Modularität in einem Artikel verstehen: steckbare Lösungen für Leistungsengpässe bei der Blockchain

Geschrieben von: @twilight_momo

Mentor: @CryptoScott_ETH

Kurz zusammengefasst

1. Monolithische Blockchains sind für ihre Vollständigkeit bekannt und übernehmen unabhängig alle Aspekte des Netzwerks, von der Datenspeicherung bis zur Transaktionsüberprüfung usw. Modulare Blockchains, Durch die Trennung verschiedener Funktionen von Blockchains in unabhängige Module können Leistungsunterstützung und ein reibungsloses Benutzererlebnis für bestimmte Funktionen bereitgestellt und so das Problem des unmöglichen Dreiecks bis zu einem gewissen Grad gelöst werden.

2. Als erste Blockchain-Plattform, die Smart Contracts unterstützt, Äther bietet fruchtbaren Boden für modulares Design. Mit der Entwicklung der Blockchain-Technologie, das Bitcoin-Ökosystem hat außerdem begonnen, die Möglichkeit der Modularisierung durch das Hinzufügen neuer Module zu prüfen, um erweiterte Funktionen zu erreichen, wie etwa verbesserten Datenschutz, effizientere Transaktionsverarbeitung oder erweiterte Smart-Contract-Funktionen.

3. Die modulare Technologie stellt eine seelenbasiertere steckbare Produktidee . In Zukunft werden flexiblere und anpassbarere Blockchain-Lösungen entstehen, und verschiedene Dienste und Funktionen können wie Legosteine einfach ein- und ausgesteckt werden. Diese Flexibilität ermöglicht es Entwicklern, Blockchain-Lösungen basierend auf den Anforderungen spezifischer Anwendungsszenarien schnell zu erstellen und bereitzustellen.

1. Was ist eine modulare Blockchain?

Quelle: Celestia.org

Wenn wir über modulare Blockchain sprechen, müssen wir zunächst das Konzept verstehen Monolithische Blockchain . Monolithische Ketten wie Bitcoin und Ethereum sind für ihre Vollständigkeit bekannt und übernehmen unabhängig alle Aspekte des Netzwerks, von der Datenspeicherung über die Transaktionsüberprüfung bis hin zur Ausführung intelligenter Verträge. In diesem Prozess spielt die monolithische Kette die Rolle eines Generalisten und ist an allen Aspekten beteiligt.

Am Beispiel von Ethereum lässt sich eine ausgereifte einzelne Blockchain im Allgemeinen in vier Architekturen unterteilen:

• Ausführungsebene

• Siedlungsschicht

• Datenverfügbarkeitsschicht

• Konsensebene

Die folgende Abbildung erläutert die Rolle jeder Schicht der Architektur im Detail, indem sie die Buchhaltung auf der Blockchain mit einem Ballspiel vergleicht:

Durch diese Analogie können wir besser verstehen, wie die verschiedenen Architekturen der Blockchain zusammenarbeiten. Bei einer monolithischen Blockchain werden alle Funktionen zur Ausführung auf derselben Kette konzentriert, während modulare Blockchain ist eine neue Art von Blockchain-Architektur, die das Blockchain-System in mehrere spezialisierte Komponenten oder Schichten zerlegt, von denen jede für die Handhabung bestimmter Aufgaben wie Konsens, Datenverfügbarkeit, Ausführung und Abwicklung verantwortlich ist. Modulare Blockchain ist wie eine Gruppe von Spezialisten, die sich auf Deep Mining und technologische Innovation in ihren jeweiligen Bereichen konzentrieren. Dieser Fokus ermöglicht es modularen Blockchains, hervorragende Leistung und Benutzererfahrung in bestimmten Funktionen zu bieten. Beispielsweise können sie schnellere Transaktionsverarbeitungsgeschwindigkeiten zu geringeren Kosten bieten.

Bezüglich Knotenarchitektur Monolithische Ketten basieren auf vollständigen Knoten, die eine Kopie der gesamten Blockchain-Daten herunterladen und verarbeiten müssen. Dies stellt nicht nur hohe Anforderungen an Speicher- und Rechenressourcen, sondern begrenzt auch die Geschwindigkeit, mit der das Netzwerk erweitert werden kann. Im Gegensatz dazu verwenden modulare Blockchains ein leichtes Knotendesign, das nur Blockheaderinformationen verarbeitet, wodurch die Transaktionsgeschwindigkeit und die Netzwerkeffizienz erheblich verbessert werden.

Ein wesentlicher Vorteil modularer Blockchains ist ihre Flexibilität und Zusammenarbeit. Sie können nicht zum Kerngeschäft gehörende Funktionen an andere Experten auslagern, wodurch Synergien entstehen und eine deutliche Verbesserung der Gesamtleistung erreicht wird. Diese Designphilosophie ähnelt Legosteinen und ermöglicht es Entwicklern, verschiedene Module je nach Projektanforderungen frei zu kombinieren, um vielfältige Lösungen zu schaffen. Obwohl monolithische Ketten Vorteile in Bezug auf globale Kontrolle, Sicherheit und Stabilität bieten, stehen sie auch vor Herausforderungen in Bezug auf Skalierbarkeit, Schwierigkeiten bei der Aktualisierung und Anpassung an neue Anforderungen. Modulare Blockchains zeichnen sich durch ihre hohe Flexibilität und Anpassbarkeit aus und vereinfachen den Erstellungs- und Optimierungsprozess neuer Blockchains.

