Mô hình blockchain mô-đun
Trong vật lý, khớp nối là hiện tượng hai dạng chuyển động ảnh hưởng lẫn nhau thông qua tương tác. Mặt khác, việc tách rời là sự phân tách toán học của hai dạng chuyển động để giải quyết vấn đề.
Trong lĩnh vực lập trình, ý tưởng về tính mô-đun rất giống nhau: một kỹ thuật thiết kế phần mềm được gọi là lập trình mô-đun, nhấn mạnh việc tách chức năng của chương trình thành các mô-đun độc lập, có thể hoán đổi cho nhau, sao cho mỗi mô-đun chứa mọi thứ cần thiết để chỉ thực hiện một khía cạnh của chức năng mong muốn. .
Blockchains cũng là chương trình máy tính. Về cơ bản, khi áp dụng ý tưởng mô đun hóa vào chuỗi khối công khai, chúng ta có thể chia nó thành ba thành phần cốt lõi:
Thực thi — Đây là tính toán cần thiết để cập nhật chuỗi, bao gồm việc lấy trạng thái hiện tại, thêm một loạt giao dịch mới và chuyển sang trạng thái mới.
Đồng thuận hoặc Giải quyết hoặc Bảo mật — Điều này mang lại sự bảo mật và thỏa thuận cho các giao dịch cũng như thứ tự của chúng.
Tính khả dụng của dữ liệu (DA) — Điều này nhằm đảm bảo rằng dữ liệu giao dịch đằng sau tiêu đề khối được xuất bản và có sẵn để bất kỳ ai cũng có thể dễ dàng tính toán trạng thái và kiểm tra quá trình chuyển đổi trạng thái.
Thay vì kết hợp cả ba thành phần này lại với nhau trong một chuỗi nguyên khối như các chuỗi khối chính hiện nay, chúng ta có thể chia chúng thành các chuỗi hoặc lớp chuyên biệt, mỗi chuỗi đóng vai trò của một mô-đun, để triển khai chức năng của chuỗi khối hiệu quả hơn. Đây là mô hình của blockchain mô-đun.
Lợi ích của blockchain mô-đun
Như đã nêu trước đó, chuỗi khối mô-đun là kết quả của việc tách các thành phần cốt lõi của một chuỗi khối duy nhất và chạy chúng trên các lớp riêng biệt. Vì vậy, những lợi thế của chuỗi khối mô-đun so với những chuỗi khối không mô-đun là gì? Sau đây là những lợi ích được liệt kê.
Khả năng mở rộng
Các lớp chuyên về một cặp tính năng cốt lõi sẽ cho phép khả năng mở rộng lớn hơn nhiều mà không bị giới hạn trong việc thực hiện các đánh đổi đi kèm với một chuỗi khối nguyên khối. Ví dụ: lớp sẵn có dữ liệu mô-đun với lấy mẫu DA có thể mở rộng tuyến tính theo số lượng người dùng.
Khả năng tương tác
Chuỗi khối có thể sử dụng lớp bảo mật chia sẻ theo mô-đun để cho phép kết nối giảm thiểu độ tin cậy giữa các chuỗi khối trong cùng một cụm. Điều này cải thiện cả tính bảo mật và mức độ mà một số blockchain có thể giao tiếp với nhau.
Khởi động
Các chuỗi khối mới có thể được tạo ra với chi phí và thời gian tối thiểu. Những thứ như Bộ công cụ phát triển phần mềm tổng hợp sẽ không chỉ hỗ trợ việc này mà còn cung cấp một cách để khởi động mà không cần cơ chế đồng thuận, trình xác thực hoặc cơ chế phân phối mã thông báo.
Thử nghiệm
Blockchain có thể dễ dàng được tạo và sử dụng để thử nghiệm các công nghệ tiên tiến mới mang lại khả năng mở rộng và tối ưu hóa hơn nữa cho toàn bộ chuỗi. Việc làm này cho phép các chuỗi mới tập trung trực tiếp vào các yếu tố mà họ muốn đổi mới, sau đó có thể lan rộng sang các chuỗi còn lại.
