Что такое модульные блокчейны? Понятное руководство по набирающему популярность тренду в дизайне

Переход к модульным блокчейнам происходит потому, что монолитные сети, такие как Bitcoin и Ethereum, с трудом масштабируются по мере роста спроса. Комиссии растут, транзакции замедляются, а сети достигают пределов пропускной способности. Модульные блокчейны разделяют исполнение, сеттлмент, консенсус и доступность данных на отдельные уровни, которые могут масштабироваться независимо. Недавнее исследование показывает, что в этом году в проекты модульной инфраструктуры было инвестировано более $350 млн. 

В этом гайде вы найдете практическое объяснение модульного блокчейна: как он работает, почему это важно и чем он отличается от традиционных монолитных сетей.

Чем модульные блокчейны отличаются от монолитных сетей

На протяжении многих лет большинство блокчейнов следовали монолитному дизайну, где одна цепочка отвечает за исполнение, сеттлмент, консенсус и доступность данных.  Ethereum, Bitcoin и многие ранние сети выбрали именно этот путь. Такой подход прост для понимания, но его трудно масштабировать, потому что каждый узел должен обрабатывать и верифицировать все транзакции — как если бы один человек в одиночку управлял целым кафе.

A modular blockchain берет весь стек и делит его на специализированные компоненты. Каждый уровень выполняет свою уникальную функцию и может масштабироваться независимо. Это дает разработчикам возможность выбирать уровни, которые соответствуют их требованиям, не полагаясь на фиксированную архитектуру.

По сравнению с монолитными сетями модульные системы справляются с более высоким спросом, распределяя работу между специализированными уровнями вместо того, чтобы перегружать одну цепочку.

Как работают модульные блокчейны

В основе модульной архитектуры блокчейна лежит идея, что цепочка не обязана делать все сама. Модульная система назначает каждую задачу отдельному уровню, который плавно взаимодействует с другими. Разработчики могут контролировать, какие операции выполняются на их цепочке, а какие обрабатываются другими уровнями.

Различие между монолитным и модульным подходом простое: модульные блокчейны разделяют стек на уровни, каждый из которых сосредоточен на одной функции. Исполнение, консенсус и хранение данных разделены, поэтому работа распределяется, а не упирается в узкое место. Разработчики могут выбирать, какие уровни использовать, делая систему более гибкой и эффективной — как ресторан, где повара, официанты и бухгалтеры каждый занимаются своими задачами.

Чтобы понять модульную архитектуру, важно разобрать четыре базовые функции блокчейна.

Основные функции

• Исполнение

Именно здесь обрабатываются транзакции и смарт-контракты выполняются. В модульном мире исполнение часто происходит в rollup-решениях или в цепочках, ориентированных на конкретные приложения, которые делают логику компактной и быстрой.

• Сеттлмент

Уровень сеттлмента проверяет доказательства, разрешает споры и финализирует состояние. Например, сейчас Ethereum выступает уровнем сеттлмента для многих rollup-решений.

• Консенсус

Консенсус обеспечивает согласие узлов по состоянию системы. Модульные архитектуры часто полагаются на базовую цепочку для работы консенсуса, а более легкие уровни сосредотачиваются на других задачах.

• Доступность данных (DA)

Гарантирует, что данные транзакций опубликованы и доступны. Без надежной DA rollup-решения не могут подтвердить свое состояние. Celestia — ведущий уровень, ориентированный на DA.

Когда вы комбинируете эти четыре части по-разному, получаются разные модульные архитектуры.

Типы модульных блокчейн-архитектур

Модульная архитектура блокчейна разделяет работу по уровням, показывая разницу между уровнем исполнения и уровнем сеттлмента: уровень исполнения запускает транзакции и смарт-контракты, а уровень сеттлмента финализирует их. Наиболее распространенные модели включают:

• Rollups на settlement chain

Исполнение происходит off-chain, а сеттлмент и консенсус остаются в основной сети.