Allerdings steht die modulare Blockchain auch vor ganz eigenen Herausforderungen. Ihre komplexe Architektur erhöht den Arbeitsaufwand der Entwickler bei Design, Entwicklung und Wartung. Als aufstrebende Technologie wurde die modulare Blockchain noch keinen umfassenden Sicherheitstests und Marktschwankungen unterzogen, und ihre langfristige Stabilität und Sicherheit müssen noch weiter überprüft werden.

2. Warum brauchen wir eine modulare Blockchain?

Warum hat die modulare Blockchain-Technologie so viel Aufmerksamkeit erhalten und wird als zukünftiger Trend vorhergesagt? Dies hängt eng mit der berühmten Theorie des unmöglichen Dreiecks im Blockchain-Bereich zusammen.

Quelle: Chainlink

Das unmögliche Dreieck der Blockchain bezieht sich auf die Schwierigkeit für ein Blockchain-Netzwerk, gleichzeitig optimale Bedingungen für die drei Kernattribute Sicherheit, Dezentralisierung und Skalierbarkeit zu erreichen.

• Skalierbarkeit konzentriert sich auf die Fähigkeit des Netzwerks, eine große Anzahl von Transaktionen zu verarbeiten und einen effizienten und kostengünstigen Betrieb aufrechtzuerhalten, wenn die Anzahl der Benutzer und Transaktionen wächst. Dies wird normalerweise in TPS (Transaktionen pro Sekunde) und Latenz (der Zeit, die für die Bestätigung einer Transaktion benötigt wird) gemessen.

• Sicherheit bezieht sich auf die Kosten und Schwierigkeiten beim Schutz des Blockchain-Netzwerks vor Angriffen. Beispielsweise erfordert der POW-Mechanismus von Bitcoin, dass Angreifer über mehr als 51% der Rechenleistung des gesamten Netzwerks verfügen, während der POS-Mechanismus von Ethereum mehr als ⅓ der Knoten erfordert, um zu kollaborieren.

• Dezentralisierung beschreibt, dass der Betrieb des Netzwerks nicht auf einem einzigen zentralen Knoten basiert, sondern auf viele Knoten verteilt ist. Je mehr Knoten vorhanden sind und je breiter die geografische Verteilung ist, desto höher ist der Dezentralisierungsgrad des Netzwerks.

Die Kernidee des unmöglichen Dreiecks besteht darin, dass es für ein Blockchain-System schwierig ist, die beste aller drei Eigenschaften zu erreichen. Beispielsweise weisen Bitcoin und Ethereum unter vielen öffentlichen Ketten aufgrund ihrer breiten Knotenverteilung und ausreichenden Anzahl von Knoten eine herausragende Leistung in Bezug auf Dezentralisierung und Sicherheit auf. Sie opfern jedoch ein gewisses Maß an Skalierbarkeit, was zu langsameren Transaktionsgeschwindigkeiten und höheren Transaktionsgebühren führt: Die Blockzeit von Bitcoin beträgt etwa 10 Minuten, die TPS von Ethereum etwa 13, und wenn das Transaktionsvolumen ansteigt, können die Transaktionsgebühren von Ethereum Hunderte von Dollar betragen.

In diesem Zusammenhang ist die modulare Blockchain-Technologie entstanden. Sie löst die Herausforderungen der Skalierbarkeit und der Transaktionskosten traditioneller öffentlicher Ketten, indem sie spezialisierten Modulen unterschiedliche Funktionen zuweist. Beispielsweise sind das Lightning Network von Bitcoin und die Rollup-Technologie von Ethereum beides Ausprägungen des modularen Denkens.

Der Vorteil der modularen Blockchain liegt in ihrer mehrschichtigen Architektur, die es ermöglicht, jede Schicht für spezifische Anforderungen zu optimieren. Die Datenschicht kann sich auf die Datenspeicherung und -überprüfung konzentrieren, während die Ausführungsschicht die Smart-Contract-Logik handhaben kann. Diese Trennung verbessert nicht nur Leistung und Effizienz, sondern fördert auch die Interoperabilität zwischen verschiedenen Blockchains und bietet eine Grundlage für den Aufbau eines offenen und vernetzten Ökosystems.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die modulare Blockchain-Technologie eine neue Möglichkeit bietet, die Einschränkungen traditioneller öffentlicher Ketten zu überwinden. Sie erreicht eine höhere Skalierbarkeit und niedrigere Transaktionskosten bei gleichzeitiger Beibehaltung von Dezentralisierung und Sicherheit, was für die weitverbreitete Anwendung und langfristige Entwicklung der Blockchain-Technologie weitreichende Bedeutung hat.

3. Modulare Blockchain-Track-Projektanalyse

Modulare Blockchains können je nach ihren architektonischen Merkmalen in verschiedene Typen unterteilt werden. Unter diesen Typen werden die Datenverfügbarkeitsschicht und die Konsensschicht aufgrund ihrer engen gegenseitigen Abhängigkeit häufig als einheitliches Ganzes konzipiert. Dies liegt daran, dass ein Knoten, wenn er Transaktionsdaten empfängt, normalerweise auch die Reihenfolge der Transaktionen bestimmt, was den Kern der Blockchain-Sicherheit und Unveränderlichkeit darstellt.

