Blockchain modular: descomponiendo la cadena monolítica tradicional y redefiniendo la arquitectura subyacente de Web3

I. ¿Qué es la blockchain modular? Primero, entendamos las fallas fatales de la cadena monolítica tradicional

Bitcoin tradicional, los primeros Ethereum y Solana pertenecen a las blockchains monolíticas, donde todas las funciones centrales se integran en una sola red: ejecución de transacciones, consenso y ordenamiento, almacenamiento de todos los datos de transacciones originales y procesamiento de liquidaciones de activos, todo realizado por el mismo grupo de nodos.

Este modelo de "una cadena hace todo" es inherentemente contradictorio, chocando directamente con el triángulo imposible de la blockchain: seguridad, descentralización y escalabilidad no pueden coexistir.

Para lograr una alta TPS, se debe aumentar el umbral de hardware de los nodos, sacrificando la descentralización;

Si se busca la validación de todos los nodos de la red, la capacidad del bloque debe comprimirse, lo que provoca un aumento en las tarifas durante la congestión;

El código subyacente está altamente acoplado, modificar el consenso, la escalabilidad o el almacenamiento requiere un hard fork sincronizado en toda la red, lo que resulta en una baja eficiencia de iteración.

La blockchain modular es una revolución completa de esta arquitectura: desacopla completamente las cuatro funciones centrales que estaban atadas a una sola cadena, dividiéndolas en cuatro redes especializadas, independientes y plug-and-play, cada una con su propia función y colaboración. Las cuatro capas son: capa de ejecución, capa de consenso, capa de disponibilidad de datos (DA) y capa de liquidación.

II. Explicación sencilla de las cuatro capas de la modularidad

1. Capa de ejecución (Execution): taller de potencia computacional en la cadena, solo procesa transacciones

Ubicación: el frente de interacción con el usuario, responsable de empaquetar transferencias, ejecutar contratos inteligentes y actualizar el estado de las cuentas en la cadena, es lo que comúnmente llamamos ZK-Rollup, OP-Rollup y cadenas de soberanía de aplicaciones.

Solo realiza cálculos, no necesita almacenar grandes volúmenes de datos originales, no requiere consenso de toda la red y no se encarga de la verificación de activos, toda la potencia computacional se destina a optimizar la TPS, logrando fácilmente velocidades de procesamiento de miles de transacciones por segundo.

2. Capa de consenso (Consensus): árbitro del tiempo global

Solo hace una cosa: clasifica los lotes de transacciones enviados por la capa de ejecución y produce bloques, todos los nodos de la red alcanzan un consenso unificado sobre el orden de las transacciones, no participa en el cálculo de contratos ni almacena detalles completos de las transacciones.

Una cadena DA dedicada combinará el consenso y la disponibilidad de datos en una sola capa, simplificando aún más la arquitectura.

3. Capa de disponibilidad de datos (DA): tablón de anuncios público en la cadena, infraestructura básica central de la modularidad

DA es la base de seguridad del sistema modular, su función principal: almacenar permanentemente todos los datos de transacciones originales de la capa de ejecución, asegurando que cualquier nodo o persona pueda descargar y verificar los registros de transacciones completos en cualquier momento, evitando la manipulación de los ordenadores y la ocultación de datos de transacciones.

La DA, la ejecución y el consenso de la cadena monolítica están vinculados, lo que hace que el costo de escalabilidad sea extremadamente alto; en la era modular, aparecen cadenas públicas DA dedicadas que ofrecen servicios de almacenamiento de datos de bajo costo, siendo Celestia y Avail los enfoques destacados de este artículo.

4. Capa de liquidación (Settlement): la notaría final, garantizando la seguridad de los activos

Responsable de verificar las pruebas enviadas por la capa de ejecución (pruebas de fraude / pruebas de conocimiento cero), manejar la transferencia de activos entre capas y resolver disputas en la cadena, proporcionando certeza final en las transacciones. Ethereum es actualmente la capa de liquidación más prominente de la industria, donde todos los activos de L2 y Rollup soberanos se anclan en la red principal de Ethereum para su verificación.

III. Comparación exhaustiva de ventajas y desventajas: cadena monolítica vs blockchain modular

(A) Ventajas y desventajas de la cadena pública monolítica

Ventajas

Arquitectura simple, sin interacciones cruzadas de múltiples capas, desarrollo intuitivo a corto plazo;

Modelo de seguridad unificado en una sola red, procesos de liquidación de activos cortos, sin acumulación de confianza en múltiples capas;

Ecosistema nativo completo, pocos problemas de compatibilidad y comunicación entre capas.

