一文读懂后期走热的模块化公链

最近,模块化公链逐渐成为圈内讨论的热点。字面意思理解,模块化公链就是将公链的技术、应用、规则和标准进行模块化,便于不同的项目开发者根据个性化需求匹配处理方案。

当然,模块化公链本质上是一种围绕扩容解决方案所提出的设想,在目前的技术环境下并未产生完全成功的实验者。因此,对于目前主打这一概念的项目,无论是投资者还是开发者,都应当审慎甄别、理性选择。

另外,鉴于这一概念目前并未成熟,且业内解读不一,故本文只是站在确保宏观逻辑准确的前提下,以最浅显易懂的语言介绍其核心原理,若某项细节存在一定偏差,敬请谅解。

基于Layer2的概念合集

具体来看,模块化公链旨在将系统拆分成多个模块组件,让其具备区块链的属性,它们甚至可以拥有DEX应用链、稳定币应用链、NFT应用链和衍生品应用链等细分功能。开发者可以将这些新模块抽离出来,任意排序组合,用以实现更为高阶的功能。另外,模块化公链自有其一套独特的逻辑,力图弱化“不可能三角”的难题,践行区块链技术的核心精神。

其实早在几年前,模块化公链的概念就已被提及,但很快被其他热点冲淡。从去年下半年开始,模块化公链才反复被大V提及,因为以太坊Layer2方案在那时开始兴起,而Layer2正是实现公链模块化的重要基础和前提。需要注意的是,模块化公链主要是针对以太坊升级提出的解决方案,其叙事逻辑围绕以太坊展开。但是,目前也有其他链上的项目也以此为参考进行性能改进。

众所周知,区块链技术的“不可能三角”始终是开发者和用户的一块心病,Layer2等解决方案专为解决这一核心痛点而生。Layer2的具体路径是将数据的计算和处理放到以太坊的第二层网络,第一层网络主打安全性也即共识。模块化公链则更进一步,将区块链细分为三层:执行层、结算层和数据可用层。

通常来看,上述三层其实早已存在,但是他们被耦合在以太坊网络之中,并无十分明确的界限和分工。模块化公链要做的就是解耦,首先以Layer2应用为技术环境,将隐私安全、节点验证、交易确认、数据存储、欺诈证明等功能分门别类细化处理,整体上实现链上的扩容。

3层网络深度协同序化处理交易数据

首先看执行层,这主要面向用户端,也就是各类Layer2的Rollup应用,如Arbitrum和Optimism等,核心职能是将用户的交易快速打包处理。这一层比较好理解,也是链上应用的首要功能。但是,关于各类Rollup方案牺牲去中心化以追求性能的质疑从未间断。在极端环境下,模块化公链执行层高速率的另一面会不会是大节点联合作恶?而这一疑问,将由结算层解决。

结算层主要负责验证交易信息的安全性,也称共识层。比特币和以太坊的运行速率广为大众所诟病,但这是POW共识机制下,全节点验证模式所带来的。因此,比特币和以太坊被公认为是全网最安全的公链。时下多条TVL排名前列的高性能公链,均是部分舍弃去中心化以求得性能上的突破。

在模块化公链的设计中,执行层的打包后的交易数据,均提交给以太坊结算层成千上万个节点共同处理和验证,而防欺诈证明技术将在其中发挥作用,这本身就能较大弱化部分节点作恶风险,对冲Rollup端涉嫌中心化的隐患。当然,Rollup自身也在技术端不断迭代,以进一步拥抱去中心化。

然而,随着交易数据的激增,全节点验证模式下的以太坊,一定会更加拥堵,这会进一步透支用户的耐心。对此,模块化公链给出的思路是,按照重要性对验证数据进行优先级排序,越重要的数据优先级越高,可以更早地被更多的节点验证。单个用户之间小额点对点转账数据,则无需劳师动众让多数节点参与处理。这样,就能极大地减缓以太坊的链上负荷,提高运行速率。

值得关注的是,今年下半年以太坊共识机制从POW转入POS,为此创造了条件。可以说,结算层对于交易数据的结构化、差异化、次序化、分类化处理,是模块化区块链的灵魂。

最后来看数据可用层,这是Rollup数据的存储层,用来存储最原始的交易数据。我们可以将其理解为备胎,因为他的功能非常单一,只有存储,不执行任何智能合约协议,完全不涉及计算。他的核心职能,就是保证交易数据正确可用,为防欺诈证明提供资料,或者在遭遇网络攻击的情况下凭借原始数据帮助用户追溯资产、降低损失。

还有一点不容忽视,如果将数据存储在L1层(结算层)会非常昂贵,单辟出一条仅供存储的链,或许是高性价比的选择。所以,数据可用层是整个公链系统的补充,可为信息安全提供双重保险。

部分玩家发起探索,期待设想最终落成

模块化公链之所以在最近走热,主要是被Celestia等一系列相关项目带火的。

 

另外,已在行业消沉多年的公链项目IOTA,也开始积极尝试转型模块化。在去年底,IOTA开发了新链Assembly。Assembly具备可扩展性,可以不断部署新的合约链,并与EVM兼容。有分析认为,Assembly可以看成Layer1.5,这是一个智能合约架构层,在Assembly上搭建的各个智能合约链才是真正的Layer2。