• Цепочки исполнения с внешней доступностью данных

Цепочка обрабатывает транзакции, но хранит данные в DA-уровне, таком как Celestia или Avail.

• Sovereign rollups

Исполнение выполняется в rollup-решении, которое опирается на другую цепочку только для данных, но не для сеттлмента.

Каждая схема по-разному балансирует стоимость, безопасность и гибкость.

Что такое rollups и как они работают?

Rollups — это самое широко используемое модульное решение сегодня: Ethereum Layer-2 rollup-решения, такие как Arbitrum и Optimism, имеют наибольшую общую заблокированную стоимость, а также самый высокий объем транзакций. Rollup обрабатывает транзакции вне основной сети, сжимает результаты и публикует доказательство обратно в базовый уровень. Это повышает пропускную способность, не заставляя каждый узел базовой цепочки обрабатывать каждую транзакцию.

Существуют два основных типа rollup-решений:

• Optimistic rollups опираются на fraud proofs.
• ZK rollups опираются на validity proofs.

Если сравнивать optimistic rollups vs ZK-rollups, базовая идея одна и та же: оба масштабируют исполнение, используя settlement chain для финальности. Разница в том, как они доказывают корректность и как быстро финализируются транзакции. Optimistic rollups используют период оспаривания, тогда как ZK-rollups финализируются сразу после проверки proof о корректности. 

Rollups используются для приложений, которым нужны низкие комиссии, быстрые подтверждения и прямая связь с безопасностью Ethereum. Они также являются ключевой частью модульной модели блокчейна, где уровни исполнения работают независимо и полагаются на базовую цепочку для сеттлмента и публикации данных.

Популярные примеры включают Optimism и Arbitrum для optimistic rollups, а также zkSync и StarkNet для ZK-rollups.

Сети Validium

Сети Validium тоже используют доказательства корректности, но хранят свои данные off-chain, обычно у операторов сети или у набора доверенных хранителей данных. Это делает их дешевле, чем rollups, но переносит часть доверия на тех, кто хранит данные. Validium хорошо подходит для приложений, которым нужны высокая пропускная способность и низкие комиссии, но которые могут принять такую off-chain-зависимость.

💡 Validium vs Rollups: Validium и ZK-rollups оба опираются на validity proofs; однако Validium хранит данные off-chain, достигая более высокой пропускной способности ценой более слабых гарантий доверия.

Примеры реализаций Validium:

• StarkEx в режиме Validium (использовался ранними версиями dYdX, Immutable X, Sorare)
• Дизайны Polygon Miden Validium (в разработке)
• zkPorter (планируемый Validium-подобный слой данных zkSync)

Sovereign rollups

Sovereign rollups сочетают исполнение rollup-решения с независимым управлением. Они полагаются на уровень доступности данных для публикации данных, но не зависят от settlement chain для разрешения споров. Вместо этого узлы самого rollup-решения интерпретируют доказательства.

Это дает разработчикам свободу запускать цепочки, которые наследуют безопасность доступности данных, при этом сохраняя контроль над правилами и обновлениями. Sovereign rollups привлекли внимание, потому что они избегают узких мест централизованного уровня сеттлмента.

Примеры экосистем sovereign rollup:

• Сovereign rollups на базе Celestia (например, Dymension RollApps, Eclipse C2 rollups)
• Fuel как sovereign execution layer (при развертывании без Ethereum settlement)
• Rollups, построенные на Avail DA (ранняя стадия, но несколько команд уже создают testnet)

Если объяснить sovereign rollups в одной строке, это rollup-решения, которые используют другой уровень для данных, но сами обрабатывают свою логику сеттлмента.

Плюсы и минусы модульных архитектур

Модульная схема не всегда лучше по умолчанию. У нее есть явные сильные стороны и явные компромиссы.

