Análise aprofundada da modularidade: solução plugável para os gargalos de desempenho do Blockchain
A blockchain modular permite fornecer suporte de desempenho e uma experiência de usuário fluida em funções específicas, separando as diferentes funcionalidades da blockchain em módulos independentes, o que resolve, até certo ponto, o problema do "triângulo impossível".
O Ethereum, como a primeira plataforma de Blockchain a suportar contratos inteligentes, proporcionou um solo fértil para o design modular. Com o desenvolvimento da tecnologia Blockchain, o ecossistema do Bitcoin também começou a explorar a possibilidade de modularidade, adicionando novos módulos para alcançar funcionalidades mais avançadas, como proteção de privacidade melhorada, processamento de transações mais eficiente ou funcionalidades de contratos inteligentes aprimoradas.
A tecnologia modular representa uma abordagem de produto "mais espiritualizada" e plugável, no futuro surgirão soluções de blockchain mais flexíveis e personalizáveis, onde vários serviços e funcionalidades podem ser facilmente inseridos e removidos como blocos de Lego. Essa flexibilidade permite que os desenvolvedores construam e implementem rapidamente soluções de blockchain de acordo com as necessidades de cenários de aplicação específicos.
Blockchain Monolítico e Blockchain Modular
Quando discutimos blockchains modularizadas, é fundamental entender primeiro o conceito de Blockchain Monolítica. As blockchains monolíticas, como o Bitcoin e o Ethereum, são conhecidas por sua abrangência, assumindo de forma independente todos os aspectos da rede, desde o armazenamento de dados até a validação de transações e a execução de contratos inteligentes. Nesse processo, a blockchain monolítica desempenha o papel de um generalista, envolvendo-se em todas as etapas.
Tomando o Ethereum como exemplo, uma blockchain monolítica madura pode ser geralmente dividida em quatro arquiteturas:
Camada de Execução (Camada de Execução)
Camada de Liquidação (Settlement Layer )
Camada de Disponibilidade de Dados/ Camada DA (Data Availability Layer)
Camada de Consenso (Consensus Layer)
Através desta analogia, podemos entender mais claramente como as várias arquiteturas do Blockchain trabalham em conjunto. O Blockchain monolítico concentra todas as funcionalidades na mesma cadeia, enquanto o Blockchain modular é uma nova arquitetura de Blockchain que divide o sistema Blockchain em vários componentes ou camadas especializadas, cada uma responsável por tratar tarefas específicas, como consenso, disponibilidade de dados, execução e liquidação.
Blockchain modular é como um grupo de especialistas, focados na exploração profunda e inovação técnica em suas respectivas áreas. Esse foco permite que o blockchain modular ofereça desempenho e experiência do usuário excepcionais em funções específicas; por exemplo, eles conseguem fornecer velocidades de processamento de transações mais rápidas a um custo menor.
Em termos de arquitetura de nós, a cadeia monolítica depende de nós completos, que devem descarregar e processar uma cópia completa dos dados da Blockchain. Isso não apenas impõe requisitos mais altos em termos de recursos de armazenamento e computação, mas também limita a velocidade de escalabilidade da rede. Em contraste, a Blockchain modular adota um design de nós leves, que apenas precisa processar informações do cabeçalho do bloco, aumentando significativamente a velocidade das transações e a eficiência da rede.
Uma vantagem significativa das Blockchains modularizadas é a sua flexibilidade e colaboratividade. Elas conseguem terceirizar funções não essenciais para outros especialistas, formando um efeito de sinergia que resulta em um aumento significativo no desempenho global. Esta filosofia de design é semelhante aos blocos de Lego, permitindo que os desenvolvedores combinem livremente diferentes módulos de acordo com as necessidades do projeto, criando soluções diversificadas.
Apesar de as cadeias monolíticas terem vantagens em controle global, segurança e estabilidade, elas também enfrentam desafios de escalabilidade, dificuldade de atualização e adaptação a novas necessidades. As blockchains modulares destacam-se pela sua alta flexibilidade e personalização, simplificando o processo de criação e otimização de novas blockchains.
