Эта статья составлена и переведена BlockWeeks
За четырнадцать лет истории развития криптовалют разработчики и наблюдатели выдвигали самые разнообразные теории, учения и технологии, пытаясь разрешить «трилемму масштабирования» блокчейна — то есть тот факт, что ни одна публичная цепочка не может одновременно обеспечить максимальную степень децентрализации, безопасности и масштабируемости. Хотя различные проекты уже предложили и внедрили множество решений с разными компромиссами, рыночный спрос на более простое и всеобъемлющее решение по-прежнему существует, и до сих пор ни одно решение не было доказано как действительно успешное.
В последние годы начала набирать силу новая концепция под названием «модульность блокчейна». С запуском блокчейна Celestia криптоиндустрия в этом году впервые увидит, как эта теория будет реализована в крупных масштабах. Celestia — это блокчейн Layer-1, специально оптимизированный для поддержки Layer-2 rollup, тогда как сами rollup берут на себя вычисления универсального блокчейна. Поскольку Celestia сама по себе не поддерживает универсальные вычисления нативно, а передаёт ответственность за исполнение смарт-контрактов другим сетям Layer-2, теоретически предполагается, что Celestia может стать основой высокомасштабируемой, интероперабельной сети rollup и, что самое важное, реализовать это модульное видение без ущерба для децентрализации и безопасности.
Появление теории модульности: разбор, а не наслоение
Ключевой тезис теории модульности состоит в том, что основные функции современного блокчейна — исполнение (execution), расчёт (settlement), доступность данных (data availability) и консенсус (consensus) — сами по себе должны быть разделены и распределены по разным уровням или сетям, чтобы каждый уровень можно было отдельно оптимизировать и довести до совершенства, не жертвуя при этом точностью ни одного из уровней. В данном отчёте будет систематически рассмотрена теория модульности блокчейна и дан всесторонний обзор составных частей технологического стека модульного блокчейна.
Трилемма блокчейна: три дорожки, которые трудно выжать одновременно
Децентрализация
Децентрализация означает степень распределённости и публичности участия пользователей в поддержании и укреплении правил сети. Традиционно она измеряется количеством независимых операторов узлов в блокчейне. Операторы узлов — это отдельные лица или организации, которые запускают программное обеспечение, проверяют окончательно подтверждённые блоки и транзакции в сети, в отличие от майнеров или валидаторов, которые запускают программное обеспечение для производства и добавления новых блоков в цепочку. Во многих случаях майнеры и валидаторы, помимо программного обеспечения для создания блоков, должны также запускать полные узлы, чтобы получать актуальное представление о состоянии сети. Вторичные показатели степени децентрализации цепочки включают разнообразие клиентов (client diversity) и распределение предложения токенов.
Безопасность
Безопасность означает устойчивость блокчейна к скоординированным атакам. Способы, которыми злонамеренные субъекты нарушают безопасность цепочки, включают: остановку или нарушение производства блоков, перезапись истории транзакций и цензурирование выполнения определённого вида деятельности в сети. Способность цепочки противостоять этим атакам зависит от общего объёма ценности, которую заинтересованные стороны вкладывают или блокируют для сети. На примере биткоина общий объём вычислительной мощности, потребляемой заинтересованными сторонами в секунду, делает стоимость нарушения сети для атакующего настолько высокой (то есть запредельно prohibitive), что она становится неприемлемой. Майнеры отвечают за продвижение блокчейна биткоина, и большинство типов атак требуют сосредоточения более 51% вычислительной мощности майнеров в любой заданный период. В Ethereum общий объём застейканных ETH обеспечивает сети защиту от атак реорганизации (то есть атак, пытающихся перезаписать историю цепочки). Текущий порог для валидаторов составляет депозит в 32 ETH (этот порог может быть изменён в ближайшем будущем), и они отвечают за продвижение блокчейна Ethereum; атака на эту сеть требует манипулирования как минимум двумя третями застейканных ETH. При этом манипулирование одной третью застейканных ETH хотя и помешает Ethereum достичь финальности цепочки, но не остановит производство блоков и не нарушит живость цепочки.
Масштабируемость
Масштабируемость — это третье и последнее свойство в трилемме, и, возможно, именно то, над улучшением которого технические специалисты сосредоточенно работали последнее десятилетие. Когда биткоин был запущен в 2009 году, максимальный размер блока составлял 1 МБ. Фиксированный небольшой верхний предел блока ограничивал объём данных, которые можно было упаковать за каждый временной интервал, по сути ограничивая пропускную способность сети по транзакциям. Хотя обновление SegWit в 2017 году фактически повысило верхний предел размера блока до 4 МБ, само свойство «ограничения максимального размера блока» по-прежнему устанавливает потолок для пропускной способности сети.
По состоянию на 2023 год биткоин обрабатывает около 7 транзакций в секунду (TPS), что несопоставимо с централизованными платёжными каналами — например, TPS Visa достигает 24 000. Чтобы повысить масштабируемость без ущерба для свойств децентрализации, сообщество биткоина сосредоточилось на технологиях второго уровня (Layer 2). Соответственно, сообщество Ethereum выбрало «ориентированную на rollup» дорожную карту.
