模块化区块链怎样成为下一代Web3基本措施？

原文：《模块化区块链:驱策Web3生态进化的根底办法》

作家：Ray

概要

无庸质疑，模块化区块链将会成为下一轮周期的基修建施新叙事，但这并没有意味着单体区块链将会被庖代。相反，模块化区块链的繁华会成为驱策单体区块链的进化以及进步的主要助力。二者将会劣势互补地独特引领以及撑持下一个10亿级用户的Web3生态；

比拟于模块化区块链确切的定义，经过买卖以及区块数据感化以及领会模块化区块链的施行层、数据可用层、共鸣层以及结算层会孕育尤其直不雅的认得；

施行层充任了单体区块链买卖扩容，算计外包的尝试后行者。数据可用层没有仅是正在做区块链数据保存的降本增效，也完结共鸣层保险之下数据验证之后的可用性。共鸣层努力于复用去焦点化的力气，打造全新的去焦点化构建框架。结算层当中正在于优化完满账户物业以及买卖流水的匹配，做到二者之间的正确有关；

单体区块链的定义、繁华、优误差息争决规划

比特币的出生，记号着一种去焦点化电子现金系统的到来，人们经过它认得到了区块链本领的概念以及处事量证实的共鸣体制。随即，以太坊的呈现，算作一个天下算计机以及智能合约平台，其弱小的可编程性正在金融、外交以及玩耍等范畴呈现了广泛的远景。即使十多年的繁华历程中，区块链正在遍及水准以及本领沉淀方面都处于起步阶段，但毫无疑问，其潜力照旧是辽阔无比的。

常常状况下，咱们而今所战斗的公链均可以被统称为单体区块链。它们以每笔买卖为载体，经过区块保存合法无效的买卖纪录，并经过一定的共鸣体制完结去焦点化、无需信赖、弗成改动的散布式帐本收集。

单体区块链的特征是，它也许从钱包、利用、中间件到根底办法，全方位独立时建立齐全的生态系统，并且各方之间维持密切的联系，不过随着生态繁华以及隆盛，它又会呈现买卖阻滞，买卖老本升高，收集到场门槛过高和维护全网状态的老本推广等课题。当碰到高并发利用状况时，因为买卖吞吐量的限制，单体区块链常常会变得低廉且难以利用，用户感受也会受到很大作用。其余，随着区块链的不停增添，整体收集会呈现状态爆炸，维护收集的门槛没有仅进步，老本也不停推广。

为领会决单体区块链生存的课题，业内助士多年来，正在扩容、状态修剪等方面都施行了精深争论以及研究，个中席卷但没有仅限于状态通道、侧链、Rollup、轻节点、分片、模块化等本领。这些本领的争论以及开垦，不停地优化区块链的本领栈，并且进步区块链本领的遍及水准。

模块化区块链的定义及产物：

本体上，模块化区块链是经过围拢以及配合的思维，从新定义以及划分区块链的分层架构，并将其划分为分歧的模块。这些模块互相独立，也许根据须要施行改动以及扩充，并也许彼此配合。这种配合而成的模块化区块链没有仅也许选拔各方面机能，还也许满意各类化的利用场景。

往昔，站正在单体区块链的架构施行思虑，咱们风气对于其的拆分了局为：承载去焦点化利用的利用层，担任施行去焦点化利用智能合约逻辑的施行层，处置买卖无效性、买卖秩序以及区块变成的共鸣层，维护、保存买卖以及区块的数据层和施行点对于点广播通信的收集层。

对付模块化区块链的分层领会，极易以单体区块链的头脑先入为主，由此会形成没有少混合。此时，也许从用户的视角经过在运行的以太坊悲观Rollup的二层收集Arbitrum直不雅以及深切的领会。经过Arbitrum白皮书对于二层收集买卖流的阐述：也许分解，用户提交的买卖没有再直接与一层收集施行交互，转由二层收集的定序器施行网络以及批量处置，定序器将批量处置的多笔买卖原始数据收缩发送到一层收集，与此同时，也会对于批量处置的买卖施行排序，算计用户以及收集状态变化，然后将状态了局发送到一层收集施行结算。

