Ethereum is een van de blockbuster-succesverhalen van blockchain, wordt door miljoenen gebruikt, herbergt duizenden gedecentraliseerde applicaties en beheert miljarden dollars aan fondsen. Wat indrukwekkend is, is dat dit succes is behaald ondanks enkele ernstige problemen met de monolithische architectuur, die grote schaalbaarheidsproblemen veroorzaken waardoor het netwerk vaak verlamd raakt door overbelast verkeer en torenhoge kosten.
Het succes van Ethereum roept de vraag op: wat zou er gebeuren als we daadwerkelijk een blockchain zouden kunnen bouwen zonder deze schaalbaarheidsproblemen? Hoe ver zou de crypto-industrie gaan als deze niet werd tegengehouden? Het is een vraag waarvan de industrie hoopt dat deze binnenkort kan worden beantwoord met de komst van modulaire blockchains.
Momenteel vindt het grootste deel van de kerntaken, zoals transactieverwerking, consensus en databeschikbaarheid, allemaal plaats in de Ethereum-keten zelf. Het resultaat is dat de knooppunten regelmatig overbelast worden. Ze worden in gebruik genomen, verifiëren transacties, stellen gegevens beschikbaar en houden de volledige blokgeschiedenis bij, en deze eisen hebben een extreem negatieve invloed op de efficiëntie ervan.
Modulaire blockchains proberen dit op te lossen door de kernfuncties over meerdere, afzonderlijke blockchain-lagen te verdelen, waardoor de druk op elke laag wordt verminderd en ze efficiënter worden.
Wat zijn modulaire blockchains?
Het basisconcept van modulaire blockchain-architecturen houdt in dat de verschillende taken die blockchains uitvoeren, in verschillende lagen worden verdeeld – er zal dus één keten zijn voor uitvoering, één voor consensus, een andere voor de beschikbaarheid van gegevens, enzovoort. Deze modulaire opbouw legt de basis voor een grotere schaalbaarheid, omdat elk onderdeel van de blockchain slechts één specifieke taak hoeft uit te voeren, onafhankelijk van de andere.
Niet alleen helpt de verminderde last, maar het betekent ook dat elke laag beter kan worden geoptimaliseerd voor de specifieke taak die hij moet uitvoeren.
Dit is anders dan monolithische blockchains, die alle hoofdfuncties van een blockchain op dezelfde knooppunten dwingen. In plaats van dit te doen, verdeelt het alle taken die moeten worden uitgevoerd over geoptimaliseerde knooppuntlagen, zodat ze zich specifiek op de functie kunnen concentreren en dit sneller kunnen doen dan voorheen.
Een belangrijk voordeel van deze aanpak is dat ontwikkelaars zeer specifieke combinaties van blockchain-lagen kunnen creëren die passen bij de specifieke behoeften van hun gedecentraliseerde applicaties. Het kan worden vergeleken met het bouwen van een blockchain uit Lego-blokken. Een ontwikkelaar kan bijvoorbeeld de meest geschikte, geoptimaliseerde laag voor gegevensbeschikbaarheid, zoals 0G, koppelen aan een zeer efficiënte uitvoeringslaag zoals FuelVM, en een veilige validatielaag zoals EigenLayer, die de sterke beveiliging van Ethereum erft door middel van het opnieuw nemen van vloeistoffen.
Door modulaire blockchain-lagen op deze manier te mixen en matchen, kunnen ontwikkelaars een flexibelere architectuur creëren die de hoogst mogelijke doorvoer voor hun specifieke gebruiksscenario behaalt, en profiteren van grotere efficiëntie en schaalbaarheid dan welke monolithische blockchain dan ook kan bieden.
De modulaire aanpak is een krachtig alternatief voor het helemaal opnieuw bouwen van een op maat gemaakte blockchain, wat sommige, meer ambitieuze ontwikkelaars hebben gedaan, waardoor ontwikkelaars kunnen profiteren van sterk geoptimaliseerde prestatielagen terwijl ze de beveiliging van meer gevestigde netwerken delen.
Modulaire blockchain-componenten
Hoewel er allerlei mogelijkheden zijn om verschillende lagen te mixen en matchen, zal een modulaire blockchain vrijwel altijd bestaan uit het samenvoegen van vier basiscomponenten. Het concept is een architecturale revolutie waarvan velen geloven dat deze het traditionele, one-size-fits-all model voor gedecentraliseerde netwerken zal overtreffen.