Lớp DA trong bản tổng hợp
Rollups, giải pháp lớp 2 của Ethereum nhằm mở rộng quy mô một cách hiệu quả, về cơ bản cũng là một cách tiếp cận mô-đun. Bản tổng hợp đưa lớp thực thi ra khỏi lớp Ethereum 1 và tạo thành lớp thứ hai dành riêng cho việc thực thi, tập trung vào việc xử lý các giao dịch nhanh nhất có thể. Mặt khác, Ethereum lớp 1 vẫn chịu trách nhiệm về công việc đầy thách thức về cả tính bảo mật và tính sẵn có của dữ liệu.
Vì vậy, có hai câu hỏi ở đây. Đầu tiên, tại sao tính sẵn có của dữ liệu lại quan trọng đến vậy? Thứ hai, liệu chúng ta có thể sử dụng lại ý tưởng về tính mô đun để tách DA ra khỏi lớp 1 không? Xin hãy để tôi dành thời gian để giải thích.
Đối với câu hỏi đầu tiên, tôi cần thảo luận riêng về tình huống này. Trong trường hợp của Optimistic Rollup, khi trình sắp xếp chuỗi thực hiện hành vi xấu và giải quyết trạng thái số dư tài khoản không chính xác, bất kỳ ai cũng có thể truy xuất dữ liệu giao dịch ban đầu từ lớp 1 và xây dựng lại trạng thái tài khoản chính xác để thực hiện thử thách. Vì vậy, vai trò của DA giống như một văn phòng lưu trữ cung cấp bằng chứng gốc trong trường hợp khiếu nại, đảm bảo rằng khiếu tố là chính xác và hợp lệ.
Đối với Zero Knowledge (ZK) Rollup, trình sắp xếp chuỗi không thể làm điều ác do bằng chứng mật mã về không có kiến thức. Nhưng trong những trường hợp cực đoan là trình sắp xếp chuỗi bị hỏng hoặc không khả dụng vì bất kỳ lý do gì, người dùng cần thoát khỏi chuỗi lớp 2 và lấy lại tiền của họ cho lớp 1, khi DA là điều cần thiết để đảm bảo rằng bất kỳ ai cũng có thể xây dựng lại trạng thái cuối cùng dựa trên dữ liệu . Vì vậy, vai trò của DA giống như một cánh cửa an toàn đảm bảo lối thoát suôn sẻ cho người dùng trong trường hợp khẩn cấp.
Đối với câu hỏi thứ hai, câu trả lời ngắn gọn là có. Mặc dù DA quan trọng đến mức nơi tốt nhất để lưu trữ nó là Ethereum lớp 1, nhưng chuỗi an toàn nhất cũng là chuỗi đắt nhất — chi phí gas cho các giao dịch thanh toán và lưu trữ dữ liệu cao hơn nhiều so với bất kỳ chuỗi nào khác. Đó là lý do tại sao cả Matter Labs và Starkware đều cung cấp cho người dùng phiên bản ZK Rollup giá rẻ, cụ thể là ZK-Porter và Validium, thỏa hiệp với việc không lưu trữ DA trên lớp 1.
Kết quả là, một lớp DA chuyên dụng và mô-đun đang bắt đầu xuất hiện.
Dự án lớp DA chuyên dụng
Celestia
Trước đây có tên là LazyLedger, Celestia là mạng dữ liệu và sự đồng thuận theo mô-đun, được xây dựng để cho phép mọi người dễ dàng triển khai chuỗi khối của riêng họ với chi phí tối thiểu. Bằng cách tách rời sự đồng thuận và các lớp DA với việc thực thi ứng dụng, Celestia mô-đun hóa ngăn xếp công nghệ chuỗi khối và mở ra những khả năng mới cho các nhà xây dựng ứng dụng phi tập trung.
Với kiến trúc mô-đun hỗ trợ Celestia, các nhà phát triển có thể dễ dàng xác định môi trường thực thi ảo của riêng mình. Mỗi ứng dụng có không gian thực thi có chủ quyền riêng và có thể được cập nhật mà không cần hard fork chuỗi chính.