Basierend auf diesem Designprinzip können wir verschiedene Projekte der modularen Blockchain aus drei Blickwinkeln verstehen: Ausführungsebene, Datenverfügbarkeitsebene, Konsensebene und Abwicklungsebene.

3.1 Ausführungsschicht

Die Layer-2-Technologie ist als Erweiterung der Ausführungsschicht in der Blockchain-Architektur eine Manifestation des Konzepts der modularen Blockchain. Sie zielt darauf ab, die Skalierbarkeit der Hauptkette zu verbessern, indem Off-Chain-Netzwerke, -Systeme oder -Technologien auf der zugrunde liegenden Blockchain aufgebaut werden.

Layer-2-Lösungen ermöglichen eine schnellere und kostengünstigere Transaktionsverarbeitung bei gleichzeitiger Wahrung der Sicherheit und Dezentralisierung der zugrunde liegenden Blockchain. Laut dem von @0x ning erstellten Dune-Dashboard ist ersichtlich, dass der durchschnittliche Gasverbrauch für die Layer-2-Verifizierung und -Liquidation im Ethereum-Ökosystem weniger als 10% beträgt, was den Benutzern erhebliche Transaktionskosten erspart.

Quelle: https://dune.com/0xning/ethereum-gas-war

Die Rollup-Technologie ist derzeit die gängigste Lösung für Layer 2. Ihr Kernkonzept ist die Off-Chain-Ausführung und On-Chain-Verifizierung. Sie führt Berechnungen und andere Aufgaben Off-Chain durch und lädt die Anrufdaten dann zurück ins Hauptnetzwerk hoch.

Off-Chain-Ausführung

Beim Rollup-Modell werden Transaktionen außerhalb der Blockchain ausgeführt, und die zugrunde liegende Blockchain ist nur für die Überprüfung von Transaktionsnachweisen in Smart Contracts und die Speicherung von Rohtransaktionsdaten verantwortlich. Dieses Design reduziert die Rechenlast der Hauptkette erheblich und verringert den Speicherbedarf, wodurch eine effizientere Transaktionsverarbeitung ermöglicht wird.

Um die Kosten weiter zu senken, verwendet Rollup eine Transaktionsverpackungstechnologie. Sie kann mit der Containerisierung von Waren in der Logistik verglichen werden. Wenn jeder Artikel einzeln versendet wird, entstehen hohe Versandkosten. Die Rollup-Technologie reduziert die Kosten jeder Transaktion erheblich, indem mehrere Transaktionen zusammen verpackt werden und nur ein Transport erforderlich ist.

On-Chain-Verifizierung

Die On-Chain-Verifizierung ist der Schlüssel zur Sicherheit von Layer-2-Netzwerken. Layer-2-Netzwerke müssen kryptografische Beweise bereitstellen, um mögliche Unstimmigkeiten in der zugrunde liegenden Blockchain zu lösen. Derzeit sind die beiden gängigen Beweismechanismen der Betrugsnachweis und der Gültigkeitsnachweis, die jeweils Optimistic Rollups und ZK Rollups unterstützen.

Betrugsnachweise für optimistische Rollups

Optimistic Rollups geht von der optimistischen Annahme aus, dass alle Transaktionen standardmäßig gültig sind, sofern es keine eindeutigen Beweise für einen Fehler gibt. Dieses Modell basiert auf Fehlernachweisen (Betrugsnachweisen) während des Anfechtungszeitraums, und jeder Netzwerkteilnehmer kann Beweise einreichen, um den Status des Smart Contracts anzufechten und so die Fairness und Transparenz des Netzwerks sicherzustellen.

Laut L2 BEAT-Daten gibt es derzeit 16 Layer 2s, die den Optimistic Rollups-Mechanismus verwenden, wie z. B.: Arbitrum, OP, Base, Blast usw.

Quelle: l2 beat.com

Gültigkeitsnachweis für ZK-Rollups

Im Gegensatz zu Optimistic Rollups verfolgt ZK Rollups einen vorsichtigeren Ansatz und verlangt, dass die Gültigkeit aller Transaktionen nachgewiesen wird, bevor sie akzeptiert werden. Dieser Nachweismechanismus ähnelt einem Verifizierungsprozess und stellt sicher, dass jede Transaktion und Berechnung im Layer-2-Netzwerk korrekt ist. Kurz gesagt ist der Gültigkeitsnachweis der Eckpfeiler von ZK-Rollups, der erfordert, dass jeder Transaktionsstapel von entsprechenden Nachweisen begleitet wird, wodurch sichergestellt wird, dass die Smart Contracts auf der zugrunde liegenden Blockchain Statusänderungen verifizieren und genehmigen können. Für Verifizierungsknoten bietet ZK Rollups einen fehlerfreien Abwicklungsmechanismus, da jede Transaktion eine strenge Gültigkeitsüberprüfung bestehen muss.

Laut L2 BEAT-Daten gibt es derzeit 11 Layer 2s, die den ZK-Rollups-Mechanismus verwenden, wie etwa Linea, Starknet, zkSync usw.