不容忽视的是,从今年开始,以太坊社区停止使用“Eth1”与“Eth2”,转而使用“执行层”与“共识层”描述即将到来的以太坊升级。这一称谓上的变化,似乎也在无意中为模块化公链打call,至少这两大事件在被外界关注的时间上大致重合,也暗含着一种巧合。

须知,这一改变,也伴随着以太坊转POS共识机制的临近,且技术性能很可能会英因此下降。具体的技术逻辑,我们在《ETH 2.0改头换面,六月份升级影响几何?》已经进行过详解,欢迎点击查看。此时模块化公链设想的走红,暗示和所指愈发清晰。

尽管目前已有一部分实力尚可的玩家,在公链模块化上做出了尝试,但是能否成功落地应用,还需要时间来验证。尽管这些公链都是高性能公链,与以太坊的技术逻辑和机制设计有所不同,甚至受其交易量和节点数所限,至今也没有架设Layer2的必要,但毋庸置疑的是行业在发展,用户在增长,更灵活的模块化公链,或许更能适应未来多链时代的需求,这也是未雨绸缪之举。

总结来看,模块化公链的核心思路,就是在Layer2的基础上,按照功能将网络结构分为交易打包、节点验证和数据存储三层,并且自动识别交易数据的属性,以差别化地调用节点的力量,完成高效率、去中心化的运转,并在这种理想的良性循环体系下增加节点数量,实现整个链上系统的扩容。

可以说,设想很美好、逻辑很缜密,但是技术上的实现难度依然很大。所以,能否真的落地目前无法判断。但是,在“不可能三角”这个痛点中,似乎没有完美的解决方案,模块化公链的设想却展现出了一种在三点之间求得平衡的务实精神,随着技术不断得迭代,现如今,已有公链能够很好得平衡区块链里“不可能三角”之间关系……

太空猫公链采用多链分层多级系统架构、TBFT、跨链、链内分片和多链并行设计等机制,从根本上解决了区块链的“不可能三角”。
太空猫公链如何破解区块链的“不可能三角”?
在去中心化(Decentralization)方面,太空猫公链的核心引擎通过共识协议确保在不同计算节点上运行相同的内容, 并允许任何节点在无需获得权限许可的情况下加入。并且,太空猫公链上不存在所谓的超级节点。(对于具体共识协议模型等资料,大家可以关注“太空猫星海“公众号,查看「社区版白皮书」)
在安全(Security)方面,太空猫公链上检测到明确行为不当的节点的情况下(例如,在同一阶段向不同节点发送不同消息的节点),该轮将通过输出空块而中止。行为不端的节点将受到大量的经济惩罚,使得这种攻击不可持续。(对于具体安全分析涉及到的参数、模型等资料,大家可以关注「太空猫星海」公众号,查看「社区版白皮书」)
在可扩展性(Scability)方面,太空猫公链的“分层多级链结构”和“四层系统结构”,能够很好地实现“性能无限扩展”。
太空猫公链的分层多级链结构是灵活和可伸缩的,并且可以动态调整。因此,每个链条都不会成为整个网络的性能瓶颈。另外,随着链数的增加,整个系统的吞吐量线性增加,而不会生成太多冗余消息。
分层多级链结构里,主链是太空猫公链系统里的负责人和协调员,是业务链切入点和信任来源,负责记录每条业务链已确认区块的元数据和摘要,产生所有链的委员会选举中使用的随机种子,并记录选举结果。

业务链则承担来自业务的工作负载,并使用基于Actor并行模型的消息驱动协议进行合约并发计算。太空猫公链从系统角度设计了一种四层系统结构,便于系统将来的升级和扩展。

四层实现框架指的是:
(1)「集成层」,主要解决全系统总体共识:负责划分请求和节点,并将不同的请求分配给特定的委员会进行处理。

(2)「处理层」,主要解决单链共识问题:处理分配的请求并生成日志。

(3)「数据层」,主要解决多链之间的共识:每个委员会生成的日志和请求数据会根据特定的编码方法进行聚合,以形成单一的日志。

(4)「网络层」,主要解决不同属性与任务节点之间的通信。该层是在计算节 点之间建立通信的整个系统的基础。

此外,随着节点数量的增加(即更多矿工的加入),系统性能可以实现线性成本下,性能无限可扩展。
对于大部分公链而言,如比特币、以太坊,随着节点数量的增加,技术上所面临的挑战是越多的,性能反而是会下降的。

但太空猫公链的技术设计,如分层多链、同构分片、异构分片等,能够保证随着节点数量的增加,性能无限可扩展。

这就是太空猫公链的特性。以上这些,是理论层面上的讲解。在实践中,太空猫公链的性能优势也充分展示……

从每秒交易笔数(TPS)的数据来看,太空猫公链能达到100,000笔/秒的速度,远远超过比特币7笔/秒,以太坊15笔/秒、EOS 3000笔/秒、波卡10,000笔/秒的速度。(TPS数值越高,意味着公链的性能越好,能够实现大规模应用的开发和运行,用户能够在链上很好地使用区块链应用。)因此,太空猫公链从理论和实践层面,真正意义上解决了“不可能三角”的问题。

很多人说,生活中,很多事情都是“不可能三角”。
但在太空猫公链,这个可信数字新世界里,“不可能三角”问题将被彻底解决。无论成功与否,模块化公链也是一种推动行业向纵深发展的祈盼,用户也期待看到相关的技术和方案实现真正的突破