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: ejecutar transacciones, alcanzar consenso y ordenamiento, almacenar todos los datos de transacciones originales y procesar la liquidación final de activos, todo el trabajo es 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 ser atendidos simultáneamente.

Para aumentar la velocidad de TPS, se deben elevar los requisitos 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 cualquier parte del consenso, escalabilidad o almacenamiento requiere un hard fork sincronizado en toda la red, lo que resulta en una eficiencia de iteración extremadamente baja.

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 computación 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 en toda la red, ni se encarga de la verificación de activos, toda la potencia de cálculo se destina a la optimización de 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: clasificar los lotes de transacciones enviados por la capa de ejecución y producir bloques, todos los nodos de la red alcanzan un consenso unificado sobre el orden de las transacciones, no participan en el cálculo de contratos ni almacenan 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 (Data Availability): tablón de anuncios público en la cadena, infraestructura básica modular

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, garantizando que cualquier nodo o persona pueda descargar y verificar en cualquier momento el registro completo de transacciones, evitando la manipulación de los ordenadores y la ocultación de datos de transacciones.

En la cadena monolítica, DA, ejecución y consenso 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 principales de este artículo.

4. Capa de liquidación (Settlement): notaría final, garantía de seguridad de 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 de las transacciones. Actualmente, Ethereum es la capa de liquidación predominante en la industria, todos los L2 y Rollups de soberanía anclan sus activos finales en la red principal de Ethereum.

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

(A) Ventajas y desventajas de las cadenas públicas monolíticas

Ventajas

Arquitectura simple, sin interacciones complejas entre capas, desarrollo intuitivo a corto plazo;

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

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

Fallas fatales

Severa acoplamiento de 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 un ciclo que puede durar más de un año, con costos de personal y auditoría en millones;

Desperdicio de recursos: los nodos deben realizar cálculos de contratos, almacenar todos los bloques y participar en el consenso, lo que crea una polarización en los requisitos de hardware y reduce continuamente el grado de descentralización.

(B) Ventajas y desventajas de la blockchain modular

Ventajas clave

Optimización especializada por capas, superando los cuellos de botella de escalabilidad: la capa de ejecución se enfoca en aumentar el TPS, la capa DA se concentra en reducir costos de almacenamiento, 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 llama "Rollup de soberanía";

Seguridad por capas: la verificación de doble capa de DA y liquidación, el costo de mala conducta es mucho mayor que en una 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 cadenas y supuestos de confianza puede introducir riesgos de seguridad adicionales (por ejemplo, elegir un DA centralizado de terceros);

Las herramientas de infraestructura modular tempranas son insuficientes, y la adaptación a entornos de ejecución poco comunes requiere mucho trabajo;

El apilamiento de redes de múltiples capas genera costos adicionales de Gas y tarifas.

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

La capa DA es la base de la arquitectura 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 en la industria, un proyecto modelo en la narrativa modular.

Tecnología clave: 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: proporcionar almacenamiento de datos de bajo costo y alta capacidad para todos los Rollups de soberanía y capas ZK/OP, las cadenas superiores tienen soberanía completa y pueden 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 datos.

Características técnicas: optimización del esquema 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 de Ethereum;

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

Posicionamiento: dirigido a aplicaciones de alta frecuencia y bajo volumen, interacciones en cadena de AI, 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 L2, con la máxima seguridad, pero a un costo de almacenamiento más alto que Celestia y Avail; las L2 principales que buscan máxima seguridad (Arbitrum, zkSync) prefieren usar DA nativa de Ethereum, mientras que las cadenas de aplicaciones que buscan bajo costo y alta capacidad 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, que la mayoría de los equipos emergentes no pueden soportar. 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 conectarse 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 el trabajo de desarrollo en más del 70%.

Marco de emisión de cadenas estandarizado y maduro

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

Si desean hacer una cadena compatible con EVM: OP Stack permite desplegar OP Layer 2 con un solo clic;

Si desean hacer una cadena ZK de alto rendimiento: Polygon CDK permite construir rápidamente la capa de ejecución zkEVM;

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

Combinación libre según demanda, control flexible de costos y seguridad

Los equipos pueden 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 pequeños: 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 de soberanía 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).

Distribución de costos de seguridad, reducción de 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 contratos de capa de ejecución, sin necesidad de invertir grandes sumas en auditorías de seguridad de consenso y almacenamiento subyacente, 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, centrado en la capa de liquidación, con Celestia, Avail y otras cadenas DA dedicadas proporcionando la base de datos, y ZK/OP Rollups como capas de ejecución diversificadas, las cuatro capas colaboran para formar una red completa de infraestructura de Web3.

En comparación con la ruta "todoterreno pero mediocre" de las cadenas monolíticas, la modularidad, a través de la especialización, equilibra simultáneamente 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 son extremadamente simples y de baja interacción.

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