Модульный блокчейн – это тип блокчейна, архитектура которого разделена на несколько уровней, что позволяет повысить масштабируемость без ущерба для децентрализации и безопасности.
Похоже, что вся индустрия постепенно движется к модульной архитектуре, включая блокчейн Ethereum. Почему и как это возможно? Чем он отличается от классического блокчейна? Обзор модульного блокчейна.
Трилемма блокчейна: отправная точка
Модульный блокчейн – это тип блокчейна, который основан не на одном слое, как монолитные блокчейны, а на архитектуре, разделенной на несколько независимых слоев.
Чтобы лучше понять, о чём мы будем говорить, уместно вернуться к знаменитой трилемме блокчейна, поскольку эволюция технологии блокчейна тесно связана с ней.
Эта трилемма гласит, что блокчейн не может одновременно достичь высокого уровня масштабируемости, децентрализации и безопасности. Действительно, при разработке нового блокчейна разработчики должны пойти на компромисс по одному из этих трёх столпов, чтобы достичь двух других.
Таким образом, существуют масштабируемые блокчейны, которые, в свою очередь, не очень децентрализованы и безопасны, как BNB. Другие децентрализованы и безопасны, но не очень масштабируемы, как Ethereum.
На протяжении более 10 лет эта трилемма была основным препятствием на пути разработки классического блокчейна, также называемого монолитным блокчейном.
Давайте сосредоточимся на том, что такое монолитный блокчейн и на трёх фундаментальных концепциях, лежащих в основе блокчейна:
- Консенсус: процесс, посредством которого все узлы сети соглашаются относительно достоверности содержимого нового блока и нового состояния блокчейна;
- Хранение данных: данные транзакций, публикуемые производителями блоков в блокчейне, с гарантией того, что эти данные доступны всем участникам сети;
- Исполнение транзакций.
Монолитные блокчейны
Монолитные блокчейны существуют с момента создания Биткойна в 2009 году, как и подавляющее большинство блокчейнов, созданных впоследствии. Они обрабатывают консенсус, хранение информации и выполнение транзакций в одной сети, другими словами, на одном уровне.
Такой блокчейн имеет узлы, которые обрабатывают три фундаментальные концепции в одном блоке, и это предполагает уступки.
Однако, в последние годы целью многих блокчейнов является достижение высокого уровня масштабируемости без ущерба для децентрализации и безопасности
Если мы хотим, чтобы монолитный блокчейн был более масштабируемым, размер блока необходимо увеличить, чтобы публиковать больше транзакций в одном блоке. Если узлы не могут справиться с задачей увеличения емкости хранилища, они отключаются от сети. Следствием этого является падение уровня децентрализации и, следовательно, безопасности.
Кроме того, сокращение количества узлов позволяет сети управлять более высокой пропускной способностью транзакций. Чем меньше узлов, тем быстрее происходит проверка транзакций, поскольку узлы быстрее достигают консенсуса, но это снижает уровень децентрализации и безопасности.
Например, блокчейн Solana пошел в этом направлении для решения проблемы масштабируемости. Но, как мы только что объяснили, это не решает трилемму, поскольку всегда приходится идти на уступки.
Что такое модульный блокчейн
Пытаясь заставить все три фундаментальные концепции работать на одном уровне, монолитный блокчейн ограничен трилеммой.
Модульная архитектура предлагает новый способ проектирования блокчейнов, чтобы попытаться решить эту трилемму.
Ключевым моментом, который следует отметить в отношении этого типа блокчейна, является то, что фундаментальные концепции разделены на несколько слоев или блокчейнов, вместо того, чтобы рассматривать их все одновременно на одном уровне.
Например, модульный блокчейн может иметь уровень исполнения, независимый от уровней консенсуса и хранилища данных. Это позволяет узлам выполнять транзакции отдельно, что повышает масштабируемость и упрощает конструкцию блокчейна.
Это фрагментация задач. Назначение одной задачи каждому уровню увеличивает масштабируемость сети.
Решения второго и третьего уровней, называемые соответственно уровнем 2 и уровнем 3, являются прекрасными примерами, иллюстрирующими вклад разделения уровней, как и Lightning Network для Биткоина и Polygon для Ethereum.
Как и уровни 2 и 3, боковые цепочки используются для компенсации компромиссов, сделанных основным блокчейном, например, путём оптимизации и сосредоточения внимания исключительно на выполнении транзакций.
Вот несколько примеров модульных блокчейнов.
Cosmos уровня 0
Cosmos – это экосистема независимых блокчейнов и совместимых децентрализованных приложений.
Разработчики, создающие приложение в сети Cosmos, могут использовать модули с открытым исходным кодом, чтобы легко создать блокчейн, соответствующий их потребностям.
Таким образом, модуль Cosmos SDK позволяет разработать блокчейн для конкретного приложения. Модуль Tendermint Core – это уровень консенсуса, который позволяет интегрировать уровень децентрализации, а IBC – это протокол связи между блокчейнами.
Наконец, с помощью Interchain Security независимые блокчейны (сайдчейны) сети Cosmos могут для обеспечения своей безопасности заимствовать валидаторы основной цепочки сети Cosmos Hub.
Модульная экосистема Celestia
Модульная экосистема Celestia разработана на базе сети Cosmos, что позволяет её блокчейну избавиться от уровня исполнения.
Действительно, Celestia решила развивать только уровни консенсуса и хранения данных: там ничего не может быть выполнено, поскольку нет уровня исполнения.
Таким образом, проекты, ориентированные только на уровень исполнения, могут подключаться к Celestia. В этом смысле блокчейн Celestia служит основой для этих проектов, которым не нужно беспокоиться об уровнях консенсуса и хранения данных.
Шардинг Ethereum
Шардинг – это метод управления данными, который может позволить Ethereum достичь высокого уровня масштабируемости за счет отделения уровня хранения данных от двух других уровней.
Это предполагает разделение сети Ethereum на несколько шардов, каждый со своими валидаторами. Затем они могут управлять узлом своего сегмента и выступать в качестве легких клиентов для других сегментов в сети.
Таким образом, хранилище данных разделено на несколько фрагментов, что увеличивает доступное пространство данных и обеспечивает более высокую пропускную способность транзакций. Шардинг позволит сети Ethereum ускорить переход на модульный блокчейн для решения этой трилеммы.
Заключение по модульным блокчейнам
Модульная архитектура – это логическая эволюция блокчейна, призванная освободиться от знаменитой трилеммы блокчейна.
Решения второго уровня в сочетании с накопительными пакетами становятся всё более популярными и используемыми. Блокчейн Ethereum планирует использовать шардинг в ближайшем будущем. Другие крупные блокчейны, такие как Tezos и NEAR Protocol, имеют аналогичные планы.
Наконец, с развитием, предложенным такими проектами, как Celestia, будущее технологии блокчейна, безусловно, будет модульным.
Монолитные блокчейны уже прошли свой век, и лучшие разработчики отрасли пытаются решить трилемму блокчейнов с помощью модульной архитектуры.
Так что, возможно, это лишь вопрос времени, и это станет настоящей победой для отрасли в целом.