二层收集的定序器对于买卖施行网络以及批量处置（施行层）二层收集收缩处置买卖以来发送到一层收集（数据可用层）

至于结算的买卖Arbitrum的区块欣赏器并没有做很好的一一对于联，此处咱们直接通Arbitrum官网摆设正在以太坊的智能合约动手，分解Delayed Inbox合约触及到结算相干的函数：sendL1FundedContractTransaction，当结算呈现翻脸的时分挪用；当结算没有翻脸的时分挪用Outbox合约的updateSendRoot。相干合约地方请查阅：https://developer.arbitrum.io/useful-addresses。

而今，咱们对付施行层、数据可用层、共鸣层以及结算层各自的功能以及影响有了清爽直不雅的认得。施行层是定序器对付买卖的批量处置、席卷原始买卖数据收缩以及状态的变化算计。结算层担任确认状态变化的最终性。数据可用层是一层收集对付施行层网络收缩的买卖数据的保存以及维护。至于共鸣层，保险的是施行层正在数据可用层以及结算层方面依附的安全性。

根据从上而下的定义，模块化区块链的层次组织以下图：

因为结算层触及到分歧施行层的买卖无效性证实妄图，比如悲观哄骗证实以及零学识证实，为此，咱们暂没有做进一步的领会。上面，咱们将直接领会模块化区块链常说的施行层、数据可用层、共鸣层这三个模块，注重正在它们繁华的背景，束缚的课题，和它们现在的繁华状况以及面临的寻衅。

施行层产物及项目

正在没有真正提出施行层产物以前，咱们时常听到一个词：以太坊杀手。这阐明区块链用户对付买卖吞吐量、买卖速率以及买卖老本等方面的机能须要以及以太坊供给的现状生存分明的没有匹配状况。为此，没有少新公链实验从单体区块链自己的买卖组织、区块妄图、共鸣体制以及收集广播体制施行研究以及争论，组织全新的高机能公链，去完结海量买卖吞吐量、加紧买卖速率以及昂贵的买卖老本。与此同时，以太坊的生态对付各类各式的本领以及产物规划都施行研究研发。时至今日，以Rollup为主体规划Layer2门路侵夺主导职位，个中哄骗证实的悲观Rollup的Optimism以及Arbitrum没有管正在项目构建、用户排斥以及存储都络续超过其他EVM兼容的新公链，其余，以零学识证实为主的ZKRollup（Starknet、Hermez、zkSync、Scroll、Taiko等）、以并行买卖为主的Fuel，AltLayer、Smooth等也正在各自的规划范畴连续进步。

随着Rollup等Layer2的健壮繁华，泛指这些Rollup以及并行买卖产物的施行层概念正式提出。固然，没有仅是以太坊，抑或是正在优化了TPS以及买卖老本的Solana、BNBChain、Cosmos、Aptos等公链，各自的官方或社区都提出自身的Rollup以及施行层产物。由此，咱们没有仅投入多链并存的时期，也投入多类施行层并存的场景。这也为开垦者、用户以及生态带来没有一律的课题：各自的施行层产物独立封锁，生态难以共享，用户正在互相之间操作老本深厚，开垦者构建以及经营时光周期以及老本低廉。为此，以Rollup算作办事的产物异样面世。比如Sovereigen Labs，Stackr Labs，Eclipse Builders，Dymension等。这些产物类比于施行层的Hub，将底本定位于二层收集的Rollup变化为Layer3，由此组织单Hub多Rollup的树枝型施行层。

因为扩容场景的史乘须要，施行层的产物研究以及研发多年，各自的规划正在这么多年都有取得远大攻破。正在他日的周期里，施行层的产物照旧有没有少尚未束缚在研究的课题：如去焦点化定序器、zkEVM以及并行买卖等。

