Paradigma blockchain modulară

În fizică, cuplarea este fenomenul prin care două forme de mișcare se afectează reciproc prin interacțiune. Decuplarea, pe de altă parte, este separarea matematică a două forme de mișcare pentru a rezolva problema.

În domeniul programării, ideea de modularitate este foarte asemănătoare: o tehnică de proiectare software numită programare modulară, pune accent pe separarea funcționalității unui program în module independente, interschimbabile, astfel încât fiecare să conțină tot ceea ce este necesar pentru a executa un singur aspect al funcționalității dorite. .

Blockchain-urile sunt, de asemenea, programe de calculator. În mod fundamental, atunci când aplicăm ideea de modularitate la un blockchain public, o putem împărți în trei componente de bază:

  1. Execuție — Acesta este calculul necesar pentru actualizarea lanțului, care implică obținerea stării curente, adăugarea de o mulțime de tranzacții noi și trecerea la noua stare.

  2. Consens sau Decontare sau Securitate — Aceasta oferă securitate și acord pentru tranzacții și ordonarea acestora.

  3. Disponibilitatea datelor (DA) — Acest lucru este pentru a vă asigura că datele tranzacției din spatele antetului blocului sunt publicate și disponibile, astfel încât oricine să poată calcula cu ușurință starea și să verifice tranzițiile de stare.

În loc să aducem toate aceste trei componente într-un singur lanț monolitic, așa cum fac blockchain-urile majore actuale, le putem împărți în lanțuri sau straturi specializate, fiecare jucând rolul unui modul, pentru a implementa mai eficient funcționalitatea unui blockchain. Aceasta este paradigma blockchain-ului modular.

Beneficiile blockchain-urilor modulare

După cum sa menționat mai devreme, blockchain-urile modulare sunt rezultatul separării componentelor de bază ale unui singur blockchain și al rulării lor pe straturi separate. Deci, care sunt avantajele blockchain-urilor modulare față de cele nemodulare? Următoarele sunt beneficiile enumerate.

Scalabilitate

Straturile care sunt specializate într-o pereche de caracteristici de bază vor permite o scalabilitate mult mai mare, fără limitarea de a face compromisuri care vin cu un blockchain monolitic. De exemplu, un strat modular de disponibilitate a datelor cu eșantionare DA poate scala liniar cu numărul de utilizatori.

Interoperabilitate

Blockchain-urile pot folosi un strat de securitate partajat modular pentru a permite o legătură minimizată cu încredere între blockchain-urile din același cluster. Acest lucru îmbunătățește atât securitatea, cât și nivelul la care mai multe blockchain-uri pot comunica între ele.

Bootstrapping

Pot fi create noi blockchain-uri cu costuri și timp minime. Lucruri precum Rollup Software Development Kits nu numai că vor ajuta acest lucru, dar vor oferi o modalitate de a porni fără a avea nevoie de un mecanism de consens, validatori sau mecanisme de distribuire a jetonelor.

Experimentare

Blockchain-urile pot fi create și utilizate cu ușurință pentru a testa noi tehnologii inovatoare care aduc mai multă scalabilitate și optimizări întregului teanc de lanțuri. Acest lucru permite noilor lanțuri să se concentreze direct asupra elementelor pe care doresc să inoveze, care pot fi apoi răspândite în restul lanțurilor.

Stratul DA în rollup-uri

Rollups, care este soluția de nivel 2 a Ethereum, care urmărește să se extindă eficient, este, în mod fundamental, și o abordare modulară. Rollup-ul scoate stratul de execuție din stratul 1 Ethereum și formează un al doilea strat exclusiv pentru execuție, care se concentrează pe procesarea tranzacțiilor cât mai rapid posibil. Pe de altă parte, nivelul 1 Ethereum este încă responsabil de munca dificilă atât a securității, cât și a disponibilității datelor.

Deci, sunt două întrebări aici. În primul rând, de ce este atât de importantă disponibilitatea datelor? În al doilea rând, putem folosi din nou ideea de modularitate pentru a decupla DA de stratul 1? Te rog, lasă-mă să-mi fac timp să explic.

Pentru prima întrebare, trebuie să discut situația separat. În cazul Optimistic Rollup, atunci când secvențiatorul face rău și stabilește o stare incorectă a soldului contului, oricine poate prelua datele originale ale tranzacției din nivelul 1 și poate reconstrui starea corectă a contului pentru a executa o provocare. Deci, rolul DA este ca un birou de arhivă care oferă dovezi originale în cazul unei provocări, asigurându-se că provocarea este corectă și validă.