Quelle: l2 beat.com

3.2 Datenverfügbarkeitsschicht und Konsensschicht

3.2.1 Celestia

Als Pionier auf dem Gebiet der modularen Blockchain ist Celestia im Wesentlichen eine Datenverfügbarkeitsschicht, die eine solide Grundlage für die Entwicklung von dApps und Rollups bietet. Durch die Bereitstellung auf der Datenverfügbarkeits- und Konsensschicht von Celestia können sich Anwendungsentwickler auf die Optimierung der Ausführungslogik konzentrieren und die Komplexität der Datenverfügbarkeit und Konsensmechanismen Celestia überlassen.

Das Architekturdesign von Celestia bietet eine Vielzahl von Lösungen für die modulare Erweiterung. Die Architektur umfasst hauptsächlich die folgenden drei Typen:

1. Sovereign Rollup : Celestia stellt die Datenverfügbarkeits- und Konsensschicht bereit, während die Abwicklungsschicht und die Ausführungsschicht unabhängig von ihren jeweiligen souveränen Ketten implementiert werden.

2. Abrechnungs-Rollup ( wie das Cevmos-Projekt): Basierend auf der von Celestia bereitgestellten DA- und Konsensschicht bietet Cevmos Dienste auf der Abwicklungsschicht, während die Anwendungskette die Rolle der Ausführungsschicht übernimmt.

3. Celestium : Die Datenverfügbarkeitsschicht wird von Celestia verwaltet, die Konsensschicht und die Abwicklungsschicht basieren auf dem leistungsstarken Netzwerk von Ethereum und die Anwendungskette konzentriert sich weiterhin auf die Ausführungsschicht.

Celestia nutzt eine Reihe innovativer Technologien, um die Kosten für die Datenspeicherung deutlich zu senken und die Speichereffizienz zu optimieren.

Erasure-Coding-Technologie

Eine der Innovationen von Celestia ist die Anwendung von Erasure Codes. In dem von Mustafa Albasan (einem der Gründer von Celestia) und Vitalik Buterin gemeinsam verfassten Artikel Data Availability Sampling and Fraud Proofs wird eine neue Architekturidee vorgeschlagen, bei der Full Nodes für die Blockproduktion verantwortlich sind, während Light Nodes für die Blockverifizierung zuständig sind. Die Erasure-Code-Technologie führt Redundanz während der Datenübertragung ein, um sicherzustellen, dass der ursprüngliche Datenblock selbst bei einem Datenverlust von bis zu 50% vollständig wiederhergestellt werden kann.

Dieser Mechanismus bedeutet, dass Blockproduzenten nur 50% der Blockdaten im Netzwerk veröffentlichen müssen, um eine 100%-Verfügbarkeit der Blockdaten sicherzustellen. Wenn ein böswilliger Produzent versucht, 1% der Blockdaten zu manipulieren, muss er tatsächlich die gesamten 50% der Daten manipulieren, was die Kosten für den böswilligen Akteur erheblich erhöht.

Stichprobennahme zur Datenverfügbarkeit

Celestia löst das Skalierbarkeitsproblem der Blockchain durch die Einführung der Data Availability Sampling (DAS)-Technologie. Der DAS-Workflow umfasst die folgenden wichtigen Schritte:

1. Zufallsstichproben : Leichte Knoten führen mehrere Runden zufälliger Stichprobenentnahmen an Blockdaten durch und fordern jedes Mal nur einen kleinen Teil der Blockdaten an.

2. Steigern Sie schrittweise Ihr Selbstvertrauen : Je mehr Runden ein Light Node an Sampling durchführt, desto größer wird sein Vertrauen in die Verfügbarkeit der Daten.

3. Erreichen der Vertrauensschwelle : Sobald ein Lichtknoten durch Sampling ein voreingestelltes Konfidenzniveau (z. B. 99%) erreicht, betrachtet er die Daten des Blocks als verfügbar.

Dieser Mechanismus ermöglicht es Light Nodes, die Verfügbarkeit von Blockdaten zu überprüfen, ohne die gesamten Blockdaten herunterzuladen, wodurch die Integrität und Verfügbarkeit von Blockchain-Daten sichergestellt wird. Celestia konzentriert sich auf die Bereitstellung von Datenverfügbarkeit statt auf den Ausführungsstatus, was die Blockproduktivität verbessert. Jeder Block hat mehr Platz und kann mehr abgetastete Daten aufnehmen, wodurch die TPS (Transaktionen pro Sekunde) deutlich verbessert werden.

3.2.2 EigenLayer

EigenDA ist ein sicherer, hochleistungsfähiger und dezentraler Datenverfügbarkeitsdienst und der erste aktive Verifizierungsdienst (AVS), der auf EigenLayer gestartet wurde. AVS kann als Knotenbetreiber verstanden werden, der zu den Tausenden von Knotenbetreibern auf Ethereum gehört. Auf der Grundlage ihrer Hauptaufgabe (verantwortlich für die Ethereum-Konsensverifizierung) übernehmen sie einige zusätzliche private Arbeiten (Bedienung von Rollup und anderen Netzwerken mit Konsensverifizierungsanforderungen), um zusätzliches Einkommen zu erzielen. Mit der Zunahme der Anzahl der Ethereum-Restakings und dem Beitritt weiterer AVS zum EigenLayer-Ökosystem in der Zukunft können Rollups niedrigere Transaktionskosten und eine höhere Sicherheitskompositionsfähigkeit im EigenLayer-Ökosystem erzielen.