数据可用层产物及项目

大数据时期以及云时期的到来，算作今生社会根底资源的数据，也许正在各类决议场景供给帮助以及撑持，其策略职位宛如往昔的煤油普通。当咱们提到区块链的数据时，常常指的是链上保存的各类买卖数据以及智能合约数据。这些数据保存办法以及传统的数据库有所分歧，从某种角度而言，区块链的数据保存办法是散布式的，即每个节点都要保存一份齐全的数据副本。当下，随着链上用户买卖数据的活泼和智能合约的隆盛，区块链数据正在线性增添的根底下面，呈现指数级推广的迹象。比特币收集从2016年55G的全网巨细，不断根据每年50G增添，不过正在2020年结束，其收集巨细的年增添量结束跃迁为60G，截止当下2023年2月，全网数据巨细是459G。

https://www.blockchain.com/explorer/charts/blocks-size

算作天下算计机以及智能合约平台，以太坊的全网数据远比聚焦正在支拨范畴的比特币要大很多。经过Etherscan也许看到，而今成为以太坊默认全节点至多须要800多G空间，成为以太坊Archive全节点至多须要13000G保存空间。

没有仅大伙的数据量混乱，并且大全体数据都是以非花样化的大局保存的，由此形成区块链数据的处置、索引以及盘诘难度极小。为此，站正在单体区块链的角度思虑，若何高效地、廉价地保存、赶快地处置以及支柱海量拜候区块链数据成为极端主要的争论方向。

早正在比特币白皮书提出之时，中本聪对付收集的状态爆炸做了事先的束缚规划：不同是Reclaiming Disk Space以及Simple Payment Verification（SPV）。Reclaiming Disk Space是禁止节点对付糜费的史乘数据施行修剪进而升高全网数据巨细，此规划正在特定水准也许升高维护老本以及到场门槛，不过因为全网数据体量的混乱，和账户模子的单体区块链，比如以太坊，维护的数据维度以及UTXO模子没有一律，直接合用水准会较为有限，但基于Reclaiming Disk Space的思路，以太坊社区延申以及寻求的规划是将账户状态从区块链结合进来的Stateless Ethereum规划，。SPV主假如倡始轻节点Merkle树验证区块链买卖数据的规划，正在完结收集的低到场门槛之外，保险买卖数据的无效性。因为SPV的轻节点单纯下载区块头信息施行验证，因而大概会收到币安登录地址哄骗性证实打击。为此，而今Celestia的联创Mustafa Al-Bassam、Mysten Labs的Alberto Sonnino以及Vitalik曾经正在2018年宣布《Fraud and Data Availability Proofs:Maximising Light Client Security and Scaling Blockchains with DishonestMajorities》提出哄骗性证实打击的束缚规划，正在此，单体区块链的数据可用性也许被领会为轻节点正在没有全面同步区块数据的基础之下，仅经过买卖Merkle树对付买卖数据的无效性验证。

对付模块化区块链的施行层而言，单体区块链的数据变化成为链上数据，施行层的买卖数据经过收缩保存成为链上数据其上的链下数据。链上数据对付链上数据没有仅有通例的保存盘诘等机能以及老本的直接要求，还会依附链上数据陪同币安官网入口的共鸣体制施行安全性保险。如许，正是施行层产物的繁华，丰硕了单体区块链的数据可用性，并扩充了数据可用层概念对于应的左右文。

正在连续往下以前，咱们必需邃晓，数据可用层以及数据保存层是没有能混合的概念。数据可用层夸大的是可用性，是以数据的无效性角度施行思虑。数据保存层更多是站正在算计机保存器的角度去定义数据的保存以及利用机能，更多的存眷是链上保存的老本用度、读写效用等。数据可用性一定是基于数据保存层耽误进去的概念，此处耽误的正是共鸣体制带来的可用性。换一种说法，Don’t Trust，Verify，此处的Verify对于应的便是数据可用性。