Четырёхуровневое разделение труда в модульном технологическом стеке
В рамках модульной структуры уровень исполнения отвечает за обработку транзакций и выполнение смарт-контрактов; уровень расчёта отвечает за разрешение споров, мосты и обеспечение финальности для rollup; уровень доступности данных отвечает за хранение и доказательство того, что данные транзакций являются публично доступными; уровень консенсуса отвечает за достижение согласия по упорядочиванию данных. Позиционирование Celestia как раз и заключается в том, чтобы отделить консенсус и доступность данных от исполнения и расчёта, позволяя уровням исполнения и расчёта сосредоточиться на собственной оптимизации.
Celestia: первое большое испытание теории модульности
Сам протокол Celestia чрезвычайно минималистичен, и как блокчейн его функциональность довольно ограничена, поэтому долгосрочный успех Celestia в значительной степени зависит от принятия приложениями и протоколами, которые используют его в качестве уровня доступности данных (уровня DA). По сравнению с самим запуском Celestia, одновременно запускаемые уровни исполнения (такие как Eclipse, Argus) и уровни расчёта (такие как Neutron, Dymension) являются ключом к привлечению конечных пользователей и капитала. Celestia не обладает нативной способностью к развёртыванию смарт-контрактов или исполнению транзакций, а также не поддерживает нативно кросс-rollup мосты или разрешение споров. Поэтому принятие Celestia зависит от принятия уровней исполнения и расчёта, построенных на ней. Как блокчейн, главное преимущество Celestia заключается в том, что по сравнению с существующими цепочками, такими как Ethereum, она оптимизирована для выполнения функции доступности данных с меньшими затратами и более высокой скоростью.
В сети Celestia предусмотрена программа стимулирования, участники которой могут выполнять различные задачи — валидаторов, мостовых узлов, узлов хранения и лёгких узлов — в обмен на баллы, которые в будущем могут быть обменены на токены основной сети. В сентябре Фонд Celestia обнародовал детали распределения нативного токена TIA, и команда планирует запустить этот протокол в основной сети позднее в том же году. В настоящее время множество проектов строятся на базе Celestia.
В более широком контексте модульное разделение труда породило разнообразные решения для доступности данных. Уровень исполнения может выбрать публикацию пакетных данных транзакций в независимый уровень DA или в монолитную цепочку, такую как Ethereum, а также в сеть лицензированных компьютерных узлов. Операторы узлов отвечают за сохранение копий опубликованных данных и предоставление этих данных узлам уровня исполнения по запросу. По сравнению с предыдущими схемами DA, такие «комитеты доступности данных» (DAC) легче реализовать, поскольку им нужно координировать лишь ограниченное число узлов.
Нерешённые вопросы и риски
Инновации вокруг выборочной доступности данных (DAS) повысили способность блокчейна масштабироваться для DA, а также открыли новое пространство для проектирования высокомасштабируемых, ориентированных на приложения уровней исполнения. Однако в этой динамике ряд предположений ещё предстоит проверить: реструктурированная архитектура комиссий для защиты каждого уровня от мошенничества и атак, уровень масштабируемости, достижимый для уровня исполнения, и модели децентрализованного управления — последнее является вопросом столь же древним, как и трилемма блокчейна.
Модульность — это захватывающий путь вперёд для масштабируемости блокчейна, который пытается решить проблемы децентрализации и безопасности, на которые проекты уже делают ставки и ведут разработку. Однако ключ к реализации этого модульного видения заключается в том, чтобы разработчики блокчейнов продолжали внедрять инновации на каждом уровне технологического стека, причём не только на уровне DA, но также на уровнях исполнения и расчёта. Команда Celestia запустит свой уровень DA в этом году, но именно инновации и проекты, построенные на уровне DA Celestia, действительно докажут правильность теории модульности. В этом смысле наиболее заслуживающим наблюдения и оценки в ближайшие годы является именно принятие уровней исполнения и расчёта, подключённых к Celestia.
К текущим исследовательским темам также относится влияние MEV и повторного стейкинга (re-staking) на модульный технологический стек. Кроме того, рост задержки финальности транзакций и снижение композируемости между dApp, построенными на специализированных для приложений rollup, являются «последствиями третьего порядка», возникающими после разбора функций блокчейна, и расчётные rollup в особенности пытаются смягчить эти проблемы. Поскольку модульные проекты в целом всё ещё находятся на ранней стадии, конкурентная картина между rollup и новыми уровнями DA трудно предсказуема; однако ранний анализ действительно показывает высокую вероятность концентрации активности dApp вокруг единого уровня расчёта и уровня DA. Эволюция теории модульности уже привела к смене парадигмы у множества универсальных блокчейнов, включая Ethereum, в их подходе к трилемме и поиску долгосрочной масштабируемости.
Заключение
Прежде чем выгоды, приносимые модульностью, будут полностью реализованы и строго оценены, предстоит ещё много работы. Но растущий консенсус среди разработчиков блокчейнов в криптосфере вокруг теории модульности подтверждает мощный потенциал этих идей изменить блокчейн-технологии в ближайшие годы.
