Blockchain Modular: Desmontando a Cadeia Monolítica Tradicional e Redefinindo a Arquitetura Subjacente do Web3

1. O que é Blockchain Modular? Primeiro, entenda as falhas fatais da cadeia monolítica tradicional

Bitcoin tradicional, Ethereum inicial e Solana pertencem a cadeias monolíticas, onde todas as quatro funções principais estão integradas em uma única rede: execução de transações, consenso e ordenação, armazenamento de todos os dados de transações originais e processamento de liquidações de ativos. Todo esse trabalho é realizado por um único conjunto de nós.

Esse modelo de "uma cadeia para todas as funções" é intrinsecamente contraditório e colide diretamente com o triângulo impossível da blockchain: segurança, descentralização e escalabilidade não podem ser atendidos simultaneamente.

Para aumentar a TPS (transações por segundo), é necessário elevar o nível de hardware dos nós, sacrificando a descentralização;

Para buscar a validação de todos os nós da rede, a capacidade do bloco deve ser comprimida, resultando em taxas exorbitantes durante congestionamentos;

O código subjacente é altamente acoplado, e modificar qualquer um dos componentes de consenso, escalabilidade ou armazenamento requer um hard fork sincronizado em toda a rede, resultando em baixa eficiência de iteração.

A Blockchain Modular é uma revolução completa dessa arquitetura: as quatro funções principais, que antes estavam ligadas a uma única cadeia, são completamente desacopladas e divididas em quatro redes especializadas, independentes e plugáveis, cada uma com sua própria função e colaboração. As quatro camadas são: camada de execução, camada de consenso, camada de disponibilidade de dados (DA) e camada de liquidação.

2. Explicação simplificada das quatro camadas da modularização

1. Camada de Execução (Execution): Oficina de poder computacional na cadeia, apenas processa transações

Posição: A interface mais à frente para os usuários, responsável por empacotar transferências, executar contratos inteligentes e atualizar o estado das contas na cadeia, que é o que chamamos de ZK-Rollup, OP-Rollup e cadeias de soberania de aplicativos.

Ela apenas realiza cálculos, não precisa armazenar grandes volumes de dados originais, não requer consenso em toda a rede e não é responsável pela verificação de ativos, concentrando todo o poder computacional na otimização da TPS, alcançando facilmente velocidades de processamento de milhares de transações por segundo.

2. Camada de Consenso (Consensus): Árbitro do tempo global

Faz apenas uma coisa: ordena os lotes de transações submetidos pela camada de execução e gera blocos, onde todos os nós da rede chegam a um consenso unificado sobre a ordem das transações, sem participar da execução de contratos ou armazenar detalhes completos das transações.

Uma cadeia DA dedicada combinará consenso e disponibilidade de dados em uma única camada, simplificando ainda mais a arquitetura.

3. Camada de Disponibilidade de Dados DA (Data Availability): Quadro de avisos público na cadeia, infraestrutura básica modular

DA é a base de segurança do sistema modular, com a função principal de armazenar permanentemente todos os dados de transações originais da camada de execução, garantindo que qualquer nó ou pessoa possa baixar e verificar os registros de transações completos a qualquer momento, evitando a manipulação de dados ou a ocultação de transações.

Na cadeia monolítica, DA, execução e consenso estão todos interligados, resultando em altos custos de escalabilidade; na era modular, surgem cadeias públicas DA dedicadas, que oferecem serviços de armazenamento de dados de baixo custo, como Celestia e Avail, que serão discutidos neste artigo.

4. Camada de Liquidação (Settlement): Cartório final, garantindo a segurança dos ativos

Responsável por verificar as provas submetidas pela camada de execução (provas de fraude / provas de conhecimento zero), processar transferências de ativos entre camadas e resolver disputas na cadeia, fornecendo certeza final sobre as transações. Atualmente, o Ethereum é a camada de liquidação predominante da indústria, onde todos os L2 e Rollups soberanos ancoram seus ativos na rede principal do Ethereum.

3. Comparação abrangente entre Cadeias Monolíticas e Cadeias Modulares

(1) Vantagens e desvantagens das cadeias públicas monolíticas

Vantagens

Arquitetura simples, sem interações complexas entre camadas, desenvolvimento intuitivo a curto prazo;

Modelo de segurança unificado em uma única rede, processo de liquidação de ativos curto, sem sobreposição de confiança entre camadas;

Ecossistema nativo completo, com poucos problemas de compatibilidade e comunicação entre camadas.

