Криптоиндустрия переживает значительный прирост пользователей, а значит — фактор массовости влияет на стабильность работы классических, монолитных блокчейнов. Модульные блокчейны разработаны как технологичное решение традиционной проблемы безопасности и пропускной способности сети.
Бутерин как один из влиятельных визионеров сообщества продвигает идею “модульности”, раскрывая потенциал технологии.
Расскажем, как работают модульные блокчейны. Раскроем преимущества и недостатки технологии. Добавим несколько примеров успешной реализации модульности.
Что такое модульные блокчейны?
Модульные блокчейны работают иначе, чем традиционная модель “цепочки блоков”. Впрочем, сначала разберемся в особенностях архитектуры и строения блоков.
Для большей наглядности рассмотрим строение ниже:
- Исполнение. Отведен под вычисление транзакций и последующую обработку.
- Подтверждение. Участники экосистемы согласовывают исполнение.
- Доступность. Отведен под хранение информации с учетом фактора безопасности.
- Расчет. Проводится верификация транзакций, блокчейн гарантирует невозможность изменения содержания блоков.
Итак, мы разобрали основные уровни. Теперь подробно рассмотрим, что такое модульный блокчейн.
В модульном подходе изменен подход к реализации технологии. Например, под выполнение задач исполнения и верификации отводят отдельные блокчейны. Делегирование обязанностей работает как преимущество, поскольку разгружает систему, повышая стабильность и скорость обработки транзакций.
Составляющие системы объединяются под управлением родительских цепочек. Точнее, именно “старший” блок может выполнять задачи консенсуса. Разработчикам, таким образом, удается проще работать и внедрять технологии, распределять “обязанности” между блоками.
Как работают модульные блокчейны?
Мы выяснили, чем выделяется каждый из уровней цепочки блоков. Относительно модульных блокчейнов все несколько сложнее. Например, уровень расчета остается опциональным решением, а в некоторых случаях объединяется с консенсусом.
Тем не менее, последовательность работы децентрализованной сети такая:
- участники экосистемы проводят сделки и формируют блоки с одномоментным обновлением сети;
- блоки согласуют между собой состояние сети и “выносят решения” о принятии или отказе;
- модель обновляет данные в каждой из нод, чтобы гарантировать открытость и доступность информации.
Модульная технология существует обособлено. Такой подход к решению проблемы масштабируемости, а именно — с делегированием задач, работает эффективно. Зачастую модульные блокчейны находятся в тесном взаимодействии между собой. Поэтому каждая из частей выполняет отведенную функцию, работает правило взаимозаменяемости.
Важно: одним из ключевых понятий экосистемы является “шардинг”, о чем поговорим далее.
Итак, шардинг разработан с целью реализации подхода параллельного выполнения. С этой технологией каждая нода выполняет только определенные задачи. Распределение задач в этом случае работает, как и ожидается, а значит — повышает быстродействие сети.
Технология шардинга изначально разгружает блокчейн. Созданные вспомогательные сети работают над фиксированной задачей. Интересно следующее: количество шардов, или компонентов, может достигать несколько десятков, как это работает с Ethereum.
С использованием шардов мы получаем следующее: масштабируемую систему роллапов под управлением родительской цепочки. Решения второго уровня, или роллапы, позволяют экосистеме работать эффективнее, поскольку основной блокчейн фокусируется на выполнении задач доступности, консенсуса, безопасности.
Далее во вспомогательном разделе рассмотрим, какие технологии позволяют реализовать модульность.
Технологический фундамент
С улучшением технологии блокчейн появляются не только новые разработки, но и подходы к решению актуальных проблем. Разработчики в погоне за повышением уровня безопасности внедряют такие нововведения:
- Доказательство с нулевым разглашением (Zero-knowledge proof). Важная разработка, которая появилась в 2021 года. Улучшает доступность и безопасность данных.
- Кроссчейн. В основу подхода интегрировали быстрый обмен данными между вспомогательными сетями.
- Инструментарий технических стеков. Девелоперы используют набор разработок Polygon SDK, Cosmos SDK, OP Stack, Celestia Rollkit.
- Рестейкинг. Универсальный и полезный инструмент, который позволяет повысить безопасность сети, создавать авторский уровень консенсуса быстрее, удобнее.
Последствием совершенствования такой технологии стала популяризация экосистемы. На текущий момент в сообществе продвигают платформы “rollup-as-a-service”, действуют поставщики секвенсоров.