De vier basiscomponenten omvatten een uitvoeringslaag, de primaire of fundamentele laag, waar de transacties van gebruikers worden ingediend en waar ze via slimme contracten met dApps communiceren. Deze interacties veroorzaken ‘statusovergangen’, zoals het bijwerken van saldi en rekeningen in de keten.
Door de uitvoeringslaag te scheiden van taken zoals consensus, kunnen transacties en interacties off-chain worden uitgevoerd, met behulp van technieken als ZK-Rollups of Optimistic Rollups, waardoor een efficiëntere (snellere en goedkopere) verwerking mogelijk wordt.
Het tweede hoofdcomponent is de vereffeningslaag, die de taak vervult van het vereffenen van alle transacties die naar deze rollups zijn overgebracht. Dit gebeurt door het verwerken van hun transactiebewijzen. Deze taak omvat het valideren van transactiestatussen, het beheren van bewijzen van fraude en het oplossen van eventuele geschillen die zich kunnen voordoen, vooral in het geval van optimistische rollups.
Ten derde is er de consensuslaag, die een op rollup gebaseerde zijketen of een andere architectuur kan zijn, en die ervoor zorgt dat een vereiste meerderheid van knooppunten het eens is over de staat van de blockchain. Het zorgt ervoor dat meerdere transacties worden gebundeld om als één transactie te worden afgewikkeld en moet ervoor zorgen dat elke transactie geldig is. Ook moet zij overeenstemming bereiken over de volgorde waarin deze transacties worden verwerkt.
Een voordeel van het hebben van een consensuslaag is dat het ontwikkelaars meer flexibiliteit biedt over hoe gedecentraliseerd ze hun dApps willen hebben, omdat ze het aantal betrokken validators kunnen configureren.
Ten slotte heeft elk soort dApp een laag voor gegevensbeschikbaarheid nodig, die ervoor zorgt dat alle gegevens die nodig zijn om transacties te valideren en slimme contractinteractie te verwerken, beschikbaar worden gesteld aan elke andere deelnemer in een netwerk. Op deze manier kunnen alle essentiële gegevens in de keten snel worden geverifieerd door iedereen die het netwerk gebruikt of eraan deelneemt. Lagen voor gegevensbeschikbaarheid zijn vooral populair geworden bij dApps die hun efficiëntie willen vergroten door de noodzaak te elimineren om op Ethereum zelf te vertrouwen om de beschikbaarheid van gegevens te bieden.
Wat brengt modulaire architectuur met zich mee?
Het is gemakkelijk te begrijpen waarom het opsplitsen van deze taken in afzonderlijke lagen de algehele efficiëntie van dApps kan vergroten. Modulaire blockchains komen snel in opkomst als een overtuigende oplossing voor de schaalbaarheidsproblemen op Ethereum en andere gedecentraliseerde netwerken. In het geval van Ethereum betekent dit dat het zwaar overbelaste mainnet zich uitsluitend kan concentreren op het uitvoeren van transacties en het produceren van blokken, en het behouden van consensus, terwijl de afwikkeling, consensus en beschikbaarheid van gegevens allemaal elders worden uitgevoerd. Het is net alsof je afzonderlijke mensen in dienst neemt om de verschillende taken in een keuken uit te voeren, zoals het bereiden van ingrediënten, het koken ervan en het schoonmaken van de afwas, in plaats van dat één enkele medewerker alles doet.
Naast dat taken sneller kunnen worden verwerkt, betekent dit ook lagere kosten, omdat rollups toegang hebben tot geverifieerde gegevens zonder dure oproepen naar het Ethereum-mainnet. Bovendien kunnen op databeschikbaarheid gerichte updates en verbeteringen afzonderlijk worden geïnitieerd, zonder enige verstoring van het mainnet te veroorzaken.
Een ontwikkelaar die een krachtig gedecentraliseerd uitwisselingsplatform wil bouwen, kan bijvoorbeeld ZK-rollups gebruiken als uitvoeringslaag voor efficiënte, off-chain transactieverwerking, en Ethereum gebruiken voor consensus en afwikkeling om te profiteren van de veiligheid ervan. Ten slotte kunnen ze een gespecialiseerde databeschikbaarheidslaag zoals EigenDA of 0G gebruiken voor kosteneffectievere en snellere toegang tot off-chain dataopslag.