Desvantagens fatais

Severo acoplamento de funções, teto de escalabilidade muito baixo, congestionamentos inevitavelmente aumentam o Gas;

Altos custos de atualização, modificar qualquer função subjacente requer um hard fork em toda a rede;

Altos requisitos de desenvolvimento, construir uma cadeia pública monolítica do zero exige desenvolver internamente todo o conjunto de consenso, armazenamento e execução, levando mais de um ano, com custos de pessoal e auditoria na casa das dezenas de milhões;

Desperdício de recursos: os nós precisam executar cálculos de contratos, armazenar todos os blocos e participar do consenso, resultando em uma polarização nos requisitos de hardware e uma contínua diminuição da descentralização.

(2) Vantagens e desvantagens das cadeias modulares

Vantagens principais

Otimização especializada em camadas, superando o gargalo de escalabilidade: a camada de execução foca em aumentar a TPS, a camada DA concentra-se na compressão de custos de armazenamento, e a camada de liquidação garante segurança, com as quatro camadas não se prejudicando mutuamente;

Componentes plugáveis, altamente personalizáveis: os desenvolvedores podem combinar livremente ambientes de execução, camada DA e camada de liquidação conforme necessário;

Redução significativa da barreira de entrada para o desenvolvimento de cadeias públicas, sem necessidade de construir toda a infraestrutura do zero;

Iteração flexível: atualizar uma camada individual sem necessidade de um hard fork em toda a rede, acelerando a velocidade de inovação;

Separação de soberania: a cadeia de execução superior possui direitos independentes de governança, atualização e fork, sem estar sujeita a restrições da camada DA ou da camada de liquidação, conhecida como "Rollup soberano";

Segurança em camadas: a verificação dupla da camada DA e da camada de liquidação torna o custo de má conduta muito maior do que em cadeias monolíticas.

Desvantagens existentes

A arquitetura em múltiplas camadas traz complexidade de interação, comunicação entre camadas e sincronização de provas requerem ferramentas de suporte;

A sobreposição de múltiplas cadeias gera suposições de confiança em várias camadas, escolhas erradas podem introduzir riscos de segurança adicionais (como escolher um DA centralizado);

As ferramentas de infraestrutura modular ainda são imaturas, e o trabalho de adaptação a ambientes de execução menos comuns é grande;

A sobreposição de redes em múltiplas camadas gera custos adicionais de staking e Gas, resultando em taxas de transação acumuladas.

4. Conhecimento sobre cadeias de disponibilidade de dados (DA) especializadas: Celestia, Avail

A camada DA é a base do sistema modular, dedicada à publicação e armazenamento de dados, não executa contratos inteligentes e não mantém saldos de contas, sendo conhecida na indústria como "rede de base sem estado".

1. Celestia: Pioneira em DA Modular

A primeira cadeia de disponibilidade de dados modular especializada da indústria, um projeto modelo na narrativa modular.

Tecnologia central: amostragem de disponibilidade de dados (DAS), nós leves não precisam baixar blocos completos, podem verificar a integridade dos dados apenas com amostras aleatórias, reduzindo significativamente a barreira de entrada para operação dos nós e aumentando a descentralização;

Árvore Merkle de espaço de nomes (NMT): armazenamento isolado de dados de diferentes Rollups e cadeias de aplicativos, sem interferência mútua, aumentando a eficiência de verificação;

Consenso subjacente: Tendermint BFT, rápida geração de blocos e consenso imediato;

Posição central: fornece armazenamento de dados de baixo custo e alta capacidade para todos os Rollups soberanos e camadas ZK/OP, com a cadeia superior possuindo soberania completa e podendo personalizar máquinas virtuais e regras de governança;

Cenários aplicáveis: cadeias de aplicativos verticais, Rollups de jogos, cadeias dedicadas a RWA e camadas ZK leves.

2. Avail: Camada DA de alto desempenho e leve

Uma nova geração de rede de disponibilidade de dados modular que compete com Celestia, focando em custos de armazenamento mais baixos e maior capacidade de dados.

Características técnicas: otimização do esquema de codificação de apagamento, maior eficiência de compressão de dados de blocos, melhor experiência de verificação em dispositivos móveis e nós leves;

Vantagens diferenciadas: compatibilidade nativa com o ecossistema Ethereum, ZK Stack e OP Stack, mais amigável para Rollups do ecossistema Ethereum;

Mecanismo de segurança: detecção interna de fraudes de dados, permitindo rápida punição da rede em caso de falta ou manipulação de dados;

Posição: voltada para aplicações de alta frequência e baixo valor, interações em cadeia de IA e grandes emissões de NFTs, entre outros cenários de alta demanda de dados.

