翻譯：白話區塊鏈




在模塊化有關文章中提到，我們將共同改變構建和利用區塊鏈的方式。此外，當我們進入牛市的炒作和活動加劇時，以模塊化為中心的設計可實現可擴展且安全的執行層！

 

1、那么什么是模塊化區塊鏈架構呢？

在整體網絡（例如以太坊和Solana）中，執行、結算和共識/數據可用性（DA）都統一在一層中：
1）數據可用性：所有網絡參與者（至少在一定時間內）都可以訪問和檢索發布到網絡的任何數據的概念。 2）執行：定義區塊鏈上的節點如何處理交易，并在狀態之間轉換它們。 3）結算：最終性（概率性或確定性）是提交到鏈上的交易不可逆轉的保證。只有當鏈確信交易有效性時才會發生這種情況。因此，結算意味著驗證交易、驗證證據和仲裁爭議。 4）共識：節點同意區塊鏈上哪些數據可以被驗證真實和準確的機制。

整體區塊鏈架構（來源：Celestia）
雖然整體設計方法有其自身的一些優點（例如降低復雜性和提高可組合性），但它不一定能夠很好地擴展。這就是為什么模塊化設計將這些功能分開，讓它們在單獨的專用層上執行。
因此，模塊化設計空間包括： -執行層（匯總） -結算層（例如以太坊） -共識/DA 層（例如Celestia）
模塊化區塊鏈架構（來源：Celestia） 更廣泛地說，模塊化區塊鏈還包括：%20-測序解決方案，%20-證明解決方案，%20-互操作性解決方案，%20-專注于訂單流抽象的項目%20-各種基礎設施提供商（匯總框架、匯總即服務解決方案和其他工具） 在這篇簡短的介紹性文章中，重點在于我們如何獲得基于匯總（又稱模塊化）的擴展解決方案，然后我們將在接下來的幾周的新系列中深入探討模塊化區塊鏈系統的細微差別。  

2、歷史簡介

自區塊鏈誕生以來，擴展區塊鏈的吞吐量一直是該領域研究和開發的主要焦點。毫無疑問，要實現真正的“大規模采用”，區塊鏈必須能夠擴展。簡單定義，可擴展性是網絡快速、低成本處理大量交易的能力。因此，這意味著隨著更多用例的出現和網絡采用的加速，區塊鏈的性能不會受到影響。根據這個定義，以太坊缺乏可擴展性。 隨著網絡使用量的增加，以太坊上的%20Gas%20價格飆升至不可持續的高水平，最終導致許多小用戶完全無法與去中心化應用程序進行交互。例子包括BAYC%20land%20mint（導致gas費飆升至8000%20gwei）或artblocks%20NFT下降（導致gas費飆升至1000%20gwei以上）——作為參考，當時gas費為6%20Solana）提供了蠶食以太坊市場份額的機會。然而，這也刺激了圍繞增加以太坊網絡吞吐量的創新。 然而，這些%20Alt-L1%20所采取的擴展方法通常是以去中心化和安全性為代價的。例如，像Solana這樣的%20Alt-L1%20鏈選擇使用較小的驗證器集，并增加了驗證器的硬件要求。雖然這提高了網絡驗證鏈并保持其狀態的能力，但它減少了可以自己驗證鏈的人數，并增加了網絡參與的進入壁壘。這種沖突也稱為區塊鏈三難困境（如下圖所示）。該概念基于這樣的想法：區塊鏈無法同時達到任何區塊鏈網絡應努力具備的所有三個核心品質（可擴展性、安全性和去中心化）。
區塊鏈三難困境（來源：SEBA Research）
當我們考慮上述硬件要求的增加時，這一點就變得很清楚。為了擴展吞吐量，Alt-L1 鏈必須利用更加中心化的網絡結構，用戶必須信任少量具有高規格機器的驗證器。為了可擴展性，這犧牲了區塊鏈三難的兩個方面：去中心化和安全性。此外，由于需要更強大的硬件，運行節點也變得更加昂貴（不僅是硬件本身，還包括帶寬和存儲）。這極大地損害了網絡的去中心化，因為運行節點的進入壁壘急劇增加，因此可以參與驗證網絡的人越來越少。
由于去中心化和包容性是以太坊社區的兩個核心價值觀，因此用一小組高規格節點運行鏈并不是一條合適的前進道路也就不足為奇了。Vitalik Buterin 甚至認為“讓普通用戶能夠運行節點對于區塊鏈去中心化至關重要”。因此，其他擴展方法受到了關注。

3、同質執行分片

以太坊社區已經嘗試使用側鏈、等離子和狀態通道來解決可擴展性問題，所有這些都具有某些缺點，導致它們不是最佳解決方案。許多 Alt-L1 區塊鏈選擇采用的一種擴展方法就是所謂的同質執行分片。在相當長的一段時間里，這似乎也是以太坊最有前途的解決方案（在舊的 ETH 2.0 路線圖的背景下）。
同類執行分片是一種擴展方法，旨在通過將事務處理工作負載劃分為多個稱為分片的較小單元（驗證器子集）來提高區塊鏈網絡的吞吐量和容量。每個分片獨立且并發地運行，處理自己的一組事務并維護單獨的狀態。目標是實現事務的并行執行，從而提高整體網絡容量和速度。Harmony 和以太坊 2.0（僅限舊路線圖！）是擴展計劃的兩個示例，它們已采用或至少考慮將同構執行分片作為其擴展策略的一部分。

