新しいフロンティア: モジュラーブロックチェーン

モジュール化 — ブロックチェーンの未来

ブロックチェーン技術は、幅広い業界に革命を起こす可能性があるため、近年多くの注目を集めています。しかしながら、従来のブロックチェーンモデルは柔軟性がなく、スケーリングが難しい場合があります。イーサリアム、新しいものを説明するために多くのスペースを費やしました。イーサリアムロールアップとデータ可用性レイヤーによって構築された。イーサリアム次の 10 年間で —モジュール化。

でもゲートベンチャーズ、これは、モジュラーブロックチェーンスペースからの機会が登場する場所です。モジュラーブロックチェーンは、特定のビジネスニーズに合わせてカスタマイズできるブロックチェーンネットワークを構築する方法です。単一のモノリシックブロックチェーンを使用する代わりに、モジュラーブロックチェーンを使用すると、必要に応じて接続したり切断したりできる複数の独立したブロックチェーン。最近のモジュラーブロックチェーンソリューションは、スケーラビリティと分散化を強化するために、データ可用性レイヤーを中心にしています。ダンクシャーディングに加えて、データ可用性レイヤーとして機能するロールアップと、Celestia のような専用のデータ可用性レイヤーは、どちらもそのようなモジュラーです。モノリシックブロックチェーンが支配する現状に革命を起こすためのブロックチェーンソリューション。

モノリシックループ

モノリシックブロックチェーンは、すべての機能とトランザクションを実行するために使用される単一の統合ブロックチェーンです。ビットコイン、イーサリアム、とソラナネットワーク内のすべてのノードが同じ機能を持ち、同じ機能を実行する、データの可用性、コンセンサス、決済、および実行の 4 つの重要な機能を備えた固定構造を持っています。これにより、特定のユースケースへのスケーリングと適応が困難になる可能性があります。すべてのノードがすべてのトランザクションとデータを処理する必要があります。

ブロックチェーン業界は、改善が発見されるたびに古い L1 を置き換える新しいモノリシック L1 の無限のサイクルに陥っています。新しい L1 はそれぞれ、以前の問題を解決しようとしますが、最終的には同じビジネス戦略に従うことになります。このサイクルから抜け出すには、ブロックチェーン技術の重要な特徴であるモジュール性に焦点を当てる必要があります。モジュール性を優先することで、データの可用性とコンセンサスを優先するブロックチェーンプラットフォームを作成できますが、実行チェーンは他のレイヤーに任せることができます。モノリシックな構造に強制的に準拠させるのではなく。

Trilemma のモジュラーブロックチェーン

典型的なブロックチェーンでは、コンセンサスレイヤー、実行レイヤー、データ可用性レイヤーがすべて単一のモノリシック構造に圧縮されているため、スケーラビリティが制限されます。たとえば、高いスケーラビリティを実現するには、ブロックサイズを増やしてノードの数を減らすことができます。逆に、ノードを追加すると、より多くのハードウェアが必要になり、トランザクション速度が遅くなります。

モジュラーブロックチェーンは、必要に応じて接続および切断できる複数の独立したブロックチェーンのネットワークです。各モジュールまたはブロックチェーンは、特定のユースケースに合わせてカスタマイズでき、柔軟性とスケーラビリティの向上、リソースの効率的な使用、およびパフォーマンスの向上を可能にします。実行層をコンセンサス層から分離し、データ可用性サンプリング (DAS) などの手法によってデータの可用性を確保することで、セキュリティや分散化を犠牲にすることなく、高いスケーラビリティと機能性を実現できます。実行層とデータ可用性層として、 Celestia などの専用のモジュラーブロックチェーンレイヤーは、この問題に対処しようとしています。

イーサリアムのロールアップ中心のロードマップは、多くのオプティミスティックおよび zk ロールアップの現在のエコシステムにつながります。ブロックチェーンで高いスケーラビリティ、セキュリティ、および分散化を達成するというトリレンマの課題は、ラベロガーでのシャーディング、または 1 からレベルまでのシャーディングなどのアプローチを通じて対処されてきました。ロールアップなどのレイヤー 2 ソリューションの使用。実行レイヤーはメインのブロックチェーンから分離され、コンセンサスは基盤となるブロックチェーンによって保証されます。

