模块化区块链：让你数据和交易”模块化处理”，就像乐高积木一样！

模块化使以太坊区块链不断演进

作者：Ebunker，来源：WebX实验室

以太坊正在模块化演变

区块链，就像是一块庞大的乐高积木。它包含着众多的部分和功能，但在某些时候，我们只需要处理其中的一部分。这就是模块化区块链的概念。

模块化区块链就像是乐高积木一样，专注于处理少数职责并将其余部分外包给其他独立层。就像你在搭乐高城堡时，你只需要专注于搭建城堡的部分，而把其他的任务交给你的小伙伴来完成一样。

模块化区块链可以用于处理各种任务，比如执行交易、保证数据可用性、决定交易内容和顺序以及完成结算。它就像是一个魔术师，一刻钟表演变出无数可能。

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在一个模块化链中，通常会有两个或多个相互依存的功能。比如，数据可用性层必须就数据排序达成共识，否则就没法知道哪些数据才是正确的历史记录。

模块化区块链的优点：可扩展性、便于启动、灵活性

模块化区块链设计有许多优点，就像是你在玩乐高时获得的乐趣一样。

首先，它具有可扩展性。就像你可以用更多的乐高积木来搭建更大的城市一样，你可以通过模块化来增加区块链的规模，而不会引入有害的信任假设。

其次，它便于启动新的区块链。就像是有了更多的乐高积木来搭建新的城堡，通过模块化设计，新的区块链可以更快地启动，而且不用担心架构的每个细节都要正确。

最后，它非常灵活。就像乐高积木一样，模块化区块链为我们提供了更多的选择。对于关注安全性和数据可用性的模块化链，它可能包括执行这些功能的模块化链，而其他功能则由其他链来处理。

模块化区块链的缺点：安全性、复杂性、Token价值

模块化区块链设计也有一些缺点，就像是你在玩乐高时偶尔遇到的困难一样。

首先，是安全性的问题。与单片链不同，模块化区块链不能保证自身的安全质量。如果用于处理共识和数据可用性的安全层失效，那么整个模块化区块链就面临着失败的风险。

其次，是复杂性。实施模块化区块链设计引入了新的复杂性，就像你在搭乐高时需要面对各种挑战一样。以太坊的数据分片计划就依赖于数据可用性采样，以确保不会有节点对数据进行隐瞒。同样地，执行层必须设计并实施一些复杂的机制，比如欺诈证明和有效性证明，以确保安全层可以保证链下状态过渡的有效性。

最后，是Token价值的问题。由于应用程序有限，一些模块化区块链的原生Token可能无法吸引足够的价值。就像一些乐高积木可能只有很少的用途一样，专注于共识和数据可用性的实用程序Token可能用处有限，因此吸引用户进入这样的网络可能会更加困难。

以太坊的模块化形式：分片和rollup

以太坊，这个大型的乐高世界，最初也是设计为单片区块链。但为了增强网络性能、提高可扩展性和可持续性，以太坊正在向模块化框架过渡。

分片是一个把系统分成多个部分来运行的过程，就像是把乐高城市分成多个小段来进行建造。通过分片功能的分配，系统能够变得更加高效。在区块链网络中，分片将区块链分成多条子链，由这些子链来处理不同部分的网络活动。

在以太坊的分片设计中，64条分片链将并行运行。分片的工作可以是并行处理交易，也可以是存储区块链数据的不同部分。通过使用数据分片，以太坊节点将只存储在其分片链上发布的数据，这与之前需要所有节点存储相同数据的结构相反。

分片是一种模块化形式，由不同的组件（分片链）处理不同的职责。在数据分片中，分片链存储着以太坊数据的不同部分，而执行分片则使每个分片链都能够处理自己的一组交易，从而增加了数据吞吐量并减少了处理时间。

一些开发者采用了以rollup为中心的方法来扩展以太坊。与纯链下扩展解决方案（如侧链）不同，rollup与主链紧密结合。在保留结算、共识和数据可用性的前提下，以太坊将计算外包给rollup。因为以太坊是L2 rollup的基础层，所以rollup可以在不损害去中心化或安全性的前提下，通过更快的区块时间和更大的区块来优化执行。