No entanto, a Blockchain modular também enfrenta desafios próprios. A sua arquitetura complexa aumenta a carga de trabalho dos desenvolvedores em design, desenvolvimento e manutenção. Como uma tecnologia emergente, a Blockchain modular ainda não passou por testes de segurança abrangentes e por provas de volatilidade de mercado, e a sua estabilidade e segurança a longo prazo ainda precisam de mais validação.
Blockchain modular e o "triângulo impossível"
Por que a tecnologia de blockchain modular é amplamente discutida e prevista como uma "tendência futura"? Isso está intimamente relacionado à famosa teoria do "triângulo impossível" no campo do blockchain.
O "triângulo impossível" da blockchain refere-se à dificuldade de uma rede blockchain em alcançar um estado ótimo simultaneamente nas três propriedades centrais de segurança, descentralização e escalabilidade.
Escalabilidade refere-se à capacidade da rede de processar um grande volume de transações e de manter uma operação eficiente e de baixo custo à medida que o número de usuários e o volume de transações aumentam. Geralmente é medida por TPS (transações por segundo) e latência (tempo necessário para a confirmação da transação).
Segurança refere-se ao custo e à dificuldade de proteger a rede Blockchain contra ataques. Por exemplo, o mecanismo POW do Bitcoin exige que os atacantes controlem mais de 51% do poder de computação da rede, enquanto o mecanismo POS do Ethereum requer que mais de ⅓ dos nós conspiram.
Descentralização descreve o funcionamento da rede que não depende de um único nó central, mas é distribuído entre vários nós; quanto mais nós houver e mais ampla for a distribuição geográfica, maior será o grau de descentralização da rede.
O ponto central do "triângulo impossível" é que é difícil para um sistema de Blockchain otimizar essas três características. Por exemplo: entre várias blockchains públicas, o Bitcoin e o Ethereum destacam-se na descentralização e segurança devido à sua ampla distribuição de nós e ao número suficiente de nós.
No entanto, eles sacrificaram certa escalabilidade, resultando em velocidades de transação mais lentas e taxas de transação mais altas: o tempo de bloco do Bitcoin é de cerca de 10 minutos, o TPS do Ethereum é de aproximadamente 13, e durante picos de volume de transações, as taxas de transação do Ethereum podem chegar a centenas de dólares.
É neste contexto que a tecnologia de blockchain modular surgiu, resolvendo os desafios de escalabilidade e custo das transações das blockchains públicas tradicionais, ao atribuir diferentes funções a módulos especializados. Por exemplo, a Lightning Network do Bitcoin e a tecnologia Rollup do Ethereum são expressões da ideia modular.
As vantagens da blockchain modular residem na sua arquitetura em camadas, permitindo que cada camada seja otimizada para necessidades específicas. A camada de dados pode se concentrar no armazenamento e validação de dados, enquanto a camada de execução pode lidar com a lógica dos contratos inteligentes. Essa separação não apenas melhora o desempenho e a eficiência, mas também promove a interoperabilidade entre diferentes blockchains, fornecendo a base para a construção de um ecossistema aberto e interconectado.
Em suma, a tecnologia de blockchain modular oferece uma nova abordagem para resolver as limitações das blockchains públicas tradicionais. Baseando-se na manutenção da descentralização e segurança, ela alcança uma maior escalabilidade e custos de transação mais baixos, tendo um impacto profundo na ampla aplicação e desenvolvimento a longo prazo da tecnologia blockchain.
Classificação de Blockchain Modular
A blockchain modular pode ser dividida em diferentes tipos com base em suas características de arquitetura. Entre esses tipos, a camada de disponibilidade de dados e a camada de consenso, devido à sua estreita interdependência, muitas vezes são projetadas como um todo unificado. Isso ocorre porque, quando os nós recebem dados de transação, geralmente também determinam a ordem das transações, que é o núcleo da segurança e imutabilidade da blockchain.