ロールアップは主に実行レイヤー (Optimistic や zk-rollups など) のソリューションとして認識されていますが、一部のロールアップはデータ可用性レイヤー (zkPorter や zkPorter など) として非常にうまく機能します。ポリゴンをご利用ください）。イーサリアムは、DAS とそのレイヤー 2 ソリューションをサポートする能力について広範な調査を実施しており、Vitalik Buterin は、ブロックチェーンが十分な量のデータの可用性を公開および保証できる場合、レイヤー 2 プロトコルをサポートし、高いスケーラビリティとスケーラビリティを実現できると指摘しています。限られた計算能力で。

ロールアップは、L1 がロールアップを DA レイヤーとして使用するデータ可用性の問題に対処するためのモジュラーブロックチェーンソリューションの初期の形式でした。このように、Celestia の開始まで、サードパーティの DA ソリューションにパワーを失うことなく、L1 中心です。後にモジュール式ブロックチェーンの中心になりたい Celestia によって強く提唱されました。イーサリアムCelestia 独自のデータ可用性ソリューションをデフォルトとして使用するその他の L1。以下で説明するレイヤードアーキテクチャを通じて、Celestia は実行と検証を他のモジュラーレイヤーに委譲し、トランザクション注文の sharability 保証とデータのためのデータ可用性レイヤーを提供することに専念します。

階層化されたモジュラーアーキテクチャ

モジュラーブロックチェーンスペースでは、レイヤードモジュラーソリューションには、コンセンサス/セキュリティレイヤー、実行レイヤー、およびデータ可用性レイヤーの分離が含まれます。

実行レイヤーは、データの可用性またはセキュリティを無視しながら、トランザクション注文を迅速に処理する責任があります。その主な機能は、データを抽出して実行し、プラットフォームの実行に応じて、適切なセキュリティまたはデータ可用性レイヤーに送信することです。実行レイヤーにはレイヤー2が含まれます。 Starkware の Validium/StarkEX、Offchain Labs の Arbitrum、Matter Labs の zkSync、Optimistic Rollup などのソリューション。

セキュリティ/コンセンサスレイヤーは、ブロックチェーンネットワークの基本的なレイヤーを表しており、実装には重要な技術的および非技術的な課題があります。非技術的な課題には、パスの依存性や歴史的な前例が含まれます。ビットコインとイーサリアムは広く採用され、セキュリティの実績が確立されているため、世界的に認められていると考えられている唯一の 2 つのコンセンサスレイヤーです。

データ可用性レイヤーは、データを保存および整理するための標準レイヤーとして機能し、分散型、半分散型、または集中型の方法で実装でき、新しいデータとトランザクションレイヤーの変更を受け入れる役割を果たします。

和解レイヤーは、ロールアップの実行を検証し、紛争を解決する責任があります。和解レイヤーはオプションのレイヤーであり、その役割は、裁判制度における米国最高裁判所の役割と同様であり、紛争の最終的な仲裁を提供します。

に見られるように、階層化されたモジュラーソリューションを採用することにより、楽観、トランザクションは、セキュリティを損なうことなく、またはスケーラビリティのトリレンマに陥ることなく、劇的に加速できます。主流のモノリシック設計はすべてのレイヤーを一緒に実行しますが、レイヤー2ソリューションとCelestiaは実行とデータの可用性を他のものから分離し、モジュラーブロックチェーンをマークします。

実行とコンセンサスのモジュール性

実行レイヤーは、データの可用性とセキュリティに関係なく、トランザクション注文を迅速に実行することを目的としています。レイヤー 2 は、イーサリアムOptimistic ロールアップ、ZK ロールアップ、ステートチャネル、サイドチェーン、Validium など。そのオンチェーンデータモデルと固有の分散化により、Optimistic および ZK ロールアップは、これまで業界で最も注目を集めてきました。

セキュリティ層は、コンセンサスが達成される場所です。ビットコインとイーサリアム世界的なコンセンサスが確立されているため、Cosmos などの他のレイヤー 1 ソリューションは、セキュリティ保証に対して異なるアプローチを採用しています。コスモスハブ、各 Tendermint ハブ/ゾーンは、システムのセキュリティとコンセンサスに貢献します。シングルチェーンのセキュリティは低下する可能性がありますが、 Cosmos の全体的なセキュリティは、高性能のモノリシックチェーンと比較して高いままです。さらに、単一のチェーンが失敗した場合、他のチェーンCosmos エコシステム内では、影響を受けることなく同様のタスクを引き受けることができ、ネットワークの回復力に貢献します。