Điểm nổi bật chính của Celestia nằm ở việc giải quyết một trong những hạn chế cơ bản của việc mở rộng quy mô blockchain – “vấn đề về tính khả dụng của dữ liệu”. Vấn đề này đặt ra: làm thế nào các nút có thể chắc chắn rằng khi một khối mới được tạo ra, tất cả dữ liệu trong khối đó đã thực sự được xuất bản lên mạng? Vấn đề nan giải là nếu trình sắp xếp thứ tự hoặc nhà sản xuất khối không phát hành tất cả dữ liệu trong một khối thì không ai có thể phát hiện ra liệu có giao dịch độc hại ẩn trong khối đó hay không.
Celestia giải quyết vấn đề này như thế nào? Nó sử dụng mã xóa để tạo bằng chứng về tính khả dụng của dữ liệu nhằm đảm bảo, với xác suất cao, rằng tất cả dữ liệu đó đã được đăng trên chuỗi.
Cụ thể, Celestia sử dụng sơ đồ mã hóa sậy-solomon 2 chiều để mã hóa dữ liệu khối khi trình sắp xếp chuỗi tạo một khối mới. Sơ đồ này đảm bảo rằng chỉ một mẫu dữ liệu nhỏ là đủ để xác minh một cách chắc chắn về mặt thống kê rằng toàn bộ khối đã được xuất bản. Chỉ cần các máy khách nhẹ để thực hiện thao tác có tên Lấy mẫu sẵn có dữ liệu (DAS) - tải xuống ngẫu nhiên một đoạn dữ liệu nhỏ từ khối để phát hiện xem trình sắp xếp chuỗi có hoạt động sai và giữ lại dữ liệu hay không. Phương pháp này rất hiệu quả trong quan điểm thống kê xác suất. Trên thực tế, đến lần thứ bảy, một client hạng nhẹ cố gắng kiểm tra ngẫu nhiên một đoạn dữ liệu, khả năng nó không phát hiện ra rằng trình sắp xếp chuỗi hoạt động sai sẽ nhỏ hơn 1%. Và một khi người ta phát hiện ra rằng bất kỳ phần dữ liệu nhỏ nào được mã hóa không chính xác, mạng sẽ được thông báo thông qua bằng chứng gian lận. Điều này đảm bảo rằng thông lượng không bị tắc nghẽn do thực thi trạng thái như các chuỗi khối truyền thống, cho phép thông lượng của Celestia mở rộng quy mô theo số lượng người dùng tham gia.
Ban đầu tập trung vào EVM và Cosmos SDK, Celestia không loại trừ việc tích hợp vào hệ sinh thái Ethereum và Cosmos. Celestia đã phát hành một kế hoạch có tên Celestium, cho phép bất kỳ chuỗi Ethereum L2 nào sử dụng Celestia để cung cấp dữ liệu và Ethereum để giải quyết và giải quyết tranh chấp. Celestiums sẽ cung cấp tính sẵn có của dữ liệu thông lượng cao cho Ethereum L2, với mức độ bảo mật cao hơn các kỹ thuật sẵn có dữ liệu ngoài chuỗi khác.
Hơn nữa, Celestia đang hợp tác với Evmos để xây dựng lớp giải quyết cho các bản tổng hợp EVM có tên là Cevmos. Chuỗi thanh toán sẽ được triển khai dưới dạng tổng hợp Celestia bằng cách sử dụng Optimint và tận dụng Celestia làm lớp DA để cung cấp ngăn xếp hoàn toàn tương đương EVM được tối ưu hóa chỉ cho các đợt tổng hợp, dẫn đến mức phí thấp hơn và quy mô tổng hợp tốt hơn.
Đa giác có sẵn
Avail, một trong những giải pháp mở rộng quy mô trong bộ công cụ của Polygon, là một chuỗi khối tập trung vào tính khả dụng của dữ liệu có mục đích chung, có thể mở rộng được nhắm mục tiêu cho các chuỗi độc lập, chuỗi bên và các giải pháp mở rộng quy mô ngoài chuỗi.