Com base nesses princípios de design, podemos entender os diferentes projetos de blockchain modular a partir de três aspectos: a camada de execução, a camada de disponibilidade de dados e a camada de consenso, e a camada de liquidação.
Camada de Execução
A tecnologia Layer 2, como uma extensão da camada de execução na arquitetura do Blockchain, é uma manifestação do conceito de Blockchain modular. Ela se dedica a melhorar a escalabilidade da cadeia principal, construindo redes, sistemas ou tecnologias off-chain que se baseiam na Blockchain subjacente.
As soluções de Layer 2 permitem um processamento de transações mais rápido e com melhor custo-benefício, mantendo a segurança e a descentralização da blockchain subjacente. De acordo com o painel dune criado por @0xning, pode-se ver que a proporção de gas consumido para validação e liquidação de Layer 2 no ecossistema Ethereum é, em média, inferior a 10%, economizando significativamente os custos de transação dos usuários.
A tecnologia Rollup é atualmente a solução mais popular de Layer 2, e sua ideia central é "execução fora da cadeia, validação na cadeia", realizando cálculos e outras tarefas fora da cadeia e, em seguida, enviando os dados de calldata de volta para a mainnet.
Execução fora da cadeia
No modelo Rollup, as transações são executadas fora da cadeia, enquanto a blockchain subjacente é responsável apenas por validar as provas de transação nos contratos inteligentes e armazenar os dados das transações originais. Este design reduz significativamente a carga computacional da cadeia principal, diminuindo a necessidade de armazenamento, permitindo assim um processamento de transações mais eficiente.
Para reduzir ainda mais os custos, o Rollup utiliza a tecnologia de empacotamento de transações. Pode-se compará-lo ao agrupamento de mercadorias na logística; enviar cada mercadoria individualmente gera altos custos de transporte. A tecnologia Rollup, ao empacotar várias transações juntas, requer apenas um "transporte", reduzindo significativamente o custo de cada transação.
Verificação na Blockchain
A verificação na cadeia é a chave para a segurança das redes de Layer 2. As redes de Layer 2 devem fornecer provas criptográficas para resolver potenciais discrepâncias na blockchain subjacente. Atualmente, os dois mecanismos de prova mais populares são a prova de erro e a prova de validade, que sustentam, respetivamente, os Optimistic Rollups e os ZK Rollups.
Prova de erro dos Rollups Otimistas
Optimistic Rollups adotam uma suposição otimista, onde todas as transações são consideradas válidas, a menos que haja evidências claras que indiquem um erro. Este modelo depende da prova de erro (prova de fraude) durante o período de contestação, onde qualquer participante da rede pode submeter provas para desafiar o estado do contrato inteligente, garantindo a justiça e a transparência da rede.
De acordo com os dados da L2BEAT, atualmente existem 16 Layer 2 que utilizam o mecanismo Optimistic Rollups, como: Arbitrum, OP, Base, Blast, entre outros.
Prova de validade de ZK Rollups
Ao contrário dos Optimistic Rollups, os ZK Rollups adotam uma abordagem mais cautelosa, exigindo que todas as transações sejam verificadas através de uma prova de validade antes de serem aceites. Este mecanismo de prova é semelhante a um processo de verificação, garantindo que cada transação e cálculo na rede de Layer 2 sejam precisos.
Em poucas palavras, a prova de validade é a pedra angular dos ZK-Rollups, exigindo que cada lote de transações venha acompanhado da prova correspondente, garantindo que os contratos inteligentes na blockchain subjacente possam verificar e aprovar as mudanças de estado. Para os nós de validação, os ZK Rollups oferecem um mecanismo de liquidação sem erros, pois cada transação deve passar por uma validação rigorosa de validade.
