條成熟的單體區塊鏈一般包含執行層、結算層、數據可用性層和共識層四個架構。

相比之下,模塊化區塊鏈將區塊鏈系統分解爲多個專門的組件或層次,每個組件負責處理特定的任務。這種專注使得模塊化區塊鏈在特定功能上能夠提供更優的性能和用戶體驗。

在節點架構方面,單體鏈依賴於全節點,而模塊化區塊鏈採用輕節點設計,顯著提高了交易速度和網路效率。模塊化區塊鏈的靈活性和協作性使其能夠將非核心功能外包給其他專家,形成協同效應,實現整體性能的提升。

模塊化如何解決"不可能三角"

區塊鏈的"不可能三角"指的是一個區塊鏈網路難以在安全性、去中心化性和可擴展性這三個核心屬性上同時達到最優狀態。模塊化區塊鏈通過將不同的功能分配給專門的模塊,解決了傳統公鏈在可擴展性和交易成本方面的挑戰。

模塊化區塊鏈的分層架構允許每一層針對特定需求進行優化。數據層可以專注於數據存儲和驗證,而執行層可以處理智能合約邏輯。這種分離不僅提升了性能和效率,還促進了不同區塊鏈間的互操作性。

模塊化區塊鏈的主要分類

模塊化區塊鏈可以從執行層、數據可用性層和共識層、結算層三個方面進行分類:

執行層 - Layer技術

Layer技術是區塊鏈架構中執行層的延伸,通過構建在底層區塊鏈之上的鏈下網路提升主鏈的可擴展性。Rollup技術是目前Layer最主流的解決方案,其核心理念是"鏈下執行,鏈上驗證"。

主流的Rollup技術包括:

• Optimistic Rollups:採用錯誤性證明機制,默認所有交易有效,通過挑戰期內的錯誤性證明確保網路公正性。

• ZK Rollups:採用有效性證明機制,要求所有交易在被接受前必須經過有效性證明,提供零錯誤的結算機制。

數據可用性層和共識層

Celestia

Celestia作爲模塊化區塊鏈領域先驅,本質是一個數據可用性層,爲dApps和Rollup的開發提供基礎。其創新技術包括:

• 糾刪碼技術:通過引入數據冗餘,確保在高達50%的數據丟失情況下也能完整恢復原始數據塊。

• 數據可用性抽樣(DAS):輕節點通過多輪隨機抽樣驗證區塊數據可用性,無需下載整個區塊數據。

EigenDA

EigenDA是EigenLayer上啓動的第一個主動驗證服務(AVS),爲Layer提供安全、高吞吐量和去中心化的數據可用性服務。它利用以太坊共識層的質押者作爲驗證者,避免了中心化服務商或自有代幣的信任風險。

Avail

Avail是Polygon團隊推出的模塊化區塊鏈項目,其核心架構包括Avail DA、Avail Nexus和Avail Fusion。Avail DA爲各條區塊鏈提供DA服務,Avail Nexus提供跨鏈消息傳遞協議,Avail Fusion引入多資產質押的POS共識。

結算層

Dymension

Dymension是基於Cosmos的模塊化區塊鏈平台,通過內置的可擴展性匯總技術爲RollApp的開發提供框架。其核心組成部分包括:

• RollApp:專用於特定應用程序的高性能模塊化區塊鏈。
• Dymension Hub:承擔共識層和結算層功能,爲RollApps提供最終的交易確認和結算服務。

Cevmos

Cevmos旨在爲EVM兼容的rollups提供結算層。作爲一個rollup,Cevmos上構建的所有rollup被稱爲結算rollup。Cevmos將數據發布到Celestia,並作爲結算層執行rollups證明。

比特幣生態的模塊化探索

比特幣網路作爲一個無狀態的非智能合約網路,其系統設計的不完善主要源於UTXO帳戶系統的局限性和非圖靈完備的腳本語言。因此,比特幣對模塊化的需求比以太坊更爲迫切。

Merlin

Merlin Chain作爲比特幣Layer網路,支持多種原生比特幣資產的同時兼容EVM。其功能圍繞ZK-Rollup網路、去中心化預言機網路和鏈上防欺詐展開。

B² Network

B² Network採用模塊化設計,由Rollup層負責執行、數據可用性層(B² Hub)負責存儲數據、B² Nodes進行鏈下驗證,最終結算層是比特幣主網。B² Hub作爲第一個比特幣模塊化的第三方DA層,有望成爲多個比特幣Layer的鏈下驗證層和DA層。

結語

模塊化區塊鏈技術代表了一種更加"靈魂化"的可插拔產品思路,爲構建下一代去中心化應用提供了堅實基礎。從以太坊生態到比特幣生態,模塊化技術已經在加密貨幣行業的各賽道中展露頭角。未來,模塊化區塊鏈將繼續推動技術進步,爲構建更加開放、靈活和安全的數字世界奠定基礎。