Avail cung cấp lớp sẵn có dữ liệu mạnh mẽ bằng cách sử dụng một cơ chế toán học nguyên thủy cực kỳ an toàn — kiểm tra tính sẵn có của dữ liệu bằng cách sử dụng mã xóa với một cải tiến quan trọng — họ sử dụng các cam kết đa thức Kate để tạo sơ đồ sẵn có của dữ liệu 2D giúp tránh bằng chứng gian lận, không yêu cầu các giả định trung thực của đa số, và không phụ thuộc vào nút ngang hàng trung thực để có được sự tin cậy rằng dữ liệu có sẵn.
Cách tiếp cận của Avail để giải quyết vấn đề về tính khả dụng của dữ liệu tương tự như DAS của Celestia nhưng chỉ khác ở một số điểm nhỏ. Avail sử dụng các cam kết đa thức KZG thay vì bằng chứng gian lận để tránh hành vi sai trái của người sắp xếp chuỗi. Cam kết KZG, còn được gọi là cam kết Kate, được Aniket Kate, Gregory M. Zaverucha và Ian Goldberg giới thiệu vào năm 2010, cung cấp một cách để cam kết đa thức một cách ngắn gọn.
Nói một cách đơn giản, toàn bộ dữ liệu trong một khối được sắp xếp dưới dạng ma trận hai chiều. Sự dư thừa dữ liệu được tạo ra bằng cách xóa mã hóa từng cột của ma trận để tăng gấp đôi kích thước của cột ban đầu. Cam kết Kate được sử dụng để cam kết với từng hàng và cam kết được bao gồm trong tiêu đề khối. Lược đồ này giúp bạn dễ dàng phát hiện nỗ lực ẩn dữ liệu vì bất kỳ ứng dụng khách hạng nhẹ nào chỉ có quyền truy cập vào các tiêu đề khối đều có thể truy vấn các ô ngẫu nhiên của ma trận và nhận được các bằng chứng ngắn có thể được kiểm tra dựa trên các tiêu đề khối. Sự dư thừa dữ liệu buộc trình sắp xếp thứ tự phải ẩn một phần lớn của khối ngay cả khi nó chỉ muốn ẩn một giao dịch duy nhất, khiến nó dễ bị bắt khi lấy mẫu ngẫu nhiên. Do đó, tránh được nhu cầu về bằng chứng gian lận vì tính chất ràng buộc của các cam kết Kate khiến cho những người sắp xếp trình tự không thể xây dựng các cam kết sai và không bị bắt về mặt tính toán.
Bản tóm tắt
Lớp sẵn sàng dữ liệu chuyên dụng, như một nguyên mẫu của chuỗi khối mô-đun, nhằm mục đích tạo điều kiện cho sự thay đổi hoàn toàn trong cách chúng ta tiếp cận thiết kế hệ thống chuỗi khối, cho phép mô hình chuỗi khối mô-đun trong đó các môi trường thực thi khác nhau có thể sử dụng lớp chuyên biệt này để sắp xếp thứ tự và tính khả dụng của dữ liệu. Mặc dù có một mối lo ngại nhỏ có thể nảy sinh rằng các bản tổng hợp sử dụng lớp DA chuyên dụng có thể không an toàn như các mạng có mạng chính Ethereum, nhưng đó là một sự đánh đổi cần thiết vì các chuỗi khối mô-đun có thể mang lại một mạng linh hoạt hơn, có thể mở rộng, tùy chỉnh và có khả năng tương tác hơn. Về lâu dài, lớp DA chuyên dụng sẽ trở thành nền tảng của mô hình chuỗi khối mô-đun, dẫn đường tới giai đoạn cuối của việc mở rộng quy mô chuỗi khối.
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Nghiên cứu này chỉ nhằm mục đích cung cấp thông tin. Nó không cấu thành lời khuyên đầu tư hoặc khuyến nghị mua hoặc bán bất kỳ khoản đầu tư nào và không nên được sử dụng để đánh giá giá trị của việc đưa ra bất kỳ quyết định đầu tư nào.
🐦 @chestersigned
📅 Ngày 18 tháng 4 năm 2022
Liên kết:
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-know-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/