雪崩アーキテクチャにモジュール性を示すモノリシックチェーンとして際立っています。他のレイヤ 1 チェーンとは異なり、雪崩は、P チェーン、C チェーン、および X チェーンアーキテクチャによるハイブリッドアプローチを採用しています。コントラクトチェーン © は、アプリケーションの展開を担当し、イーサリアムEVM。一方、X チェーンは、資産の発行と資金移動を容易にします。一方、P チェーンは、認証ノードのコーディネーター、サブネットの作成者および追跡者として機能し、AVA ノードをカスタムチェーンに組み立てることを可能にします。 P チェーンを通じて、雪崩基盤となる別のネットワークを構築することなく、何百ものチェーンをサポートできます。雪崩のモジュール性は、現在の主流のモジュラーナラティブとは異なりますが、依然として重要です。

モジュラー実行とコンセンサスソリューションは、トリレンマに対処する上で非常に重要ですが、データ可用性レイヤーでのモジュラーブロックチェーンイノベーションが増えており、データの保存と並べ替えを改善し、トランザクションレイヤーの変更とともに新しいデータを受け入れるようになっています。

モジュラーランドスケープにおけるデータ可用性ソリューション

データの可用性の問題に取り組むには、イーサリアム強化されたデータ可用性レイヤーを通じてスケーラビリティを向上させる Danksharding を備えています。 Validum と、zkPorter のようなデータ可用性レイヤーとして機能する他のレイヤー 2、およびポリゴンCelestia は専用のデータ可用性レイヤーを介して新しいアプローチを採用し、より大きなブロックサイズをサポートしています。

1。ブロックチェーンデータのオンチェーン投稿とDanksharding

現在のブロックチェーン環境でデータの可用性を確保するために、一般的な方法の 1 つは、ブロックチェーンデータをオンチェーンに投稿することです。イーサリアムデータ可用性レイヤーとしてのメインネットは、重大な課題に直面しています。イーサリアムのアーキテクチャは、ブロック全体をダウンロードすることでデータの可用性を保証するためにフルノードに依存しています。ブロックサイズが大きくなると、フルノードのハードウェア要件が増加し、ネットワークを集中化できます。

この問題に対する解決策は、将来的にシャードアーキテクチャに移行することです。これは、DAS を使用して、フルノードとライトクライアントの両方を使用してネットワークを保護します。しかし、これは問題を部分的にしか解決しません。ロールアップアーキテクチャは、別の根本的な問題を提示します。ロールアップブロックがダンプされることですイーサリアムcalldata はコストが高く、ロールアップトランザクションのバッチサイズに関係なく、1 バイトあたり 16 ガスのコストで L2 ユーザーのボトルネックにつながるため、これは規模が大きくなると問題になります。

Danksharding は、イーサリアムロードマップ変換および最適化するように設計されています。イーサリアムL1 データシャードとブロックスペースを「データ可用性エンジン」に変換します。このエンジンにより、L2 ロールアップが低コストで高スループットのトランザクションを実装できるようになります。Danksharding は、イーサリアムより効率的で効果的なデータ可用性レイヤーを作成することにより、この新しいアプローチを利用することで、ロールアップは、トランザクションのセキュリティと分散化を維持しながら、トランザクション処理時間を短縮できます。イーサリアム通信網。

2。データ可用性レイヤーとして機能する Validium とロールアップ

トランザクション速度が 9、000+ TPS の StarkEx Validium は、データの可用性を確保しながら、スケーラビリティとスループットの向上を実現するための代替ソリューションです。 Validium を使用すると、粒度の細かいトランザクションデータが (オリジンに関して) オフチェーンでデータ可用性 PoS に送信されます。ガーディアン、またはデータ可用性レイヤー。これにより、データの可用性をイーサリアムロールアップの使用の増加に関連する固定バイトガスコストをバイパスするオフチェーンソリューションへのcalldata。そうすることで、Validiums はスケーラビリティを改善し、データ可用性の保証を犠牲にすることなくコストを削減する手段を提供します。

StarkEx Validum が現在実際に使用されている唯一の有効性ですが、Volition、zkPorter、およびポリゴン利用:

Volition — zkRollup のように、volition は状態のルートと証明をコミットします。イーサリアムは、トランザクションデータを同じ L1 にポストするロールアップとは異なり、ボリションでは、ユーザーは Validium などの別のデータ可用性ソリューションを選択できます。

zkSync/zkPorter — zkSync は、データの可用性の問題に対処するために zkPorter と呼ばれるソリューションを導入しました。オフチェーンのデータの可用性を利用することにより、zkPorter は 20、000+ TPS のトランザクション速度をサポートすることができます。これは、現在よりもはるかに高速です。オンチェーンデータ可用性を使用する zkPorter、およびオフチェーンデータ可用性を使用する zkPorter。 zkPorter の処理スキームは、ユーザーがオンチェーンデータ可用性とオフチェーンデータ可用性を選択できる Starkware の Volition に似ています。スタークウェアが以前に行ったように、トランザクションごとにチェーンまたはオフチェーンのアカウントを指定する必要がありますが、zkPorter は事前にオンチェーンまたはオフチェーンのアカウントを指定する必要があります。ガーディアンは zkSync トークンを保持し、データ可用性サポートを提供するために PoS ネットワークに参加します。データ可用性の提供に失敗すると、スラッシュが発生し、ガーディアン攻撃は、資金を盗むのではなく、ネットワーク内の資金をロックすることしかできず、インセンティブを大幅に削減します。このセキュリティ機能は、攻撃者が不正防止モデルを通じて資金を送金できる楽観的ロールアップでは実現できません。

ポリゴン役に立つ —ポリゴンAvail は、ポリゴン。ポリゴンAvail は、データの可用性 (およびコンセンサス) に焦点を当てながら、各チェーンが異なる役割を担うことを可能にするデータ可用性レイヤーを提供し、実行を他のレイヤーに委任することにより、モジュラーブロックチェーンの未来を表しています。ポリゴンAvail は DAS を利用して、ライトノードがブロック検証に参加できるようにします。この革新的なアプローチにより、ライトノードがブロックヘッダーのみを追跡する場合でも、不正証明を必要とせずに、ブロック本体内のトランザクションの有効性が保証されます。 KZG コミットメントは、多項式コミットメントグラフスキームです。が使用する方法ポリゴンはこれを達成するのに役立ちます。

3。専用のデータ可用性レイヤー — Celestia

モジュラーブロックチェーンスペースでは、ロールアップアーキテクチャにより、ブロックチェーンは必ずしも実行または計算機能を提供する必要がないという新しい視点が生まれました。代わりに、ブロックの順序付けとそれらのブロックのデータ可用性の確保に集中できます。 Celestia によって具体化されました。は、以前は LazyLedger として知られていた最初のモジュラーブロックチェーンネットワークです。

Celestia は、実行と検証を他のモジュラーレイヤーに委譲する「怠惰なブロックチェーン」であり、DAS によるトランザクションの順序付けとデータ可用性の保証のためのデータ可用性レイヤーの提供のみに焦点を当てています。携帯電話がライトクライアントとして参加し、ネットワークのセキュリティ保護に役立ちます。

DAS の特性のおかげで、データ可用性レイヤーとして Celestia に接続するロールアップは、Celestia ライトノードの数が増えるにつれて、より大きなブロックサイズ (したがって、より高いスループット) をサポートできると同時に、同じ確率的保証を維持できます。ブロックチェーン空間における分散化。

モジュール式ブロックチェーンの未来

要約すると、モジュラーブロックチェーンは、ブロックチェーンのさまざまなレイヤーをモジュラーコンポーネントに分離し、ロールアップなどのレイヤー 2 ソリューションを使用して、高いスケーラビリティを維持しながら高いスケーラビリティを実現することにより、スケーラビリティ、セキュリティ、および分散化のトリレンマに対処するための有望なアプローチです。

モジュラーブロックチェーンには多くの利点がありますが、これは比較的新しいテクノロジーであり、まだ多くの研究が必要であることに注意することが重要です。将来は、アプリ固有または目的固有のモジュラーチェーンが多数含まれる可能性があります。モジュラーブロックチェーンアーキテクチャはまだ初期段階であり、特にセキュリティやコスト最小化などの多くの問題が発生する実行とコンセンサスの分離に関して、大規模に実装されることはまだありません。

しかし、より柔軟でスケーラブルなブロックチェーンソリューションに対する需要が高まる中、今後数年間でモジュラーブロックチェーンを採用し始める企業がますます増える可能性があり、Gate Ventures では引き続き初期段階の新興企業をサポートしていきます。結局のところ、DAS のようなモジュラーブロックチェーンテクノロジーは、イーサリアム反検閲と分散型検証のエンドゲームの未来を実現するために活用されます。

著者：Gateの研究者Ventures Richard Li
翻訳者：AkihitoY.
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この記事は研究者の意見を表すものであり、取引に関するアドバイスを構成するものではありません。 本記事の内容はオリジナルであり、著作権はGateに帰属します。転載が必要な場合は、作者と出典を明記してください。そうでない場合は法的責任を負います。