Как это следует из самого названия, монолитный блокчейн — распределенная система с единой структурой. В ней ноды отвечают за консенсус, исполнение транзакций и доступность данных. В отличие от модульных, в монолитных блокчейнах все эти задачи выполняются на одном уровне или в группе тесно связанных цепей (также работающих на одном уровне). Большинство блокчейнов криптоэкосистемы — монолитные. Например, биткоин, Solana, Ethereum (на первых этапах развития). Рассмотрим принцип работы монолитного блокчейна на примере протокола биткоина: Ноды монолитного блокчейна обеспечивают: Архитектура монолитных блокчейнов предполагает, что ноды выполняют все эти функции. В модульных системах исполнение отделено от урегулирования, консенсуса и доступности данных. Модульный подход знаменует собой кардинальную смену парадигмы при построении блокчейнов. Суть заключается в специализации: один блокчейн отвечает за исполнение транзакций, другой — за поддержание консенсуса. Таким образом, модульный блокчейн сфокусирован на выполнении лишь некоторых задач, передавая остальные одному или нескольким отдельным уровням. Компоненты таких систем можно представить в виде кубиков Lego, которые можно комбинировать для создания различных конструкций. Модульные блокчейны представляют собой подключаемые модули, каждый из которых может заменяться или объединяться с другим в зависимости от конкретного юзкейса. Пример таких модулей — роллапы. Эти решения масштабирования специализируются на обработке транзакций (исполнении). За консенсус, доступность данных и урегулирование отвечает родительская цепочка. Рассмотрим принцип работы Ethereum в контексте модульного подхода. Как и биткоин, а также многие другие блокчейны первого поколения, сеть второй по капитализации криптовалюты была спроектирована как монолитная система. Однако для разрешения трилеммы масштабирования эфир превращается в модульную структуру. Один из важных этапов на этом пути — реализация шардинга. Идея состоит в постепенном отказе от модели, где каждая нода должна вычислять каждую операцию, в пользу модели параллельного выполнения, в которой ноды обрабатывают только определенные вычисления. Это позволяет обрабатывать множество транзакций одновременно. Шардинг разбивает блокчейн на несколько подсетей, каждая из которых обрабатывает свою часть сетевой активности. Разделяя функции на несколько компонентов, достигается более высокая эффективность и производительность, чем если бы все части системы работали над одними и теми же задачами. Ethereum-разработчики внедряют систему из 64 компонентов (шардов), работающих параллельно. Ноды управляют только той частью реестра, за которой они закреплены (выполняют процессы и подтверждают транзакции), а не поддерживают весь реестр. В контексте модульного подхода шардчейны хранят различные части данных Ethereum. Сегментирование исполнения позволяет каждому из 64 компонентов обрабатывать собственный набор транзакций. Такой подход помогает увеличить пропускную способность системы и повысить скорость выполнения операций. Некоторые разработчики являются сторонникам ориентированного на роллапы подхода к повышению производительности Ethereum. В отличие от других (более централизованных) решений масштабирования вроде сайдчейнов, роллапы тесно связаны с родительской цепочкой. Они представляют своего рода расширение для улучшения пропускной способности системы. Благодаря роллапам блокчейн Ethereum «передает на аутсорсинг» вычисления, фокусируясь на урегулировании, консенсусе и доступности данных. L2-решения способны кардинально оптимизировать обработку транзакций без ущерба безопасности или децентрализации системы. Монолитные блокчейны — исторически первый подход к построению распределенных систем. Однако при такой схеме сложно решить проблему масштабирования, не пожертвовав безопасностью или децентрализацией. Основное преимущество монолитных блокчейнов заключается в их простоте. С одноуровневым дизайном меньше сложностей при создании и обслуживании системы. Такой подход также понятнее для новичков, пытающихся разобраться в особенностях технологии. Главные недостатки монолитных блокчейнов:
По их словам, фрагментация из-за относительной закрытости монолитных блокчейнов может создавать препятствия интероперабельности, усложнять жизнь разработчикам и негативно сказываться на пользовательском опыте. Из плюсов модульных блокчейнов можно выделить: Минусы и риски модульных блокчейнов: Celestia — один из наиболее известных представителей модульных блокчейнов. В октябре 2022 года проект привлек $55 млн в раунде под руководством Bain Capital Crypto и Polychain Capital. Блокчейн позволяет роллапам и другим модульным цепочкам использовать Celestia для обеспечения доступности данных и консенсуса. Ноды могут подтверждать доступность данных без необходимости загрузки всего набора для конкретного блока. Архитектура Celestia разработана таким образом, чтобы позволить ее узлам одновременно достигать консенсуса в различных сетях при выполнении транзакций офчейн. Четкое разделение уровней консенсуса и исполнения позволяет Celestia сосредоточиться на создании организованного и системного подхода к хранению данных, оставляя выполнение транзакций отдельным цепочкам. В марте 2023 года компания выделила разработанную модульную структуру Rollkit для поддержки роллапов на блокчейне биткоина в отдельное направление бизнеса. Осенью 2023 года разработчики Celestia запустили мейннет Lemon Mint, а токен TIA начал торговаться на ряде крупных бирж. Проект Polygon разрабатывает схожее модульное решение — Avail. Оно предназначено для снижения нагрузки на блокчейны за счет переноса данных и повышения масштабируемости «по всем направлениям». Avail позиционируется как слой доступности данных для Optimism, Validium и других решений на базе доказательств с нулевым разглашением, которые будут работать поверх него. Технология позволит размещать и подтверждать доступность данных вне сети, выступая ключевым компонентом концепции модульной сетевой структуры.
Решение позволяет создавать произвольные блокчейны с любой средой выполнения (EVM, wasm и другие) без ущерба для децентрализации или безопасности. Как уже упоминалось, роллапы работают в контексте модульного подхода. Optimistic rollups используют Optimistic Virtual Machine, а ZK-rollups — zkEVM в качестве уровня исполнения (смарт-контракты, обработка транзакций). Оба типа роллапов полагаются на Ethereum для прочих важных функций: Технология масштабирования под названием Validium имеет много общего с ZK-rollups. Ее особенность в том, что транзакции выполняются офчейн. Затем система отправляет данные пакетами (батчами) в родительскую цепочку вместе с доказательством валидности. В таких платформах может использоваться структура вроде «комитета доступности данных» (DAC) или отдельной сети на базе Proof-of-Stake как в случае с Celestia. Таким образом, модульный стек Validium состоит из таких элементов: Примеры систем на базе Validium (согласно L2Beat): Immutable X, ZKFair, ApeX, rhino.fi, Sorare.
Рассылки ForkLog: держите руку на пульсе биткоин-индустрии!