Ключевые преимущества модульных блокчейнов

• Лучшая масштабируемость

Перенос исполнения или доступности данных может увеличить пропускную способность на порядки. Поэтому многие рассматривают модульные блокчейны как прямой ответ на blockchain trilemma.

• Гибкий дизайн

Разработчики могут выбрать ровно те задачи, которые выполняет их цепочка. Нужен только execution? Пожалуйста. Нужна только доступность данных? Тоже пожалуйста.

• Специализированные сети

Цепочки вроде Celestia показывают, как сеть может сосредоточиться на одной задаче и выполнять ее эффективно.

• Меньшая операционная нагрузка на узлы

Меньшее количество тяжелых задач на каждый узел снижает нагрузку на оборудование и повышает децентрализацию.

Ограничения и риски модульных блокчейнов

• Больше компонентов

Модульность добавляет зависимость от внешних уровней. Если один уровень откажет, другие могут пострадать.

• Новые допущения доверия

Некоторые модульные схемы перекладывают ответственность на операторов или сторонние сети.

• Сложные инструменты для разработчиков

Разработка на нескольких уровнях требует хорошей документации и навыков.

• Накладные расходы на координацию

Обновления и управление становятся сложнее, когда задействовано несколько сетей.

Изучаете инновации в блокчейне?

Модульные блокчейны меняют то, как строятся сети. В то же время Real-World Assets расширяют то, что можно вывести on-chain. Например, активы, обеспеченные золотом, такие как PAX Gold (PAXG) и Tether Gold (XAUT), — одни из самых узнаваемых примеров этого тренда. Узнайте больше об этих активах прямо сейчас.

Примеры ведущих модульных блокчейнов

Celestia: доступность данных для rollups

Celestia — один из самых часто упоминаемых примеров модульного блокчейна. Она фокусируется только на доступности данных и консенсусе. Она не занимается сеттлментом или исполнением. Rollup-решения публикуют свои данные в Celestia, а Celestia обеспечивает доступность этих данных для любого, кому нужно их проверить. Такое разделение позволяет rollup-решениям масштабироваться без дополнительной нагрузки на базовый уровень.

✍️ Лучше всего подходит для: rollups и sovereign rollups, которым нужен выделенный уровень доступности данных.

Dymension: RollApps и модульное развертывание

Dymension представляет RollApps — легковесные цепочки, которые подключаются к модульному стеку. RollApp отвечает за исполнение, а Dymension — за сеттлмент и bridging. Разработчики могут быстро разворачивать app-specific chains с единообразными инструментами. Это снижает порог входа для запуска кастомных цепочек в стиле rollup.

✍️ Лучше всего подходит для: команд, создающих app-specific rollups (RollApps) и которым нужны быстрое развертывание, единые инструменты и встроенный сеттлмент.

Avail: доступность данных для гибких rollups

Avail, изначально разработанный в экосистеме Polygon, фокусируется исключительно на доступности данных. Он предоставляет выделенный DA-уровень, к которому rollups и App Chains могут подключаться без необходимости поддерживать собственные DA- или consensus-системы. Такая схема дает разработчикам больше гибкости. Они могут запускать любую предпочитаемую execution environment — EVM, WASM или кастомную VM — полагаясь на Avail для безопасной, масштабируемой публикации и верификации данных.

✍️ Лучше всего подходит для: rollups и App Chains, которым нужны гибкие execution environments (EVM, WASM, custom VMs) при использовании внешнего уровня доступности данных.

Fuel network: высокопроизводительный модульный уровень исполнения

Fuel Network предлагает модульный уровень исполнения, созданный для высокой производительности. Вместо объединения исполнения, консенсуса и доступности данных в одной цепочке Fuel изолирует исполнение и позволяет внешним уровням управлять остальным. Он использует UTXO-based design и FuelVM, которые поддерживают параллельное исполнение и снижают перегрузку. Это делает Fuel подходящим для приложений, которым нужна более быстрая обработка и стабильная пропускная способность.