EigenLayer ist ein auf Ethereum basierendes Re-Staking-Protokoll. Es verwendet die Staker der Ethereum-Konsensschicht als Validierer, wodurch ein Teil der Sicherheit von Ethereum genutzt wird, um das Vertrauensrisiko zentralisierter Dienstanbieter oder ihrer eigenen Token zu vermeiden und so die Entwicklungsschwelle für andere Projekte zu senken. Gleichzeitig stärkt es auch das Vertrauensnetzwerk von Ethereum und erhöht den Wert und Einfluss von Ethereum.

In Bezug auf die Architektur verwendet EigenDA die ZK-Technologie, um die von Layer 2 übermittelten Statusdaten zu überprüfen, und das EigenDA-Netzwerk, dessen Konsenssicherheit durch Restaking ETH gewährleistet wird, ist für die Endgültigkeit verantwortlich. Schließlich werden die Statusdaten von Layer 2 übermittelt und im Ethereum-Mainnet gespeichert. Daher entspricht EigenDA einem Subunternehmer für die Überprüfung und Endgültigkeit des DA-Dienstes des Ethereum-Mainnets und nicht einem Konkurrenten wie Celestia.

3.2.3 Verfügbar

Avail ist ein modulares Blockchain-Projekt, das vom Polygon-Team im Juni 2023 angekündigt wurde. Es wurde im März dieses Jahres von Polygon abgespalten und als unabhängiges Unternehmen betrieben. Avail läuft derzeit im Testnetz und hat gerade eine von Dragonfly und Cyber Fund geleitete Finanzierungsrunde der Serie A in Höhe von $43 Millionen abgeschlossen.

Die Kernarchitektur von Avail besteht hauptsächlich aus drei Teilen: Avail DA, Avail Nexus und Avail Fusion. Avail DA ist eine modulare Datenverfügbarkeitsschicht, die DA-Dienste für verschiedene Blockchains bereitstellt, genau wie Celestia. Avail Nexus ist ein standardisiertes Cross-Chain-Messaging-Protokoll, ähnlich dem Cosmos IBC-Protokoll, das eine gleichwertige Interoperabilität zwischen verschiedenen Cross-Chains bietet. Avail Fusion führt einen Multi-Asset-Pledge-POS-Konsens ein, mit dem Ziel, sichere Konsensgarantien für das gesamte Avail-Netzwerk bereitzustellen.

In technologischer Hinsicht verwendet Avail DA Kate-Polynom-Commitments, um Betrugsnachweise zu vermeiden, muss nicht davon ausgehen, dass die meisten Knoten ehrlich sind, und verlässt sich nicht auf vollständige Knoten, um Daten verfügbar zu machen. Dies unterscheidet sich von der Celestia-Architektur, die auf Betrugsnachweisen basiert, sodass auf technischer Ebene ein wesentlicher Unterschied zwischen beiden besteht.

Mit dem Aufkommen modularer Blockchain-Projekte zur Datenverfügbarkeit wie Celestia und Avail wird der modulare DA-Krieg immer intensiver, und die Funktionalität von Ethereum als DA-Schicht wird ebenfalls umgeleitet. In Zukunft ist es sehr wahrscheinlich, dass es eine starke Wettbewerbslandschaft mit einem Super und vielen geben wird.

3.3 Siedlungsschicht

3.3.1 Dynamisch

Dymension ist eine modulare Blockchain-Plattform auf Basis von Cosmos, die durch integrierte Rollup-Technologie mit Skalierbarkeit ein kompaktes Framework für die RollApp-Entwicklung bietet. In der Dymension-Architektur können sich Entwickler auf die Implementierung der Geschäftslogik konzentrieren und das Rollup Development Kit (RDK) und eine dedizierte Abwicklungsschicht verwenden, um Rollups schnell für bestimmte Anwendungen bereitzustellen.

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

RollApp ist eine Fusion aus Rollup und App. Es handelt sich um eine leistungsstarke modulare Blockchain, die für bestimmte Anwendungen auf Dymension bestimmt ist. RollApp kann in vielen Formen präsentiert werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf dedizierte Layer-2-Lösungen für dezentrale Anwendungen wie DeFi-Plattformen, Web3-Spiele, NFT-Handelsmärkte usw.

In RollApp spielt der Sequencer eine Schlüsselrolle bei der Überprüfung, Sortierung und Verarbeitung lokaler Transaktionen. Nachdem der Block verpackt wurde, werden die Daten an den Peer-Full-Node übergeben und in der Kette an das von RollApp ausgewählte Datenverfügbarkeitsnetzwerk wie Celestia veröffentlicht. Nach Erhalt einer Antwort von Celestia sendet der Sequencer seinen Statusstamm zur Konsensbildung und -abwicklung an den Dymension Hub.

Als Zentrum des gesamten Ökosystems übernimmt Dymension Hub die Funktionen der Konsensschicht und der Abwicklungsschicht. Es empfängt den Statusstamm von RollApp und bietet endgültige Transaktionsbestätigungs- und Abwicklungsdienste für RollApps.