以太坊，算作而今施行层产物首选的数据可用层，因为其自身的Gas模子以及Calldata组织，生存以下分明的误差：1，数据的操作以及保存老本高；2，数据的保存容量有限；3，收集资源分配没有均。为此，以太坊经过EIP-4844的Proto-Danksharding、Data AvailabilitySampling（DAS）、Erasure Coding以及Proposer/Builder Separation等提出自身的数据分片以及状态扩容规划。他日，以太坊将引入新的Blob买卖类别以及极度数据层，正在保险数据可用性的基础之下，升高现在链上的动静保存老本。至于其他异常的DA产物，没有仅正在数据可用采样性、Erasure Coding等本领规划研究，也推广各自对付数据可用性范畴的争论攻破，比如Polygon Avail的Fast Sync本领以及Celestia的主权性以及互操作性。除了数据可用层的产物，正在现珍稀据保存层方面，咱们也也许看到有BNB生态新推出的保存侧链Greenfield，和Kvye以及Arweave等配合类产物。

共鸣层产物及项目

Not your keys, not your crypto。正在区块链收集，秘钥代表着数字物业的一切权。为了确保秘钥与数字物业对于应的一切权，区块链收集必需完结弱小的共鸣体制，以保险渊博的去焦点化水准以及安全性。共鸣体制保险的是契合单体区块链买卖花样的数据，比如比特币保险的是其上的买卖和买卖内置的剧本逻辑，以太坊保险的是EVM也许施行以及验证的买卖。没有仅如许，因为区块链天下生存两类拥有分明分裂的共鸣体制（PoW以及PoS），分歧单体区块链之间的分歧共鸣，是难以施行互操作贯串以及利用的。其它，即使是原生支柱多链互操作性的单体区块链，比如Cosmos以及Polkadot，即使一经正在买卖花样，抑或是共鸣体制方面也许完结兼容，但仍然生存共鸣体制难以共享利用的状况。

投入共鸣层产物以前，让咱们先领会以及纯熟PoW以及PoS的繁华以及当下环境。

PoW也许大略地领会为用物理天下的算力保险区块链收集的安全，其面临的最常见打击是51%算力打击以及双花打击，所以，只要收集的算力渊博混乱，收集的安全性才也许得以保险。良多新式的PoW公链，正在冷煽动阶段，因为早期算力的没有够，收集很轻易碰到安全课题。为此它们要末经过万古间高老本的算力积存，要末思虑借助比特币等传统PoW收集的挖矿算力选择异样的PoW算法施行毗连挖矿。因为区块链的算力本体是随着区块高度的推广而逐渐推广的，毗连挖矿/合并挖矿是经过加密经济激发体制租用算力，当两条公链好处重合匹配的时分，毗连挖矿/合并挖矿对付矿工而言是有排斥力的，不过，当新PoW公链以及比特币收集好处呈现辩论的时分，因为比特币收集并没有方法正在协议层面制伏矿工，因而，矿工普通会采用没有利于其他新PoW公链的动作。比如，正在很早往日Namecoin就经过以及比特币收集的算力施行毗连挖矿，因为毗连挖矿规划正在某些场景会形成两个收集的好处没有匹配，因而形成了Namecoin的潜伏告急。对付完结了智能合约功能的比特网侧链RSK而言，即使RSK正在与比特币收集的好处层面做了优化，不过其自身的迭代开垦都受限于比特网的非图灵齐备性，故而正在毗连挖矿方面的攻破是有限的。其它，对付Quai Network此类从妄图之初，原生地提出多链毗连PoW，正在算力层面施行抱团取暖。即便如许，Quai Network也仅仅是将共鸣的冷煽动老本施行均派罢了，也没法做到PoW共鸣体制的复用以及配合。