以太坊的模块化技术堆栈发展进程

以太坊的模块化技术堆栈发展进程如下：

1. 单片区块链：代表着以太坊L1或主链，本身是一个单片区块链。
2. Rollup：充当执行层的L2解决方案，例如Arbitrum和Optimism，将执行层从以太坊L1移出，发布state roots和rollup数据并传回给以太坊L1。
3. 模块化rollup：具有模块化数据可用性的rollup。

以太坊的模块化L2技术堆栈可以在保留高水平的安全性和去中心化的同时提供可扩展性。这种强大的组合为以太坊构建一个更高效、更可持续的区块链生态系统打下了坚实的基础。

单片区块链

单片区块链是以太坊最初的形态，可以处理所有内容而不需要使用rollup或数据分片。这种单片架构具有最高的安全性，但代价是高昂的成本和有限的可扩展性。因此，以太坊主网的交易速度相对较慢，平均每秒只能处理15-20个交易。现在，以太坊正在逐渐转变为模块化区块链，主要通过采用以rollup为中心的计算和数据分片策略来实现。

Rollup

Rollup是模块化区块链中的第一次突破，它提供了一个用于执行的独立层，扩展了以太坊的单片结构。Rollup可以将区块链的执行层安全地抽象为排序器，即使用强大的计算机来打包和执行多个交易，然后在定期将压缩数据传回以太坊主网进行验证。通过将计算过程转移到以太坊链下，Rollup的处理速度可以提高20-50倍。

在当前的情况下，rollup充当执行层的角色，处理交易，同时外包结算、共识和数据可用性。例如，基于Optimistic虚拟机的optimistic rollup以及运行zk EVM的ZK rollup。这些rollup可以执行智能合约和处理交易，但仍依赖以太坊进行以下操作：

• 结算：所有rollup交易的结算都在以太坊上完成。Optimistic rollup的用户需要等到挑战期通过，或者在防欺诈计算后确认交易有效。而ZK rollup的用户需要等到验证有效性的证明出现后。
• 共识和数据可用性：rollup以CallData的形式将交易数据发布到以太坊主网，让任何人可以执行rollup交易并在需要时重建其状态。Optimistic rollup在最后确定之前需要大量的区块空间和7-14天的挑战期。而ZK rollup可以保存验证数据30天，并且在创建证明时需要大量的计算能力。

由于以太坊作为rollup的基础层，rollup可以在不损害去中心化或安全性的前提下，通过更快的区块时间和更大的区块来提高效率。Rollup可以说是以太坊的新时代的开始。最近，Arbitrum和Optimism的总交易量已经超过了以太坊的交易量，这反映了以太坊向模块化的趋势。

模块化rollup

较新的模块化rollup将数据可用性层移出了以太坊。例如，Mantle仍然依赖以太坊的结算和共识，但利用Mantle DA作为数据可用性层。Mantle DA负责数据排序和提供数据证明，但不需要执行交易，而是将执行层有效地外包给Mantle。

之前，以太坊是rollup唯一的数据可用性解决方案，这导致了高昂的成本问题。数据可用性是大多数rollup的主要成本来源，特别是存储以太坊上的交易数据，占据了多达70%的费用。而且这个成本在变化中，随着用户数量的增加而增加，已经成为一个重要的障碍。但幸运的是，以太坊正在发生变化，出现了在降低交易数据提交成本方面的新模块化解决方案。这些数据可用性层的典型例子包括EigenDA、Celestia和Avail，它们都致力于解决数据可用性问题，并为rollup的局限性提供了潜在的解决方案。

模块化的未来：重塑区块链的可扩展性

在过去的十余年里，区块链领域在应对可扩展性挑战时经常陷入怪圈。因为以太坊的高成本和局限性，不断创造新的L1区块链。然而，我们可以说，以太坊的高费用并不是一个无法解决的bug。

随着L2解决方案逐渐成为行业标准，模块化区块链通过将执行、结算、共识和数据可用性层进行模块化，重塑了区块链的架构。当单片区块链在可扩展性上遇到困境时，模块化架构的潜力将得到充分发挥。

随着数据可用性层的发展和竞争，进入模块化rollup的门槛和障碍将大大降低。在不久的将来，由于数据可用性成本的降低和模块化功能的进一步完善，基于OP或ZK堆栈的应用程序有望蓬勃发展。

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