Durch dieses Design kann Rollup die Aufgaben des Konsenses und der Abwicklung an Dymension Hub delegieren und die Aufgaben der Datenspeicherung und -überprüfung an DA-Netzwerke wie Celestia delegieren. Auf diese Weise kann Rollup die wirtschaftliche Sicherheit dieser beiden Netzwerke teilen und sich gleichzeitig auf die Verbesserung der Ausführungseffizienz und der Benutzererfahrung der Anwendung selbst konzentrieren.

3.3.2 Cevmos

Cevmos, dessen Name Celestia, EVMos und CosmOS kombiniert, zielt darauf ab, eine Abwicklungsschicht für EVM-kompatible Rollups bereitzustellen.

Da Cevmos selbst ein Rollup ist, werden alle darauf aufbauenden Rollups zusammenfassend als Settlement-Rollups bezeichnet. Jedes Rollup stellt bestehende Rollup-Verträge und -Anwendungen auf Ethereum über eine minimierte bidirektionale Vertrauensbrücke mit dem Cevmos-Rollup bereit, wodurch der Migrationsaufwand reduziert wird. Rollups auf Cevmos veröffentlichen Daten an Cevmos, das die Daten dann bündelt und an Celestia veröffentlicht. Genau wie Ethereum führt Cevmos Rollup-Proofs als Settlement-Schicht durch.

4. Modulare Blockchain im Bitcoin-Ökosystem

Mit dem Effekt der Vermögensbildung durch das Ordinals-Protokoll und der Genehmigung des Bitcoin-ETF sind mehrere günstige Faktoren zusammengekommen, die dem Bitcoin-Ökosystem neue Vitalität verleihen. Die Aufmerksamkeit der Märkte wurde schnell auf das Bitcoin-Ökosystem gelenkt, und auch institutionelle Anleger flossen in diesen Bereich, was ihr Vertrauen und ihre Erwartungen hinsichtlich der zukünftigen Entwicklung des Bitcoin-Ökosystems zeigt.

In diesem Zusammenhang boomt die Bitcoin Layer 2-Technologie, es entstehen zahlreiche technische Lösungen, die ein diversifiziertes und lebendiges Technologie-Ökosystem bilden. Es sind verschiedene innovative Lösungen entstanden, die gemeinsam die Erweiterung und Optimierung des Bitcoin-Netzwerks vorantreiben.

Obwohl in der Branche noch kein einheitlicher Konsens über die genaue Definition von Bitcoin Layer 2 erzielt wurde, basiert dieser Artikel auf dem Konzept der modularen Blockchain von Ethereum und untersucht die Möglichkeiten und Methoden zum Aufbau von Bitcoin Layer 2 aus einer modularen Perspektive.

4.1 Warum braucht Bitcoin Modularität?

Das Ethereum-Netzwerk ist für seine Turing-vollständige Smart-Contract-Funktionalität bekannt, die historische Zustände speichern und verifizieren kann und so komplexe dezentrale Anwendungen (DApps) unterstützt. Im Gegensatz dazu ist das Bitcoin-Netzwerk ein zustandsloses, nicht-intelligentes Vertragsnetzwerk, und seine Unvollkommenheiten im Systemdesign sind hauptsächlich auf zwei Aspekte zurückzuführen:

1. Einschränkungen des UTXO-Kontosystems

In der Blockchain-Welt gibt es zwei Hauptmethoden zur Datenspeicherung: das Konto-/Balance-Modell und das UTXO-Modell. Das von Bitcoin verwendete UTXO-Modell steht in starkem Kontrast zum Konto-/Balance-Modell von Ethereum.

Obwohl Benutzer im Bitcoin-System Kontostände in ihren Wallets sehen, gibt es im von Satoshi Nakamoto entwickelten Bitcoin-System tatsächlich kein Konzept des Kontostands. Der sogenannte Bitcoin-Kontostand ist eigentlich ein Konzept, das aus der Wallet-Anwendung auf Basis von UTXO abgeleitet wurde. UTXO steht für nicht ausgegebene Transaktionsausgaben, die den Kern der Generierung und Verifizierung von Bitcoin-Transaktionen bilden. Jede Bitcoin-Transaktion besteht aus Eingaben und Ausgaben. Jede Transaktion verbraucht (gibt aus) eine oder mehrere Eingaben und generiert neue Ausgaben. Diese neu generierten Ausgaben werden dann zu neuen UTXOs, die darauf warten, von zukünftigen Transaktionen verbraucht zu werden.

Als minimalistische technische Architektur für die Übertragung und Abwicklung von Vermögenswerten lässt sich das UTXO-Modell nur schwer erweitern, um komplexe Funktionen wie Smart Contracts zu unterstützen.

2. Nicht-Turing-vollständige Skriptsprachen

Die Skriptsprache von Bitcoin unterstützt nicht alle Arten von Berechnungen und ist aufgrund fehlender Schleifen und bedingter Kontrollanweisungen nicht Turing-vollständig. Obwohl diese Funktion dazu beiträgt, Hackerangriffe zu reduzieren und die Netzwerksicherheit zu verbessern, begrenzt sie auch die Fähigkeit von Bitcoin, komplexe Smart Contracts auszuführen.