În ceea ce privește Zero Knowledge Rollup (ZK), secvențiatorul nu poate face rău datorită dovezii criptografice a cunoștințelor zero. Dar în cazuri extreme în care secvențiatorul scade sau nu este disponibil din orice motiv, utilizatorii trebuie să scape din lanțul de strat 2 și să-și recupereze banii la nivelul 1, când DA este esențială pentru a se asigura că oricine poate reconstrui starea finală pe baza datelor. . Prin urmare, rolul DA este ca o ușă de siguranță pentru a garanta o evadare lină pentru utilizatori în cazul unei situații extreme.

Pentru a doua întrebare, răspunsul scurt este da. Deși DA este atât de vital, încât cel mai bun loc pentru a-l stoca este stratul 1 Ethereum, cel mai sigur lanț este și cel mai scump - costul gazului pentru tranzacțiile de decontare și stocarea datelor este mult mai mare decât cel al oricărui alt lanț. De aceea, atât Matter Labs, cât și Starkware oferă utilizatorilor o versiune ieftină de ZK Rollup, și anume ZK-Porter și Validium, compromițând cu faptul că nu stochează DA pe stratul 1.

Ca urmare, un strat DA specializat și modular începe să intre în imagine.

Proiecte de strat DA specializat

Celestia

Denumită anterior LazyLedger, Celestia este o rețea de date și consens modulară, construită pentru a permite oricui să-și implementeze cu ușurință propriul blockchain, cu un cost minim. Prin decuplarea straturilor de consens și DA cu execuția aplicației, Celestia modularizează tehnologia blockchain și deblochează noi posibilități pentru constructorii de aplicații descentralizați.

Sub arhitectura modulară activată de Celestia, dezvoltatorii își pot defini fără efort propriile medii de execuție virtuale. Fiecare aplicație primește propriul spațiu de execuție suveran și poate fi actualizată fără hard forks a lanțului principal.

Principalul punct culminant al Celestia constă în abordarea uneia dintre constrângerile fundamentale ale scalei blockchain - „problema disponibilității datelor”. Această problemă întreabă: cum pot nodurile să fie siguri că, atunci când este produs un nou bloc, toate datele din acel bloc au fost de fapt publicate în rețea? Dilema este că, dacă un secvențior sau un producător de blocuri nu eliberează toate datele dintr-un bloc, nimeni nu ar putea detecta dacă există o tranzacție rău intenționată ascunsă în acel bloc.

Cum rezolvă Celestia asta? Utilizează coduri de ștergere pentru a crea dovezi de disponibilitate a datelor care garantează, cu mare probabilitate, că toate acele date au fost postate în lanț.

Mai exact, Celestia folosește o schemă de codare bidimensională reed-solomon pentru a codifica datele bloc atunci când secvențiatorul creează un bloc nou. Această schemă asigură că doar un mic eșantion de date este suficient pentru a verifica cu certitudine statistică că întregul bloc a fost publicat. Numai clienții ușoare sunt necesari pentru a efectua o operațiune numită Data Availability Sampling (DAS) - descărcarea aleatorie a unei mici părți de date din bloc pentru a detecta dacă secvențatorul se comportă greșit și reține date. Această metodă este foarte eficientă din punctul de vedere al statisticilor de probabilitate. De fapt, până la a șaptea oară când un client ușor încearcă să verifice aleatoriu o bucată de date, șansa ca acesta să nu detecteze că secvențatorul se comportă prost ar deveni mai mică de 1%. Și odată ce se descoperă că orice fragment mic de date este codificat incorect, rețeaua este notificată printr-o dovadă a fraudei. Acest lucru asigură că debitul nu este blocat de execuția de stat, cum ar fi blockchain-urile tradiționale, permițând debitului Celestia să se extindă în funcție de numărul de utilizatori implicați.

Concentrându-se inițial pe EVM și Cosmos SDK, Celestia nu exclude integrarea în ecosistemele Ethereum și Cosmos. Celestia a lansat un plan numit Celestium, care permite oricărui lanț Ethereum L2 să folosească Celestia pentru disponibilitatea datelor și Ethereum pentru soluționarea și soluționarea disputelor. Celestiums va oferi disponibilitatea datelor cu un randament ridicat pentru Ethereum L2, cu un nivel mai ridicat de securitate decât alte tehnici de disponibilitate a datelor în afara lanțului.