Fallas fatales

Severamente acopladas las funciones, el techo de escalabilidad es extremadamente bajo, la congestión inevitablemente eleva el Gas;

Altos costos de actualización, modificar cualquier función subyacente requiere un hard fork en toda la red;

Altas barreras de entrada para el desarrollo, construir una cadena pública monolítica desde cero requiere desarrollar internamente todo el conjunto de consenso, almacenamiento y ejecución, con ciclos que pueden durar más de un año, con costos de personal y auditoría en millones;

Desperdicio de recursos: los nodos deben ejecutar cálculos de contratos, almacenar todos los bloques y participar en el consenso, lo que genera una polarización en los requisitos de hardware y una disminución continua en el grado de descentralización.

(B) Ventajas y desventajas de la blockchain modular

Ventajas centrales

Optimización especializada por capas, superando el cuello de botella de escalabilidad: la capa de ejecución se centra en aumentar la TPS, la capa DA se enfoca en reducir costos de almacenamiento, y la capa de liquidación garantiza la seguridad, las cuatro capas no se afectan entre sí;

Componentes plug-and-play, altamente personalizables: los desarrolladores pueden combinar libremente el entorno de ejecución, la capa DA y la capa de liquidación según sus necesidades;

Reducción significativa de las barreras de entrada para el desarrollo de cadenas públicas, sin necesidad de construir todo desde cero;

Iteración flexible: se puede actualizar una capa individual sin necesidad de un hard fork en toda la red, acelerando la velocidad de innovación;

Soberanía separada: la cadena de ejecución superior tiene derechos de gobernanza, actualización y bifurcación independientes, sin estar sujeta a las restricciones de la capa DA o de liquidación subyacente, es lo que se denomina "Rollup soberano";

Seguridad por capas: la verificación dual de DA y liquidación en la capa inferior, el costo de hacer trampa es mucho mayor que en la cadena monolítica.

Desventajas existentes

La arquitectura de múltiples capas introduce complejidad en la interacción, la comunicación entre capas y la sincronización de pruebas requieren herramientas complementarias;

La acumulación de múltiples capas introduce suposiciones de confianza, una elección incorrecta puede introducir riesgos de seguridad adicionales (por ejemplo, elegir un DA centralizado de terceros);

Las herramientas de infraestructura modular tempranas no están completamente desarrolladas, el trabajo de adaptación para entornos de ejecución menos comunes es grande;

La acumulación de múltiples redes genera costos de Gas y estacas en múltiples capas, existiendo costos adicionales por tarifas de múltiples capas.

IV. Introducción a las principales cadenas de disponibilidad de datos (DA): Celestia, Avail

La capa DA es la base del sistema modular, dedicada a la publicación y almacenamiento de datos, no ejecuta contratos inteligentes ni mantiene saldos de cuentas, en la industria se le llama "red de base sin estado".

1. Celestia: pionera en DA modular

La primera cadena de disponibilidad de datos modular dedicada de la industria, un proyecto de referencia en la narrativa modular.

Tecnología central: muestreo de disponibilidad de datos (DAS), los nodos ligeros no necesitan descargar bloques completos, pueden verificar la integridad de los datos mediante muestreo aleatorio, reduciendo significativamente las barreras de entrada para la operación de nodos y mejorando la descentralización;

Árbol de Merkle de espacio de nombres (NMT): almacenamiento de datos aislado para diferentes Rollups y cadenas de aplicaciones, sin interferencias, con mayor eficiencia de verificación;

Consenso subyacente: Tendermint BFT, rápida producción de bloques y consenso instantáneo;

Posicionamiento central: proporciona almacenamiento de datos de bajo costo y alta capacidad de procesamiento para todos los Rollups soberanos y las capas ZK/OP, la cadena superior tiene soberanía completa y puede personalizar máquinas virtuales y reglas de gobernanza;

Escenarios aplicables: cadenas de aplicaciones verticales, Rollups de juegos, cadenas dedicadas a RWA, capas ZK ligeras.

2. Avail: capa DA de alto rendimiento y ligera

Una nueva generación de red de disponibilidad de datos modular que compite con Celestia, enfocándose en costos de almacenamiento más bajos y mayor capacidad de procesamiento de datos.

Características técnicas: optimización de esquemas de codificación de borrado, mayor eficiencia de compresión de datos de bloques, mejor experiencia de verificación en dispositivos móviles y nodos ligeros;

Ventajas diferenciadas: compatibilidad nativa con el ecosistema de Ethereum, ZK Stack y OP Stack, más amigable para la adaptación de Rollups del sistema Ethereum;

Mecanismo de seguridad: detección de fraude de datos incorporada, una vez que se detecta la falta o manipulación de datos, se puede activar rápidamente una penalización en la red;

Posicionamiento: orientado a aplicaciones de alta frecuencia y bajo volumen, interacciones en cadena de IA, acuñación masiva de NFT y otros escenarios de alta demanda de datos.