Aufgrund des unvollkommenen Designs des Bitcoin-Systems muss es für komplexere Funktionen auf externe modulare Erweiterungen zurückgreifen. In dieser Hinsicht ist der Bedarf von Bitcoin an Modularisierung zweifellos dringender als der von Ethereum. Die Ausführungsschicht, die Datenverfügbarkeitsschicht, die Konsensschicht und die kettenübergreifende Interoperabilitätsschicht in seinem Ökosystem müssen alle gekapselt und modular erweitert werden.

4.2 Analyse modularer Projekte im Bitcoin-Ökosystem

4.2.1 Ausführungsschicht – Bitcoin-Schicht 2

Merlin

Merlin Chain hat derzeit den höchsten TVL im Bitcoin Layer 2-Track, der Milliarden von Dollar erreicht, und kann als das attraktivste Projekt im Bitcoin-Ökosystem bezeichnet werden. Als Bitcoin Layer 2-Netzwerk unterstützt Merlin Chain eine Vielzahl nativer Bitcoin-Assets und ist gleichzeitig mit EVM kompatibel, was seine doppelte Berücksichtigung des Bitcoin-Ökosystems und des Ethereum-Ökosystems zeigt.

Quelle: https://defillama.com/chain/Merlin

Die Funktionalität von Merlin dreht sich um ZK-Rollup-Netzwerke, dezentrale Oracle-Netzwerke und On-Chain-Betrugsprävention.

ZK-Rollup-Netzwerk

Das Herzstück von ZK-Rollups ist die Verwendung von Zero-Knowledge-Beweisen, einer kryptografischen Methode, die es einer Partei (dem Beweiser) ermöglicht, einer anderen Partei (dem Prüfer) die Richtigkeit einer Aussage zu beweisen, ohne dabei andere Informationen preiszugeben als den Beweis der Richtigkeit der Aussage.

Merlin Chain verarbeitet und berechnet Transaktionen außerhalb der Kette, um hohe Transaktionsgebühren und Netzwerküberlastungen im Bitcoin-Netzwerk zu vermeiden. Gleichzeitig kann ZK-Rollup mehrere Transaktionsnachweise in Stapel komprimieren, und die Bitcoin-Hauptkette muss nur einen einzigen Nachweis überprüfen, der mehrere Transaktionen bündelt, was die Arbeitslast der Hauptkette erheblich reduziert und die Transaktionseffizienz verbessert.

Dezentrales Oracle-Netzwerk

Merlins dezentrales Oracle-Netzwerk entspricht der Rolle des DAC (Data Availability Committee), um zu überprüfen und sicherzustellen, dass der Sortierer die vollständigen DA-Daten wahrheitsgemäß außerhalb der Kette veröffentlicht hat. Die Dezentralisierung des Oracle-Netzwerks liegt darin, dass es die Form eines POS annimmt. Jeder, der genügend Vermögenswerte verpfändet, kann einen Oracle-Knoten betreiben. Dieser Pfandmechanismus ist sehr flexibel und unterstützt Vermögenswerte wie BTC und MERL sowie Proxy-Pledges ähnlich wie Lido.

On-Chain-Betrugsprävention

Merlin führte die Idee von BitVM ein und übernahm auch den optimistischen ZK-Rollup-Mechanismus. Dies kann einfach so verstanden werden, dass davon ausgegangen wird, dass alle ZK-Proofs vertrauenswürdig sind, und der Betreiber nur bestraft wird, wenn ein Fehler auftritt. Da die Überprüfung im Bitcoin-Mainnet, in der Bitcoin-Kette, durchgeführt wird, ist es aufgrund technischer Einschränkungen unmöglich, ZK-Proof vollständig zu überprüfen, und nur ein bestimmter Schritt des ZK-Proof-Berechnungsprozesses kann unter besonderen Umständen überprüft werden. Daher können die Leute nur darauf hinweisen, dass in einem bestimmten Berechnungsschritt von ZKP während des Off-Chain-Überprüfungsprozesses ein Fehler vorliegt, und dies durch Betrugsnachweise anfechten.

4.2.2 Datenverfügbarkeitsschicht Konsensschicht

B² Netzwerk

Das B²-Netzwerk ist modular aufgebaut, wobei die Rollup-Schicht (ZK-Rollup) für die Ausführung, die Datenverfügbarkeitsschicht (B² Hub) für die Datenspeicherung und B²-Knoten für die Off-Chain-Verifizierung zuständig sind. Die letzte Abwicklungsschicht ist das Bitcoin-Mainnet.

Die ZK-Rollup-Schicht von B² Networks verwendet die zkEVM-Lösung, die für die Ausführung von Benutzertransaktionen innerhalb des Netzwerks der zweiten Schicht und die Ausgabe zugehöriger Nachweise verantwortlich ist. Die Rollup-Schicht ist für die Übermittlung und Verarbeitung von Benutzertransaktionen verantwortlich, während die DA-Schicht für die Speicherung von Kopien der aggregierten Daten und die Überprüfung zugehöriger Zero-Knowledge-Nachweise verantwortlich ist.