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

O Ethereum também desempenha a função de DA, utilizando blocos de dados Blob para armazenar dados de transações L2, com a maior segurança, mas com custos de armazenamento mais altos do que Celestia e Avail; as principais L2 que buscam segurança extrema (Arbitrum, zkSync) preferem usar DA nativa do Ethereum, enquanto cadeias de aplicativos que buscam baixo custo e alta capacidade optam por DA externa como Celestia/Avail.

5. Como a modularização reduz drasticamente a barreira de entrada para o desenvolvimento de cadeias públicas? De "desenvolvimento interno" para "montagem de blocos"

O desenvolvimento de cadeias públicas monolíticas tradicionais exige que as equipes superem do zero todo o conjunto de tecnologias de consenso, armazenamento distribuído, redes P2P, máquinas virtuais e soluções de escalabilidade, com um ciclo de desenvolvimento de 10 a 18 meses e altos custos de auditoria e segurança, que a maioria das equipes iniciantes não pode arcar. A arquitetura modular reescreve completamente o paradigma de desenvolvimento:

Infraestrutura básica reutilizável, sem necessidade de reinventar a roda

Os desenvolvedores não precisam desenvolver internamente a camada DA ou a camada de consenso, podendo conectar-se diretamente aos serviços de publicação de dados fornecidos por Celestia e Avail; a liquidação pode reutilizar a segurança do Ethereum, economizando no desenvolvimento de segurança de base. Apenas a camada de execução (ZK/OP Rollup, cadeias de aplicativos exclusivas) precisa ser desenvolvida, reduzindo o trabalho de desenvolvimento em mais de 70%.

Estruturas de lançamento padronizadas e prontas para uso

OP Stack, Polygon CDK, Cosmos SDK e Rollup as a Service (RaaS) são ferramentas completas prontas para uso:

Se você deseja criar uma cadeia compatível com EVM: OP Stack permite o lançamento de uma camada OP em um clique;

Se você deseja criar uma cadeia ZK de alto desempenho: Polygon CDK permite a construção rápida de uma camada de execução zkEVM;

Todo o processo é reduzido de um ano para 2 a 8 semanas, com custos de pessoal diminuindo em 85%.

Combinação livre conforme a necessidade, controle flexível de custos e segurança

As equipes podem combinar livremente as camadas de acordo com o setor:

Setor financeiro e de ativos de grande valor: DA do Ethereum + liquidação do Ethereum, segurança extrema;

Setor de jogos em cadeia e pagamentos de baixo valor: DA de baixo custo da Celestia/Avail, controle de taxas;

Sem necessidade de sacrificar desempenho ou custo para se adaptar a uma única cadeia monolítica.

Soberania independente, governança não restrita pela base

Os Rollups soberanos construídos sobre DA externa possuem tokens independentes, regras de governança e direitos de atualização de contratos, sem necessidade de se submeter a compromissos de governança com o Ethereum ou a cadeia DA subjacente, adequados para criar ecossistemas verticais independentes (cadeias de derivativos, cadeias de agentes de IA, cadeias RWA físicas).

Custos de segurança compartilhados, reduzindo a pressão de auditoria

A segurança da camada DA e da camada de liquidação é garantida por nós de rede de grande porte, novos projetos apenas precisam auditar seus próprios contratos da camada de execução, sem necessidade de investir grandes quantias em auditorias de segurança de consenso e armazenamento, reduzindo significativamente os gastos de segurança antes do lançamento.

6. Resumo do desenvolvimento da indústria de Blockchain Modular

A modularização não é um simples remendo de escalabilidade, mas sim uma direção de evolução a longo prazo da arquitetura subjacente da blockchain. O Ethereum, com a camada de liquidação como núcleo, e cadeias DA especializadas como Celestia e Avail fornecendo a base de dados, com ZK/OP Rollups como camadas de execução diversificadas, formando uma rede completa de infraestrutura Web3 em colaboração entre quatro camadas.

Comparado à abordagem "tudo em um, mas medíocre" das cadeias monolíticas, a modularização, através da especialização, equilibra simultaneamente o desempenho de escalabilidade, descentralização e liberdade de desenvolvimento, resolvendo os problemas de custo e barreira que limitam a implementação em larga escala de cadeias públicas. No futuro, a maioria das cadeias especializadas em setores verticais e Rollups de aplicativos será construída com base na arquitetura modular, enquanto as cadeias monolíticas se concentrarão mais em cenários de nicho que exigem extrema simplicidade e baixa interação.

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