Модульные блокчейны — одно из решений трилеммы масштабируемости
31 октября 2023 года команда Celestia объявила о запуске основной сети. Это событие не только вызвало интерес у дропхантеров, но и стало важным шагом развития модульных блокчейнов.
У любого распределенного реестра есть три ключевые свойства: децентрализация, безопасность и масштабируемость. Трилемма блокчейна говорит, что при увеличении двух из них приходится жертвовать третьим. Этот принцип впервые описал Виталик Бутерин, и именно вокруг решения этой идеи развиваются такие проекты, как Ethereum и Celestia.
Одним из потенциальных решений трилеммы являются модульные блокчейны. Они фокусируются на выполнении приоритетных функций, делегируя остальные задачи другим сетям. Это уменьшает нагрузку на узлы и приводит к увеличению пропускной способности блокчейна.
Однако прежде чем мы поговорим об их архитектуре, необходимо вспомнить о том, как работает блокчейн.
Компоненты работы блокчейна
Работу любого блокчейна можно разделить на 4 компонента: исполнение, расчет, консенсус и доступность данных. Такой подход позволяет сети равномерно выполнять свои функции и обеспечивать безопасность, децентрализацию и масштабируемость.
Компоненты блокчейна. Источник: Celestia.org
Рассмотрим каждый из этих компонентов.
- Исполнение. Уровень блокчейна, который отвечает за обработку транзакций. Сюда входят сбор, хеширование и добавление транзакций в блок.
- Расчет. Фокусируется на проверке транзакций и гарантирует их неизменность в блокчейне.
- Консенсус. Приводит узлы к единому соглашению о валидности транзакций. Используются такие алгоритмы консенсуса, как Proof-of-Work, Proof-of-Stake и др.
- Доступность данных. Хранение любой информации о блокчейне, включая список транзакций, время их исполнения и др.
В монолитных блокчейнах все задачи выполняются на одном уровне. В большинстве случаев они делают акцент на децентрализации и безопасности, что приводит к сложности масштабирования. Рассмотрим самые популярные примеры.
Монолитные блокчейны
Слои монолитных блокчейнов. Источник: Visa.com
Bitcoin. Блокчейн использует алгоритм консенсуса Proof-of-Work, главная особенность которого — использование вычислительной мощности для валидации блоков. Узлы получают информацию о транзакциях из мемпула и собирают их в блок. Затем майнеры подтверждают валидность блока и присоединяют его к остальной цепочке.
Таким образом узлы Bitcoin выполняют каждый из 4 компонентов. Этот подход, наряду с программно ограниченным временем создания одного блока, вызывает необходимость в разработке L2-решений, например Lightning Network.
Ethereum. Проект создан в 2015 году как альтернатива Bitcoin. Он фокусируется на обеспечении безопасности и децентрализации, однако предоставляет более удобную архитектуру для масштабирования с помощью смарт-контрактов.
Лимит газа 1 блока Ethereum — 15 млн единиц, а максимально допустимое значение — 30 млн. Поэтому объем обрабатываемых транзакций будет в пределах этого диапазона. Для того, чтобы обойти его, блокчейн использует L2-решения и делегирует обработку транзакций на них.
Solana. Блокчейн выполняет все компоненты на одном уровне и отдает приоритет масштабированию. Поэтому для обработки большого количества транзакций Solana требует от валидаторов мощное оборудование. В триллеме блокчейна Solana жертвует децентрализацией.
Модульные блокчейны
В продолжение монолитных блокчейнов появилась концепция модульности. Она делегирует каждый из компонентов на разные сети, пытаясь решить трилемму масштабируемости. При этом она не исключает необходимость L1-блокчейнов, а, наоборот, предоставляет возможность взаимодействия с ними.
Уровни модульных блокчейнов. Источник: Visa.com
Модульные блокчейны могут фокусироваться на каждом из уровней: исполнении, расчете, консенсусе, доступности данных. Однако чаще всего они берут на себя первые два и создаются для работы в конкретном секторе.
Например, L2-решение Immutable X ориентировано на масштабирование операций в секторе GameFi. На базе решения созданы такие проекты, как Gods Unchained и Illuvium. Immutable X акцентирует внимание на уровне исполнения, передавая расчет, консенсус и доступность данных на Ethereum.
Ландшафт модульных блокчейнов. Источник: Messari.io
Модульные блокчейны используют различные методы масштабирования. Они отличаются выполнением функций, вариантами взаимодействия между собой и необходимостью в L1-блокчейне.
Рассмотрим методы модульной архитектуры:
- роллапы. Используются для обработки транзакций вне основной сети, акцентируя внимание на уровень исполнения. После чего отправляют полученные данные в L1 блокчейн. Примеры решений: Optimism, Arbitrum;
- валидиум. Также как и роллапы, обрабатывают транзакции вне основной сети. Однако не сохраняют данные о транзакциях, а передают доказательство их валидности. Примеры решений: Starknet, zkSync.
- суверенные роллапы. Предназначены для уровня исполнения. Главным отличием от роллапов является суверенность в отношении проверки транзакций, которая осуществляется на собственных узлах и не передается на L1-блокчейн. Примеры решений: Celestia (в статье мы разобрались в истории возникновения и финансировании проекта, а также проанализировали токен TIA, обсудили критерии ретродропа).
Последние из них не только улучшают масштабируемость сети, но и могут полностью исключить необходимость в L1. Celestia — это модульный блокчейн, который фокусируется на консенсусе и хранении данных. Вот как CEO проекта описывает Celestia:
Celestia — это модульная сеть хранения данных, которая надежно масштабируется при увеличении количества пользователей, что позволяет любому пользователю легко запустить свой собственный блокчейн
Заключение
Все больше криптокомпаний заинтересованы в создании модульной архитектуры блокчейна. Это можно понять, посмотрев, сколько новых проектов появилось в период с 2022 по 2023 год.
Сравнение модульной экосистемы 2022 - 2023 годов. Источник: Twitter.com