執行分片的簡化可視化
Harmony 是一個 Alt-L1 區塊鏈平臺，旨在為去中心化應用程序 (dApp) 提供可擴展、安全且節能的基礎設施。它使用基于分片的方法，將網絡分為多個分片，每個分片都有自己的一組驗證器，負責處理交易和維護本地狀態。驗證者被隨機分配到分片，確保資源的公平和平衡分配。
跨分片通信是通過一種稱為“收據”的機制來促進的，該機制允許分片將有關事務導致的狀態更改的信息發送到其他分片。這使得駐留在不同分片上的 dApp 和智能合約之間能夠無縫交互，而不會影響網絡的安全性和完整性。
以太坊 2.0 是對以太坊網絡的持續升級，旨在解決原始基于工作量證明 (PoW) 的以太坊版本所面臨的可擴展性、安全性和可持續性問題。舊的以太坊 2.0 路線圖提出了多階段部署，將網絡過渡到權益證明 (PoS) 共識機制（我們最終在去年秋天看到了這一點），并引入執行分片以提高可擴展性。根據這個最初的計劃，以太坊 2.0 將由一條信標鏈和 64 條分片鏈組成。信標鏈旨在管理 PoS 協議、驗證者注冊和跨分片通信。
另一方面，分片鏈是單獨的鏈，負責處理交易并并行維護單獨的狀態。驗證者將被分配到一個分片，定期輪換以維護網絡的安全性和去中心化。信標鏈將跟蹤驗證者分配并管理最終確定分片鏈數據的過程。計劃通過一種稱為“交叉鏈接”的機制來促進跨分片通信，該機制會定期將分片鏈數據捆綁到信標鏈中，從而允許狀態更改在整個網絡中傳播。
但是，雖然同質執行分片承諾了巨大的可擴展性，但它確實以安全權衡為代價，因為驗證器被分成更小的子集，因此網絡去中心化受到損害。此外，在分片上提供加密經濟安全性的風險價值也降低了。
然而，以太坊 2.0 路線圖此后不斷發展，執行分片已被一種稱為數據分片的方法所取代，該方法旨在為稱為匯總的更復雜的擴展技術提供可擴展的基礎。
 

4、異構執行分片

異構執行分片是一種擴展方法，它將具有不同共識機制、狀態模型和功能的多個獨立區塊鏈連接到一個可互操作的網絡中。這種方法允許每個連接的區塊鏈保持其獨特的特性，同時受益于整個生態系統的安全性和可擴展性。采用異構執行分片的兩個突出項目示例是Polkadot和Cosmos。
Polkadot是一個去中心化平臺，旨在實現多個區塊鏈之間的跨鏈通信和互操作性。其架構由中央中繼鏈、多個平行鏈和橋接器組成。

Polkadot 網絡架構的簡化可視化（來源：Polkadot Docs）
中繼鏈： Polkadot生態中的主鏈，負責提供安全、共識和跨鏈通信。中繼鏈上的驗證器負責驗證交易并生成新塊。
平行鏈：連接到中繼鏈的獨立區塊鏈，可從其共享的安全性和共識機制中受益，并實現與網絡中其他鏈的互操作性。每個平行鏈都可以有自己的狀態模型、共識機制和針對特定用例定制的專用功能。
橋梁：將 Polkadot 連接到外部區塊鏈（如以太坊）并實現這些網絡和 Polkadot 生態系統之間的通信和資產轉移的組件。
Polkadot 使用稱為提名權益證明 (NPoS) 的混合共識機制來保護其網絡。中繼鏈上的驗證者由社區提名來驗證交易并生成區塊。相反，平行鏈可以根據其要求使用不同的共識機制。Polkadot 網絡架構的一個重要特點是，在設計上，所有平行鏈都與中繼鏈共享安全性，從而繼承了中繼鏈的安全保證。
Cosmos是另一個去中心化平臺，旨在創建“區塊鏈互聯網”，促進不同區塊鏈網絡之間的無縫通信和互操作性。它的架構類似于 Polkadot 的架構，由一個中心 Hub、多個 Zone 和 Bridge 組成。

Cosmos 網絡架構的簡化可視化（來源：Cosmos Docs）
Hub： Cosmos 生態系統中的中央區塊鏈，可實現跨鏈通信并很快實現鏈間安全（類似于 Polkadot 的共享安全）。Cosmos Hub 使用稱為 Tendermint 的權益證明 (PoS) 共識機制，可提供快速最終確定和高吞吐量。理論上，可以有多個集線器。然而，隨著 ATOM 2.0 和鏈間安全性的出現，Cosmos Hub 很可能仍然是 Cosmos 支持的“區塊鏈互聯網”的中心。
區域：連接到中心的獨立區塊鏈，每個區塊鏈都有自己的共識機制、狀態模型、功能和驗證器集（通常）。區域可以使用稱為區塊鏈間通信（IBC）的標準化協議通過集線器相互通信。
橋梁：將 Cosmos 生態系統連接到外部區塊鏈的組件，允許 Cosmos 區域和其他網絡之間的資產轉移和通信。
Polkadot 和 Cosmos 都是異構執行分片的例子，因為它們將具有不同功能、共識機制和狀態模型的多個獨立區塊鏈連接到一個可互操作的生態系統中。這種方法允許每個連接的鏈保持其獨特的特性，同時通過將特定于應用程序的執行層彼此分離來實現可擴展性，同時仍然受益于整個網絡的跨鏈通信和安全功能。
Cosmos 和 Polkadot 方法之間的主要區別在于安全模型。Cosmos 采用的方法是特定于應用程序的鏈（異構分片）必須啟動并維護自己的驗證器集，而 Polkadot 選擇了共享安全模型。在這種共享安全模型下，應用程序鏈繼承了位于生態系統中心的中繼鏈的安全性。后者更接近以太坊希望采用的基于匯總的擴展方法來實現擴展。
 

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