Quelle: https://docs.bsquared.network

B² Hub ist ein außerhalb der Blockchain aufgebautes DA-Netzwerk, das Datensampling unterstützt und als Vorreiter bei modularen Bitcoin-Erweiterungslösungen gilt. B² Hub greift die Designideen von Celestia auf und führt Datensampling- und Erasure-Coding-Technologie ein, um sicherzustellen, dass neue Daten schnell an viele externe Knoten verteilt werden können und das Risiko einer Datenzurückhaltung minimiert wird. Darüber hinaus lädt der Committer in B² Hub den Speicherindex und den Daten-Hash von DA-Daten in die Bitcoin-Kette hoch, um den öffentlichen Zugriff zu ermöglichen.

Quelle: https://blog.bsquared.network

Gemäß den Zukunftsplänen von B² Network soll der EVM-kompatible B² Hub zur Off-Chain-Verifizierungsschicht und DA-Schicht mehrerer Bitcoin Layer 2s werden und so eine funktionale Erweiterungsschicht außerhalb der Bitcoin-Kette bilden. Da Bitcoin selbst viele Anwendungsszenarien nicht unterstützen kann, wird die Methode zum Aufbau einer funktionalen Erweiterungsschicht außerhalb der Kette im Layer-2-Ökosystem zu einem immer häufigeren Phänomen werden.

Als erste modulare DA-Schicht eines Drittanbieters von Bitcoin kann B² Hub anderen Bitcoin Layer 2 dabei helfen, die Bitcoin-Hauptkette als letzte Abwicklungsschicht zu verwenden und die Sicherheit von Bitcoin zu übernehmen, was die Ausweitung des Bitcoin-Netzwerks fördert und die Vielfalt seiner Anwendungen erhöht.

5. Fazit

Der Slogan „Modular ist die Zukunft“ wird allmählich von einer Idee zur Realität. Die modulare Blockchain-Technologie bietet mit ihrer Flexibilität und Skalierbarkeit eine solide Grundlage für den Aufbau der nächsten Generation dezentraler Anwendungen. Diese Technologie ermöglicht es Entwicklern, verschiedene Module je nach spezifischen Anforderungen auszuwählen und zu kombinieren und so effizientere, sicherere und einfach zu wartende Blockchain-Lösungen zu erstellen.

Der Aufstieg modularer Blockchains stellt einen eher seelenbasierten Ansatz für steckbare Produkte dar. Bei diesem Ansatz wird Blockchain nicht mehr als geschlossenes System betrachtet, sondern als offene, skalierbare Plattform, bei der verschiedene Dienste und Funktionen wie Legosteine einfach ein- und ausgesteckt werden können. Diese Flexibilität ermöglicht es Entwicklern, Blockchain-Lösungen basierend auf den Anforderungen spezifischer Anwendungsszenarien schnell zu erstellen und bereitzustellen.

Modulare Technologie, die aus dem Ethereum-Ökosystem stammt und dann im Bitcoin-Ökosystem ihren Weg fand, wurde in verschiedenen Bereichen der Kryptowährungsbranche eingesetzt. Chromia beispielsweise, eine modulare öffentliche Kette, die relationale Datenbanktechnologie verwendet, arbeitet im Spielebereich mit mehreren Spielen wie My Neighbor Alice und Chain of Alliance zusammen. Im Bereich RWA hat Chromia das Ledger Digital Asset Protocol entwickelt, das von mehreren Projekten übernommen wurde. Im Bereich KI konzentriert sich CARV auf den Aufbau einer modularen Datenschicht für KI- und Web3-Spiele und gewährleistet Datenschutz und Sicherheit während der Datenverarbeitung durch den Einsatz von Technologien wie Trusted Execution Environment (TEE) und Zero-Knowledge-Proof.

Da die modulare Blockchain-Technologie immer ausgereifter wird und ihre Anwendungsbereiche erweitert werden, haben wir Grund zu der Annahme, dass diese Technologie allen Lebensbereichen weitere innovative Möglichkeiten eröffnen wird. Von der Geburt von Bitcoin bis zur weit verbreiteten Anwendung der modularen Blockchain heute haben wir miterlebt, wie sich die Blockchain-Technologie von einer einzelnen digitalen Währungsanwendung zu einem Ökosystem entwickelt hat, das komplexe und vielfältige Anwendungen unterstützt. Auch in Zukunft wird die modulare Blockchain den technologischen Fortschritt vorantreiben und den Grundstein für den Aufbau einer offeneren, flexibleren und sichereren digitalen Welt legen.

Quellen:

【1】 https://www.panewslab.com/zh/articledetails/qn9zbgmj.html

【2】 https://www.chaincatcher.com/article/2115788

【3】 https://celestia.org/what-is-celestia/

【4】 https://paragraph.xyz/@tokensightxyz/eigenda-a-cryptoeconomic-analysis

【5】 https://research.web3caff.com/zh/archives/14476?ref=1ref=852

【6】 https://docs.bsquared.network/architecture

【7】 https://web3caff.com/zh/archives/89022

【8】 https://blog.chain.link/blockchain-scalability-approaches-zh/#post-title

【9】 https://web3caff.com/zh/archives/33958

【10】 https://web3caff.com/zh/archives/90232

【11】 https://www.theblockbeats.info/news/50536

Dieser Artikel stammt aus dem Internet: Modularität in einem Artikel verstehen: steckbare Lösungen für Leistungsengpässe in der Blockchain