De acordo com os dados da L2BEAT, atualmente existem 11 Layer 2 que utilizam o mecanismo ZK Rollups, como: Linea, Starknet, zkSync, entre outros.
camada de disponibilidade de dados e camada de consenso
Celestia
Celestia, como pioneira no campo das Blockchains modular, é essencialmente uma camada de disponibilidade de dados que fornece uma base sólida para o desenvolvimento de dApps e Rollups. Ao implantar na camada de disponibilidade de dados e na camada de consenso da Celestia, os desenvolvedores de aplicativos podem concentrar-se na execução.
Esta página pode conter conteúdos de terceiros, que são fornecidos apenas para fins informativos (sem representações/garantias) e não devem ser considerados como uma aprovação dos seus pontos de vista pela Gate, nem como aconselhamento financeiro ou profissional. Consulte a Declaração de exoneração de responsabilidade para obter mais informações.
blockchain modular quebra da Trindade Profana, melhora de desempenho e reestruturação do setor
Análise aprofundada da modularidade: solução plugável para os gargalos de desempenho do Blockchain
A blockchain modular permite fornecer suporte de desempenho e uma experiência de usuário fluida em funções específicas, separando as diferentes funcionalidades da blockchain em módulos independentes, o que resolve, até certo ponto, o problema do "triângulo impossível".
O Ethereum, como a primeira plataforma de Blockchain a suportar contratos inteligentes, proporcionou um solo fértil para o design modular. Com o desenvolvimento da tecnologia Blockchain, o ecossistema do Bitcoin também começou a explorar a possibilidade de modularidade, adicionando novos módulos para alcançar funcionalidades mais avançadas, como proteção de privacidade melhorada, processamento de transações mais eficiente ou funcionalidades de contratos inteligentes aprimoradas.
A tecnologia modular representa uma abordagem de produto "mais espiritualizada" e plugável, no futuro surgirão soluções de blockchain mais flexíveis e personalizáveis, onde vários serviços e funcionalidades podem ser facilmente inseridos e removidos como blocos de Lego. Essa flexibilidade permite que os desenvolvedores construam e implementem rapidamente soluções de blockchain de acordo com as necessidades de cenários de aplicação específicos.
Blockchain Monolítico e Blockchain Modular
Quando discutimos blockchains modularizadas, é fundamental entender primeiro o conceito de Blockchain Monolítica. As blockchains monolíticas, como o Bitcoin e o Ethereum, são conhecidas por sua abrangência, assumindo de forma independente todos os aspectos da rede, desde o armazenamento de dados até a validação de transações e a execução de contratos inteligentes. Nesse processo, a blockchain monolítica desempenha o papel de um generalista, envolvendo-se em todas as etapas.
Tomando o Ethereum como exemplo, uma blockchain monolítica madura pode ser geralmente dividida em quatro arquiteturas:
Através desta analogia, podemos entender mais claramente como as várias arquiteturas do Blockchain trabalham em conjunto. O Blockchain monolítico concentra todas as funcionalidades na mesma cadeia, enquanto o Blockchain modular é uma nova arquitetura de Blockchain que divide o sistema Blockchain em vários componentes ou camadas especializadas, cada uma responsável por tratar tarefas específicas, como consenso, disponibilidade de dados, execução e liquidação.
Blockchain modular é como um grupo de especialistas, focados na exploração profunda e inovação técnica em suas respectivas áreas. Esse foco permite que o blockchain modular ofereça desempenho e experiência do usuário excepcionais em funções específicas; por exemplo, eles conseguem fornecer velocidades de processamento de transações mais rápidas a um custo menor.
Em termos de arquitetura de nós, a cadeia monolítica depende de nós completos, que devem descarregar e processar uma cópia completa dos dados da Blockchain. Isso não apenas impõe requisitos mais altos em termos de recursos de armazenamento e computação, mas também limita a velocidade de escalabilidade da rede. Em contraste, a Blockchain modular adota um design de nós leves, que apenas precisa processar informações do cabeçalho do bloco, aumentando significativamente a velocidade das transações e a eficiência da rede.
