模塊化區塊鏈技術:可插拔式解決區塊鏈性能瓶頸

區塊鏈技術自誕生以來一直面臨着可擴展性的挑戰。隨着用戶和交易量的增加,傳統的單體區塊鏈架構在處理能力和效率上遇到了瓶頸。模塊化區塊鏈技術應運而生,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新的思路。

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,以其全面性著稱,獨立承擔網路的各個層面,從數據存儲到交易驗證等。它們像多面手一樣,對所有環節都有涉獵。以以太坊爲例,一條成熟的單體區塊鏈通常包括執行層、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任務。它們像一羣專家,專注於各自領域的深度挖掘和技術創新。這種專注使得模塊化區塊鏈在特定功能上能夠提供卓越的性能和用戶體驗,例如更低成本的快速交易處理。

在節點架構方面,單體鏈依賴於全節點,這些節點必須下載和處理整個區塊鏈的數據副本。模塊化區塊鏈則採用輕節點設計,僅需處理區塊頭信息,從而顯著提高了交易速度和網路效率。

模塊化區塊鏈的一個顯著優勢在於其靈活性和協作性。它們能夠將非核心功能外包給其他專家,形成協同效應,實現整體性能的顯著提升。這種設計哲學類似於樂高積木,允許開發者根據項目需求自由組合不同的模塊,創造出多樣化的解決方案。

模塊化技術解決"不可能三角"

區塊鏈的"不可能三角"指一個區塊鏈網路難以在安全性、去中心化性和可擴展性三個核心屬性上同時達到最優狀態。

• 可擴展性關注網路處理大量交易的能力,及其在用戶和交易量增長時保持高效、低成本運行的能力。
• 安全性涉及保護區塊鏈網路不受攻擊的成本和難度。
• 去中心化性描述網路的運作不依賴單一中心節點,而是分布在衆多節點上。

單體鏈如比特幣和以太坊在去中心化和安全性方面表現突出,但犧牲了可擴展性,導致交易速度較慢和交易費用較高。模塊化區塊鏈技術通過將不同功能分配給專門模塊,解決了傳統公鏈在可擴展性和交易成本方面的挑戰。

模塊化區塊鏈的優勢在於其分層架構,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,爲構建開放和互聯的生態系統提供了基礎。

模塊化區塊鏈的類型

模塊化區塊鏈可以根據其架構特點劃分爲不同類型。數據可用性層和共識層因其緊密的相互依賴性,常常被設計爲一個統一的整體。我們可以從執行層、數據可用性層和共識層、結算層三個方面來了解模塊化區塊鏈的不同項目。

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、系統或技術,致力於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"。

Rollup 採用了交易打包技術,將多筆交易打包在一起,僅需一次"運輸",從而大幅降低了每筆交易的成本。目前主要有兩種 Rollup 技術:

• Optimistic Rollups:採用樂觀假設,默認所有交易有效,依賴挑戰期內的錯誤性證明(欺詐證明)。
• ZK Rollups:採用更謹慎的方法,要求所有交易在被接受之前必須經過有效性證明。

數據可用性層和共識層

Celestia

Celestia 作爲模塊化區塊鏈領域先驅,其本質是一個數據可用性層,爲 dApps 和 Rollup 的開發提供了基礎。Celestia 採用了多項創新技術:

• 糾刪碼技術:通過在數據傳輸過程中引入冗餘,確保即便在高達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):輕節點對區塊數據執行多輪隨機抽樣,在不下載整個區塊數據的前提下驗證區塊數據的可用性。

EigenDA

EigenDA 是一個安全、高吞吐量和去中心化的數據可用性服務,是 EigenLayer 上啓動的第一個主動驗證服務(AVS)。EigenDA 使用 ZK 技術驗證 Layer 提交的狀態數據,以及由 Restaking ETH 保障共識安全的 EigenDA 網路負責最終確定性。

Avail

Avail 是 Polygon 團隊推出的模塊化區塊鏈項目,其核心架構主要由 Avail DA、Avail Nexus、Avail Fusion 三部分構成。Avail DA 爲各條區塊鏈提供 DA 服務,Avail Nexus 是一套標準化的跨鏈消息傳遞協議,Avail Fusion 引入了多資產質押的 POS 共識。

結算層

Dymension

Dymension 是一個基於 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 的開發提供了簡潔的框架。Dymension 的架構由 RollApp 和 Dymension Hub 兩個核心部分構成。

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 被統稱爲結算 rollup。Cevmos 上的 rollups 會將數據發布到 Cevmos,然後 Cevmos 對數據進行批量處理,再將其發布到 Celestia。

比特幣生態的模塊化探索

隨着 Ordinals 協議和比特幣 ETF 的利好,比特幣生態系統迎來新的活力。比特幣 Layer 技術呈現繁榮景象,各種創新方案推動比特幣網路的擴展和優化。

Merlin

Merlin Chain 是比特幣生態中最吸引注意力的項目之一。作爲比特幣 Layer 網路,Merlin Chain 支持多種原生比特幣資產,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(ZK-Rollup)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,最終的結算層是比特幣主網。B² Hub 被視爲模塊化比特幣擴展解決方案的先驅,借鑑了 Celestia 的設計思路。

未來展望

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。未來,我們有望看到更加靈活和可定制的區塊鏈解決方案,各種服務和功能可以像樂高積木一樣輕鬆地插入和拔出。

隨着模塊化區塊鏈技術的不斷成熟和應用領域的拓展,它將爲各行各業帶來更多創新的可能性。從比特幣的誕生到今天模塊化區塊鏈的廣泛應用,我們見證了區塊鏈技術如何從單一的數字貨幣應用,發展成爲一個支持復雜、多樣化應用的生態系統。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。