模块化区块链如何成为下一代Web3基础设施

译文： 《模块化区块链：推动Web3生态进化的基础设施》作者： Ray

摘要

当然，模块化区块链将成为下一个周期基础架构的新故事，但这意味着单元区块链将被取代相反，模块化区块链的发展将成为推动单体区块链进化和前进的重要助力。 两者将互补引领和支持下一个10亿级用户的Web3生态

模块化：通过交易和数据块实现模块化区块链的执行层、数据可用性层、共识层和结算层比区块链的准确定义产生更直观的认识

执行层作为一个单元发挥作用，计算了区块链交易扩张、外包的实践前景。 数据可用层不仅提供区块链数据存储的下拉插件，还提供协议层保证的数据验证后可用性。 共识层致力于重用去中心化的力量，构建新的去中心化构建框架。 结算层的核心是优化完善账户资产与交易流水的匹配，实现两者之间的准确关联：

单体区块链的定义、发展、优缺点和解决方案

比特币的诞生，标志着电子现金系统中心化的到来，认识了区块链技术的概念和工作量证明的共识机制。 随后以太坊的出现，作为世界计算机和智能合约平台，其强大的可编程性在金融、社交、游戏等领域展现出广阔的前景。 在十多年的发展中，区块链在普及度和技术沉淀方面处于起步阶段，但毫无疑问，其潜力仍然巨大。

通常情况下，我们现在所接触的公链都可以被统称为单体区块链。它们以每笔交易为载体，通过区块存储合法有效的交易记录，并通过特定的共识机制实现去中心化、无需信任、不可篡改的分布式账本网络。

单体区块链的特点是从钱包、应用、中间件到基础设施，可以全方位独立建立完整的生态系统，各方保持紧密的联系，但随着生态的发展和繁荣，交易堵塞，交易成本上升

遇到高并发使用情况时，由于交易吞吐量的限制，单机区块链通常价格昂贵且不易使用，用户体验也会受到很大影响。 另外，随着区块链的增加，整个网络都发生了状态爆炸，不仅提高了网络维护的阈值，而且成本也在增加。

单体：为了解决区块链存在的问题，业内人士多年来在扩展、状态修剪等方面进行了广泛的研究和探索。 这包括但不限于状态通道、侧链、Rollup、轻节点、分片、模块化等技术。 这些技术的研究和开发，不断优化区块链的技术堆栈，提高区块链技术的普及度。

模块化区块链的定义及产品：

本质上，模块化区块链通过聚合和组合的思想，重新定义和划分区块链的层次结构，划分为不同的模块。 这些模块相互独立，根据需要可以修改和扩展，可以相互组合。 通过该组合实现模块化区块链不仅提高了各方面的性能，还可以应对各种应用场景。 以前是站在单体区块链的框架上考虑的，但我们习惯将其分割结果定为承载去中心化应用的应用层，负责执行去中心化应用智能合约逻辑的执行层，处理交易有效性、交易顺序和区块构成的共识层，维护、存储交易和区块的数据层以及进行点对点广播通信的网络层。

对于模块化区块链的分层理解，由于单体区块链的思维有成见，往往会被混淆。 此时，从用户的角度，可以通过运行中的以太坊乐观Rollup的双层网络Arbitrum直观而深入地理解。 Arbitrum白皮书双层网络交易流程描述：可以知道，用户提交的交易不再直接与一层网络进行交互，转由二层网络的定序器进行收集和批量处理，定序器将批量处理的多笔交易原始数据压缩发送到一层网络，与此同时，也会对批量处理的交易进行排序，计算用户和网络状态转变，然后将状态结果发送到一层网络进行结算。双层网络可编程控制器交易收集与批量处理(执行层)

双层网络压缩处理事务稍后将发送到更进一步的网络(数据可用层() )

关于结算的交易，Arbitrum的块浏览器没有很好地合作。 我们通过Arbitrum的官方网站直接部署到以太坊智能合约中，分析了Delayed Inbox合同与结算相关的函数send L1 fundedcontracttransaction。 结算分开时，如果结算没有差异，则调用Outbox合同的updateSendRoot。 合同地址见useful-addresses。

根据自上而下的定义，模块化区块链的层次结构如下图所示。 由于结算层涉及不同执行层的交易有效性证明设计，如乐观欺诈证明和零知识证明等，无法进一步理解。 这里直接说明模块化。区块链中常说的执行层、数据可用层、共识层这三个模块侧重于它们的发展背景、解决的问题以及它们当前的发展状况和面临的挑战。

执行层产品及项目

在实际提交执行层产品之前，我们经常听到“以太坊杀手”这个词。 这表明区块链用户在交易吞吐量、交易速度、交易成本等方面的性能需求与以太坊提供的现状存在明显的不一致。

为此，许多新链条从单机区块链自身的交易结构、区块设计、共识机制和网播机制进行探索和研究，构建新的高性能链条，以实现大量交易吞吐量、高速交易速度、低廉的交易成本与此同时，以太坊生态正在对各种技术和产品方案进行探索研发。

目前，以Rollup为主体方案的第2层线路占主导地位，其中欺诈证明的乐观Rollup的Optimism和Arbitrum无论是项目建设、用户吸引还是保留，都相继超越了其他与EVM兼容的新公共链

随着Rollup等第2层的蓬勃发展，与这些Rollup并行交易产品的执行层概念被正式提出。 当然，不仅是以太坊，在优化了TpS和交易成本的Solana、BNBChain、Cosmos、Aptos等公共链上，每个官方或社区都提出了自己的Rollup和执行层产品由此，我们不仅进入多链条并存的时代，也进入多种执行层并存的场景。

这也给开发者、用户和生态带来了不同的问题。 各个执行层的产品都是独立封闭的，生态难以共享，用户彼此的运营成本都很高，需要开发人员的构建、运营时间和成本。 因此，以Rollup为服务的产品也同样上市。 例如Sovereigen Labs、Stackr Labs、Eclipse Builders、Dymension等。 这些产品与运行层的Hub相似，通过将原本位于双层网络的Rollup转换为Layer3，构建单Hub多Rollup的树枝型运行层。

: 由于扩展方案的历史需要，执行层产品探索和研发多年来，各个方案在这几年间取得了重大突破。 在未来的周期中，执行层的产品往往仍然没有解决探索中的问题。 例如，去中心化处理器、zkEVM、并行交易等。

数据可用层产品及项目

大数据时代和云时代的到来，可以作为现代社会基础资源的数据，在各种决策场景下提供帮助和支撑，其战略地位如同过去的石油。当我们提到区块链的数据时，通常指的是链上存储的各种交易数据和智能合约数据。这些数据的保存方法与传统数据库不同。 也就是说，区块链的数据保存方法很分散。 这意味着每个节点都必须存储数据的完整副本。 目前，随着链条上用户交易数据的运用

tstark net/dev//arxiv.org/ABS/1809.09044 fraudanddataavailabilityproofs:maximisinglightclientsecurityandscalingblockchainswithdishonestmajorities 3359 ether data-avail ability/t/the-stateless-client-concept/172/13

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