Uma vantagem significativa das Blockchains modularizadas é a sua flexibilidade e colaboratividade. Elas conseguem terceirizar funções não essenciais para outros especialistas, formando um efeito de sinergia que resulta em um aumento significativo no desempenho global. Esta filosofia de design é semelhante aos blocos de Lego, permitindo que os desenvolvedores combinem livremente diferentes módulos de acordo com as necessidades do projeto, criando soluções diversificadas.
Apesar de as cadeias monolíticas terem vantagens em controle global, segurança e estabilidade, elas também enfrentam desafios de escalabilidade, dificuldade de atualização e adaptação a novas necessidades. As blockchains modulares destacam-se pela sua alta flexibilidade e personalização, simplificando o processo de criação e otimização de novas blockchains.
No entanto, a Blockchain modular também enfrenta desafios próprios. A sua arquitetura complexa aumenta a carga de trabalho dos desenvolvedores em design, desenvolvimento e manutenção. Como uma tecnologia emergente, a Blockchain modular ainda não passou por testes de segurança abrangentes e por provas de volatilidade de mercado, e a sua estabilidade e segurança a longo prazo ainda precisam de mais validação.
Blockchain modular e o "triângulo impossível"
Por que a tecnologia de blockchain modular é amplamente discutida e prevista como uma "tendência futura"? Isso está intimamente relacionado à famosa teoria do "triângulo impossível" no campo do blockchain.
O "triângulo impossível" da blockchain refere-se à dificuldade de uma rede blockchain em alcançar um estado ótimo simultaneamente nas três propriedades centrais de segurança, descentralização e escalabilidade.
O ponto central do "triângulo impossível" é que é difícil para um sistema de Blockchain otimizar essas três características. Por exemplo: entre várias blockchains públicas, o Bitcoin e o Ethereum destacam-se na descentralização e segurança devido à sua ampla distribuição de nós e ao número suficiente de nós.
No entanto, eles sacrificaram certa escalabilidade, resultando em velocidades de transação mais lentas e taxas de transação mais altas: o tempo de bloco do Bitcoin é de cerca de 10 minutos, o TPS do Ethereum é de aproximadamente 13, e durante picos de volume de transações, as taxas de transação do Ethereum podem chegar a centenas de dólares.
É neste contexto que a tecnologia de blockchain modular surgiu, resolvendo os desafios de escalabilidade e custo das transações das blockchains públicas tradicionais, ao atribuir diferentes funções a módulos especializados. Por exemplo, a Lightning Network do Bitcoin e a tecnologia Rollup do Ethereum são expressões da ideia modular.
As vantagens da blockchain modular residem na sua arquitetura em camadas, permitindo que cada camada seja otimizada para necessidades específicas. A camada de dados pode se concentrar no armazenamento e validação de dados, enquanto a camada de execução pode lidar com a lógica dos contratos inteligentes. Essa separação não apenas melhora o desempenho e a eficiência, mas também promove a interoperabilidade entre diferentes blockchains, fornecendo a base para a construção de um ecossistema aberto e interconectado.
Em suma, a tecnologia de blockchain modular oferece uma nova abordagem para resolver as limitações das blockchains públicas tradicionais. Baseando-se na manutenção da descentralização e segurança, ela alcança uma maior escalabilidade e custos de transação mais baixos, tendo um impacto profundo na ampla aplicação e desenvolvimento a longo prazo da tecnologia blockchain.
Classificação de Blockchain Modular
A blockchain modular pode ser dividida em diferentes tipos com base em suas características de arquitetura. Entre esses tipos, a camada de disponibilidade de dados e a camada de consenso, devido à sua estreita interdependência, muitas vezes são projetadas como um todo unificado. Isso ocorre porque, quando os nós recebem dados de transação, geralmente também determinam a ordem das transações, que é o núcleo da segurança e imutabilidade da blockchain.
Com base nesses princípios de design, podemos entender os diferentes projetos de blockchain modular a partir de três aspectos: a camada de execução, a camada de disponibilidade de dados e a camada de consenso, e a camada de liquidação.