PoS共鸣体制的当中是运用权力损坏收集，权力的价值将确定收集的总体价值，只要渊博高价值的权力才华保险高价值的收集。而今盛行的PoS体制是基于PBFT变革的，本体照旧是权力的证实。常见的PoS收集有有名的Cosmos以及Polkadot。秉承着最小化信赖的体制，币安官网登录Cosmos算作Hub，是没有会积极干涉生态利用链的共鸣体制。Cosmos生态的利用链也许复用整体生态完满的开垦栈，不过，正在维护对于应利用链收集的时分，收集验证者集的创制以及维护是须要极高的门槛以及老本，这也是信赖以及安全的老本。没有少利用链普通会用空投排斥Cosmos验证者，供给高额的通胀惩罚激动验证者施行质押损坏收集。为削减共鸣体制的建立老本以及进步利用链的安全，Cosmos 2.0提出各类革新规划，比如，也许借用Cosmos为利用链施行安全共享ICS，也许为利用链施行共鸣共享的Space Mesh等。除此之外，Cosmos生态的Babylon也实验将比特币收集的PoW共鸣安全引入Cosmos生态用于保险利用链的安全。对付波卡而言，咱们都分解其贯串了极强的链上处置模子以及前沿的共鸣观念。也许这么领会，波***过平行链卡槽拍卖的体制，直接将共鸣体制的保险界限扩充到其他链的买卖。弗成承认，这些体制正在复用共鸣方面，是拥有超前的观念，然后因为链上处置的效用以及共鸣的强须要生存没有匹配，由此形成波卡平行链的淡出视野。

而今，让咱们回到合并之后PoS共鸣体制的以太坊。以太坊是极佳的共鸣层产物资源，多年的PoW沉淀繁华促进以太坊积存高额的价值，研究以及迭代多年的PoS体制，配上以太坊完满的智能合约平台，和兴旺繁华的以太坊施行层产物，促进将PoS以太坊算作新一代共鸣层产物的基础条件一经幼稚。咱们也许正在现有以太坊质押的逻辑根底下面，经过妄图正当无效的激发以及奖励体制，复用质押的以太坊，将此全体的以太坊损坏其他类别的收集，比如预言机收集、跨链桥收集等。这个中，EigenLayer正在此赛道施行了多年的争论，其迩来也揭晓对于应的白皮书，正式提出Restaking的概念，并从slashing体制形容自身收集的功能以及妄图。除此之外，短期炽热的以太坊震动性子押衍生品赛道产物，本体下面拥有大度质押的以太坊，一旦呈现适合的共鸣层产物，震动性子押衍生品赛道的产物都将也许无缝地算作共鸣供给者到场出去。

结语

今生软件开垦盛行面向办事的微办事架构，经过将利用法式拆分成为功能以及个性独立的办事，让每个办事自主地开垦、摆设以及运行，各个办事之间经过通信以及数据共享的办法施行精巧配合，以此完结更高的扩充性、精巧性以及可维护性。微办事架构的繁华在渐渐幼稚以及完满，即使正在尝试中还生存一些寻衅以及课题，如散布式事情、办事处置、安全性等方面，但随着本领的进一步幼稚以及体味的积存，这些课题都逐渐失去束缚。

模块化区块链，以及微办事架构有没有少如同之处，随着区块链的不停繁华，也将会成为区块链本领的主要方向。现在，施行层产物，正不停负担更多买卖算计的本能，正在用户数据、买卖数据等各项目标都博得卓绝的动机，数据可用层以及共鸣层正在各自的规划范畴不停前行，结算层的功能有待开垦，各自之间潜伏的精巧配合将会带来更多无限的潜力。他日，咱们有缘由置信，模块化区块链将会带来更多改革以及机遇，为驱策区块链本领的利用以及繁华做出主要奉献。

材料

https://developer.offchainlabs.com/docs/home

https://community.optimism.io/

https://starkware.co/starknet/

https://zksync.io/dev/

https://scroll.io/

https://taiko.xyz/

https://www.paradigm.xyz/2022/08/dasData Availability Sampling: From Basics to Open Problems

https://arxiv.org/abs/1809.09044Fraud and Data Availability Proofs: Maximising Light Client Security andScaling Blockchains with Dishonest Majorities

https://ethereum.org/en/developers/docs/data-availability/

https://ethresear.ch/t/the-stateless-client-concept/172/13

https://notes.ethereum.org/@vbuterin/proto_danksharding_faq