✍️ Лучше всего подходит для: приложений, которым нужны высокопроизводительное исполнение, параллельная обработка транзакций и стабильная пропускная способность.

На фоне роста спроса на более высокую пропускную способность и более гибкие системы масштабируемость модульных блокчейнов переходит из концепции в реальность. Ведущие проекты, такие как Celestia, Dymension RollApps, Avail и Fuel Network, показывают, как разработчики могут комбинировать специализированные уровни для доступности данных, исполнения и сеттлмента. Другие emerging-проекты — например, EigenLayer для shared security и Eclipse для гибридных модульных стеков — расширяют способы, которыми команды могут строить кастомные цепочки.

Позволяя разработчикам выбирать только те компоненты, которые им нужны, модульные архитектуры упрощают запуск цепочек, которые быстрее, эффективнее и лучше адаптированы под конкретные приложения — без накладных расходов полного монолитного стека.

Модульный vs монолитный: какой подход победит?

Часто это формулируют как modular vs monolithic blockchains и спрашивают, что лучше. Правда более практична. Монолитные цепочки держат все функции в одном месте, что упрощает дизайн и дает разработчикам сильную композируемость внутри одного уровня. Модульные цепочки масштабируются лучше и позволяют настраивать execution environments.

Если сравнивать чисто по масштабируемости, модульные архитектуры выигрывают, потому что каждый уровень может расширяться, не замедляя остальные. Монолитные цепочки по-прежнему сохраняют свою роль для активов и приложений, которые полагаются на единое общее состояние.

Со временем пользователи, вероятно, будут взаимодействовать с обоими подходами, даже не замечая этого. Это разделение важнее для разработчиков, чем для обычных пользователей.

Будущее развития модульных блокчейнов

По мере того как все больше приложений требует более высокой пропускной способности, модульные системы будут расти, чтобы удовлетворять этот спрос. Вероятно, мы увидим:

• Больше цепочек, использующих внешнюю доступность данных.
• Шире распространение sovereign rollups.
• Более быстрые фреймворки для развертывания, такие как RollApps.
• Более сильные мосты между уровнями для снижения трения.
• Инструменты, делающие модульный дизайн таким же простым, как разработка на одной цепочке.

Блокчейны эволюционируют так, чтобы разработчики могли точно выбирать, как работает каждая часть, вместо того чтобы оставаться ограниченными универсальной схемой для всех.

Заключение

Модульные блокчейны бросают вызов старой идее, что одна цепочка должна отвечать за исполнение, консенсус, сеттлмент и доступность данных. Распределяя эти функции между специализированными уровнями, модульные архитектуры обеспечивают более высокую пропускную способность, гибкость для разработчиков и меньшие операционные накладные расходы.

Уровни доступности данных, такие как Celestia и Avail, становятся быстрее и проще в интеграции. Системы исполнения, такие как Fuel, повышают пропускную способность. Уровни сеттлмента и развертывания rollup-решений, такие как Dymension, упрощают командам запуск новых цепочек. По мере того как эти уровни развиваются по своим траекториям, модульная модель становится более практичной для реального использования.

FAQ

Что такое модульные блокчейны?

Модульные блокчейны выносят исполнение, сеттлмент, консенсус и доступность данных на отдельные уровни. 

Modular vs monolithic blockchains: что лучше?

Модульные блокчейны масштабируются легче. Монолитные блокчейны держат все функции на одном уровне.

Почему модульные блокчейны масштабируются лучше?

Потому что каждый уровень может расти независимо, вместо того чтобы делить одно узкое место.

Rollups explained: что они делают?

Rollups исполняют транзакции off-chain и публикуют доказательства в уровень сеттлмента, например в Ethereum.

Чем rollups отличаются от Validium и sovereign rollups?

Rollups публикуют данные on-chain. Validium хранит данные off-chain. Sovereign rollups используют внешнюю доступность данных и сами обрабатывают свой сеттлмент.