Camada de Execução
A tecnologia Layer 2, como uma extensão da camada de execução na arquitetura do Blockchain, é uma manifestação do conceito de Blockchain modular. Ela se dedica a melhorar a escalabilidade da cadeia principal, construindo redes, sistemas ou tecnologias off-chain que se baseiam na Blockchain subjacente.
As soluções de Layer 2 permitem um processamento de transações mais rápido e com melhor custo-benefício, mantendo a segurança e a descentralização da blockchain subjacente. De acordo com o painel dune criado por @0xning, pode-se ver que a proporção de gas consumido para validação e liquidação de Layer 2 no ecossistema Ethereum é, em média, inferior a 10%, economizando significativamente os custos de transação dos usuários.
A tecnologia Rollup é atualmente a solução mais popular de Layer 2, e sua ideia central é "execução fora da cadeia, validação na cadeia", realizando cálculos e outras tarefas fora da cadeia e, em seguida, enviando os dados de calldata de volta para a mainnet.
Execução fora da cadeia
No modelo Rollup, as transações são executadas fora da cadeia, enquanto a blockchain subjacente é responsável apenas por validar as provas de transação nos contratos inteligentes e armazenar os dados das transações originais. Este design reduz significativamente a carga computacional da cadeia principal, diminuindo a necessidade de armazenamento, permitindo assim um processamento de transações mais eficiente.
Para reduzir ainda mais os custos, o Rollup utiliza a tecnologia de empacotamento de transações. Pode-se compará-lo ao agrupamento de mercadorias na logística; enviar cada mercadoria individualmente gera altos custos de transporte. A tecnologia Rollup, ao empacotar várias transações juntas, requer apenas um "transporte", reduzindo significativamente o custo de cada transação.
Verificação na Blockchain
A verificação na cadeia é a chave para a segurança das redes de Layer 2. As redes de Layer 2 devem fornecer provas criptográficas para resolver potenciais discrepâncias na blockchain subjacente. Atualmente, os dois mecanismos de prova mais populares são a prova de erro e a prova de validade, que sustentam, respetivamente, os Optimistic Rollups e os ZK Rollups.
Prova de erro dos Rollups Otimistas
Optimistic Rollups adotam uma suposição otimista, onde todas as transações são consideradas válidas, a menos que haja evidências claras que indiquem um erro. Este modelo depende da prova de erro (prova de fraude) durante o período de contestação, onde qualquer participante da rede pode submeter provas para desafiar o estado do contrato inteligente, garantindo a justiça e a transparência da rede.
De acordo com os dados da L2BEAT, atualmente existem 16 Layer 2 que utilizam o mecanismo Optimistic Rollups, como: Arbitrum, OP, Base, Blast, entre outros.
Prova de validade de ZK Rollups
Ao contrário dos Optimistic Rollups, os ZK Rollups adotam uma abordagem mais cautelosa, exigindo que todas as transações sejam verificadas através de uma prova de validade antes de serem aceites. Este mecanismo de prova é semelhante a um processo de verificação, garantindo que cada transação e cálculo na rede de Layer 2 sejam precisos.
Em poucas palavras, a prova de validade é a pedra angular dos ZK-Rollups, exigindo que cada lote de transações venha acompanhado da prova correspondente, garantindo que os contratos inteligentes na blockchain subjacente possam verificar e aprovar as mudanças de estado. Para os nós de validação, os ZK Rollups oferecem um mecanismo de liquidação sem erros, pois cada transação deve passar por uma validação rigorosa de validade.
De acordo com os dados da L2BEAT, atualmente existem 11 Layer 2 que utilizam o mecanismo ZK Rollups, como: Linea, Starknet, zkSync, entre outros.
camada de disponibilidade de dados e camada de consenso
Celestia
Celestia, como pioneira no campo das Blockchains modular, é essencialmente uma camada de disponibilidade de dados que fornece uma base sólida para o desenvolvimento de dApps e Rollups. Ao implantar na camada de disponibilidade de dados e na camada de consenso da Celestia, os desenvolvedores de aplicativos podem concentrar-se na execução.