Adicional: DA nativa de Ethereum Blob (EIP-4844)

Ethereum también asume funciones de DA, utilizando bloques de datos Blob para almacenar datos de transacciones de L2, con la máxima seguridad, pero a un costo de almacenamiento más alto que Celestia y Avail; los L2 más prominentes que buscan la máxima seguridad (Arbitrum, zkSync) prefieren usar DA nativa de Ethereum, mientras que las cadenas de aplicaciones que buscan bajo costo y alta capacidad de procesamiento optan por DA externa de Celestia/Avail.

V. ¿Cómo la modularidad reduce drásticamente las barreras de entrada para el desarrollo de cadenas públicas? De "desarrollo interno de cadenas" a "construcción de bloques"

El desarrollo de cadenas públicas monolíticas tradicionales requiere que el equipo supere desde cero el algoritmo de consenso, almacenamiento distribuido, red P2P, máquina virtual y soluciones de escalabilidad, con un ciclo de desarrollo de 10 a 18 meses, y altos costos de auditoría y seguridad, la mayoría de los equipos emergentes no pueden asumirlo. La arquitectura modular reescribe completamente el paradigma de desarrollo:

Infraestructura básica reutilizable, sin necesidad de reinventar la rueda

Los desarrolladores no necesitan desarrollar internamente la capa DA o la capa de consenso, pueden acceder directamente a los servicios de publicación de datos proporcionados por Celestia y Avail; la liquidación se reutiliza directamente de la seguridad de Ethereum, eliminando la necesidad de desarrollar seguridad subyacente. Solo necesitan desarrollar su propia capa de ejecución (ZK/OP Rollup, cadena de aplicación dedicada), reduciendo la carga de trabajo en más del 70%.

Marco de emisión de cadenas estandarizado y listo para usar

OP Stack, Polygon CDK, Cosmos SDK, Rollup como servicio (RaaS), todas las herramientas están listas para usar:

Si desean crear una cadena compatible con EVM: despliegue de OP Layer 2 con un solo clic usando OP Stack;

Si desean crear una cadena ZK de alto rendimiento: construcción rápida de la capa de ejecución zkEVM con Polygon CDK;

Todo el proceso se reduce de un año a 2-8 semanas, con una reducción del 85% en costos de personal.

Combinación libre según demanda, control flexible de costos y seguridad

El equipo puede combinar libremente las capas según el sector:

Sector financiero y de activos de gran valor: DA de Ethereum + liquidación de Ethereum, máxima seguridad;

Sector de juegos en cadena y pagos de bajo valor: DA de bajo costo de Celestia/Avail, control de tarifas;

Sin necesidad de sacrificar rendimiento o costos por adaptarse a una única cadena monolítica.

Soberanía independiente, gobernanza no sujeta a restricciones subyacentes

Los Rollups soberanos construidos sobre DA externa tienen tokens, reglas de gobernanza y derechos de actualización de contratos independientes, sin necesidad de depender de Ethereum o de la cadena DA subyacente para compromisos de gobernanza, adecuados para construir ecosistemas verticales independientes (cadenas de derivados, cadenas de agentes de IA, cadenas de RWA físicas).

Costos de seguridad compartidos, reduciendo la presión de auditoría

La seguridad subyacente de la capa DA y la capa de liquidación es garantizada por nodos de red grandes, los nuevos proyectos solo necesitan auditar sus propios contratos de la capa de ejecución, sin necesidad de invertir grandes sumas en auditorías de seguridad de consenso y almacenamiento subyacentes, reduciendo significativamente los gastos de seguridad antes del lanzamiento.

VI. Resumen del desarrollo de la industria de blockchain modular

La modularidad no es un simple parche de escalabilidad, sino una dirección de evolución a largo plazo de la arquitectura subyacente de la blockchain. Ethereum, con la capa de liquidación como núcleo, y cadenas DA dedicadas como Celestia y Avail que proporcionan la base de datos, junto con ZK/OP Rollups como capas de ejecución diversificadas, forman una red completa de infraestructura de Web3 en colaboración de cuatro capas.

Comparado con la ruta "omnibenevolente pero mediocre" de la cadena monolítica, la modularidad, a través de la especialización, equilibra el rendimiento de escalabilidad, la descentralización y la libertad de desarrollo, resolviendo los problemas de costo y barreras que han limitado la implementación a gran escala de las cadenas públicas durante mucho tiempo. En el futuro, la mayoría de las cadenas dedicadas a sectores verticales y los Rollups de aplicaciones se construirán sobre arquitecturas modulares, mientras que las cadenas monolíticas se centrarán más en escenarios de nicho que sean extremadamente simples y de baja interacción.

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