Экосистема
Как и другие сложные виды блокчейна, модульность предполагает наличие сложной экосистемы. Каждая из ячеек выполняет основную или второстепенную функцию. К тому же сегменты дополнительно распределяются по категориям. Например, представлены поставщики данных, доказательств, протоколы кроссчейн-обмена и агенты уровня исполнения.
Преимущества и недостатки модульных блокчейнов
Основные плюсы технологии связываем с безопасностью, масштабируемостью, независимостью. Более подробно каждое из достоинств разберем следующие:
- Децентрализация. Базовый уровень технологии модульности повышает защищенность системы, а значит — безопасность.
- Масштабируемость. Обеспечивается за счет вспомогательных инструментов второго уровня, которые и проводят наиболее требовательные к ресурсам действия.
- Совместимость. Системы первого и второго уровней совместимы между собой; с таким уровнем оптимизации можно запускать любые виртуальные машины, включая EVM (виртуальная машина Ethereum).
- Обновляемость. Модульность технологии позволит работать над обновлением отдельных сегментов удобнее; например, без необходимости изменить всю систему общего блокчейна.
- Независимость. Фактор суверенности напрямую связан с блоками, модулями; разработчики могут вносить изменения в различные сегменты, которые отвечают за подтверждение транзакций, обработку; в случае с монолитным блокчейном приходится учитывать актуальные правила, наличие фиксированного языка программирования.
К важным преимуществам модульности относят понятие клиентоориентированности. В данном случае под понятием “клиент” имеют в виду пользователя. Конечный пользователь с минимальным объемом опыта может работать с децентрализованной системой, создавать авторские приложения.
Результат: мы получаем достаточный уровень безопасности, доступность в разработке, суверенность сегментов.
К отрицательным сторонам относят следующие характеристики:
- Доказательство пригодности. На данный момент криптоиндустрия не может предложить достаточное число кейсов, точнее, модульных блокчейнов.
- Безопасность. Вспомогательные элементы системы второго уровня, которые отвечают за доступность информации, при недостаточной надежности могут стать и уязвимостью.
- Сложность в реализация. Новые технологии модульности могут оказаться сложными для новичков; появляется своеобразный барьер.
- Спрос и ликвидность. Ограниченное использование модульности, и, как результат — низкая заинтересованность в авторских токенах.
Примеры модульных блокчейнов
По состоянию на первую половину 2024 года, технология модульности продолжает развиваться. Большинство существующих кейсов работают в режиме “тестовой сети”. В списке приведем кейсы использования технологии, как полностью, так и частично.
Итак:
- Celestia. Сеть полностью использует модульный блокчейн. Поддерживает независимые пакеты второго уровня, дополнительный инструментарий разделения “обязанностей”.
- GameFi. Immutable X как решение второго уровня применяется в игровых проектах Illuvium, Gods Unchained. Технология делегирует расчет и консенсус на блокчейн Ethereum.
- Fuel, Eclipse. Используют модульность и предлагают параллельную обработку нескольких операций.
- Polkadot, Cosmos. Такие экосистемы могут предложить авторские разработки модульности в сегменте безопасности.
- Avail. Позволяет использовать вспомогательный уровень консенсуса. Стадия тестнета.
Таким образом, модульные блокчейны выполняют зафиксированные задачи.
Исполнение. Примеры: Fuel, Optimism, Scroll, Starknet, Aztec, zkSync.
Консенсус. Примеры: Ethereum, Sui, Celestia, Evmos, Aptos.
Доступность данных. Примеры: Polygon, Avail, StarkEx, zkPorter.
Вскоре мы сможем наблюдать, насколько эффективными окажутся модульные блокчейны на практике.
В чем отличие модульных блокчейнов от монолитных?
Монолитный блокчейн предлагает уже традиционные технологические решения в индустрии: привычный уровень безопасности при низкой пропускной способности. При сравнении с модульной альтернативой выделяется низким уровнем гибкости, а это приводит к проблемам с оптимизацией и разработкой.
Важным отличием технологий остается объем и потенциал роста. При расширении блокчейна появляются риски безопасности и последующей децентрализации.
Монолитные блокчейны по-прежнему предлагают простую, одноуровневую систему с удобным обслуживанием, эксплуатацией.
Криптоиндустрия совершенствуется, принимая или отвергая новые технологии. Модульность предлагает рабочие решения в рамках безопасности, масштабируемость. Поддерживается улучшенная гибкость и совместимость с решениями первого и второго уровня. Тем не менее, сохраняются риски ликвидности и спроса на utility-токены.