În plus, Celestia colaborează cu Evmos pentru a construi un strat de soluționare pentru pachetele EVM numit Cevmos. Lanțul de decontare va fi implementat ca un pachet Celestia folosind Optimint și îl folosește pe Celestia ca strat DA pentru a oferi o stivă complet echivalentă EVM optimizată exclusiv pentru rollup-uri, ceea ce duce la taxe mai mici și o scalare mai bună a rollup-urilor.

Disponibil poligon

Avail, una dintre soluțiile de scalare din setul de instrumente Polygon, este un blockchain de scop general, scalabil, axat pe disponibilitatea datelor, țintit pentru lanțuri independente, lanțuri laterale și soluții de scalare în afara lanțului.

Avail oferă un nivel robust de disponibilitate a datelor prin utilizarea unei primitive matematice extrem de sigure - verificări de disponibilitate a datelor folosind coduri de ștergere cu o inovație cheie - folosesc angajamente polinomiale Kate pentru a crea o schemă de disponibilitate a datelor 2D care evită dovezile de fraudă, nu necesită ipoteze majoritare sincere, și nu se bazează pe un nod peer complet sincer pentru a câștiga încredere că datele sunt disponibile.

Abordarea Avail de a rezolva problema disponibilității datelor este similară cu DAS Celestia, dar diferă doar pe puncte mici. Avail folosește angajamente polinomiale KZG în loc de dovezi de fraudă pentru a evita comportamentul incorect al secvenței. Angajamentele KZG, cunoscute și sub denumirea de angajamente Kate, au fost introduse de Aniket Kate, Gregory M. Zaverucha și Ian Goldberg în 2010, oferind o modalitate de a se angaja la polinoame într-un mod succint.

În termeni simpli, toate datele dintr-un bloc sunt aranjate ca o matrice bidimensională. Redundanța datelor este adusă prin ștergere codând fiecare coloană a matricei pentru a dubla dimensiunea celei originale. Angajamentele Kate sunt folosite pentru a se angaja pe fiecare dintre rânduri, iar angajamentul este inclus în antetul blocului. Schema face ușoară surprinderea unei încercări de ascundere a datelor, deoarece orice client ușor cu acces numai la antetele blocurilor poate interoga celule aleatorii ale matricei și poate obține dovezi scurte care pot fi verificate cu antetele blocurilor. Redundanța datelor obligă secvențatorul să ascundă o mare parte a blocului, chiar dacă dorește să ascundă doar o singură tranzacție, făcându-l susceptibil de a fi prins la eșantionarea aleatorie. Astfel, necesitatea dovezilor de fraudă este evitată, deoarece natura obligatorie a angajamentelor Kate face foarte imposibil din punct de vedere computațional ca secvențiale să construiască angajamente greșite și să nu fie prinși.

rezumat

Stratul specializat de disponibilitate a datelor, ca prototip al blockchain-urilor modulare, își propune să faciliteze o schimbare completă a modului în care abordăm proiectarea sistemelor blockchain, permițând paradigma blockchain modulară în care diverse medii de execuție pot utiliza acest strat specializat pentru comanda și disponibilitatea datelor. Deși poate apărea o mică îngrijorare că pachetele care utilizează un strat DA specializat ar putea să nu fie la fel de sigure ca cele cu rețeaua principală Ethereum, este un compromis esențial, deoarece blockchain-urile modulare pot aduce o rețea mai flexibilă, scalabilă, personalizabilă și interoperabilă. Pe termen lung, stratul DA specializat va deveni piatra de temelie a paradigmei blockchain modulare, conducând calea către finalul jocului de scalare blockchain.

Disclaimer: Această cercetare are doar scop informativ. Nu constituie un sfat de investiții sau o recomandare de a cumpăra sau vinde vreo investiție și nu ar trebui să fie utilizat în evaluarea meritelor luării oricărei decizii de investiție.

🐦 @chestersigned

📅 18 aprilie 2022

Legătură:

https://medium.com/blockchain-capital-blog/wtf-is-data-availability-80c2c95ded0f

https://polynya.medium.com/the-lay-of-the-modular-blockchain-land-d937f7df4884

https://rileygmi.substack.com/p/celestia?s=r&utm_campaign=post&utm_medium=web

https://coinyuppie.com/focus-on-the-data-availability-layer-to-understand-the-new-public-chain-celestia/

https://polygon.technology/blog/introducing-avail-by-polygon-a-robust-general-purpose-scalable-data-availability-layer-98bc9814c048

https://polygon.technology/solutions/polygon-avail/