Gegevensbeschikbaarheid voor snelle toegang repareren
Er is enige kritiek op modulaire blockchains vanwege de beveiligingscomplicaties en de toegenomen vertrouwensaannames die voortvloeien uit een meer gefragmenteerde netwerkarchitectuur. Maar niets van dat alles heeft aanzienlijke vooruitgang kunnen voorkomen.
De algemene consensus is dat de voordelen van een modulaire aanpak groter zijn dan de risico’s. De afgelopen twaalf maanden heeft het idee van modulaire blockchains echt aangeslagen en zijn er talloze projecten geweest die de droom van grotere schaalbaarheid werkelijkheid hebben gemaakt.
Op het gebied van databeschikbaarheid is een van de meest veelbelovende initiatieven het netwerk van 0G, dat zich richt op het leveren van snelle en uiterst veilige datatoegang voor gedecentraliseerde netwerken. Het doel is om een snelle doorvoersnelheid tot 50 Gbps te leveren, wat een enorme verbetering is ten opzichte van de 1,5 Mbps-snelheid van Ethereum bij gebruik als laag voor gegevensbeschikbaarheid.
0G bouwt zijn databeschikbaarheidslaag ter ondersteuning van een nieuwe generatie op blockchain gebaseerde games en kunstmatige-intelligentietoepassingen die een extreem snelle en betrouwbare datapijplijn vereisen. Als dergelijke apps geen snelle en efficiënte doorvoersnelheid hebben, zullen ze niet in staat zijn de prestaties van hun Web2-tegenhangers te evenaren en zullen hun transactiekosten veel hoger oplopen dan wat veel gebruikers bereid zouden zijn te betalen.
Oprichter Michael Heinrich vertelde TechCrunch dat 0G uiteindelijk “oneindige capaciteit” wil bereiken. Dus net zoals AWS ontwikkelaars in staat stelt zoveel servers op te zetten als ze nodig hebben om razendsnelle applicatieprestaties te garanderen, zal 0G in staat zijn zoveel consensusnetwerken op te zetten als ze nodig hebben.
Momentum in modulaire blockchains
Ondertussen zijn er veelbelovende ontwikkelingen geweest in de hele modulaire blockchain-stack. Fuel Labs is een pionier op het gebied van het concept van parallelle virtuele machines op de uitvoeringslaag, terwijl Optimism aanzienlijke doorbraken heeft geboekt op gebieden als sharding, gedecentraliseerde sequencing en gestimuleerde verificatie.
Ethereum zelf draagt ook bij aan de modulariteit van blockchain. Als onderdeel van de routekaart voor de ontwikkeling na de samenvoeging, werkt het bedrijf aan het creëren van afzonderlijke maar uniforme lagen voor afwikkeling en beschikbaarheid van gegevens. Een van de meest veelbelovende ideeën is het concept van ‘danksharding’, dat eraan werkt om de L1-gegevensscherven en blockspace van Ethereum te ontwikkelen tot een afzonderlijke ‘databeschikbaarheidsengine’, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor Layer-2-rollups om goedkope en dure oplossingen te implementeren. doorvoertransacties.
Een ander interessant project is Celestia, waarvan de implementatie van de uitvoeringslaag ook kan worden gebruikt als laag voor gegevensbeschikbaarheid. Het legt de basis voor alternatieven voor op EVM gebaseerde virtuele machines, zoals WASM, Starknet en FuelVM-gebaseerde VM’s. Door de beschikbaarheid van gegevens te delen met verschillende uitvoeringslagen, maakt Celestia het voor ontwikkelaars mogelijk om bruggen met een minimum aan vertrouwen tussen clusters te creëren, waardoor composabiliteit en interoperabiliteit tussen ecosystemen en ketens wordt ontsloten.
Het Volitions-project van Starkware introduceert een overtuigende oplossing voor het dilemma van de beschikbaarheid van gegevens binnen en buiten de keten. Hiermee kunnen dApp-ontwikkelaars en gebruikers kiezen of ze hun transactiegegevens off-chain willen verzenden, waar deze sneller kunnen worden verwerkt, of on-chain willen houden, waar het veiliger is.
Zelfs Bitcoin zal waarschijnlijk profiteren van de modularisering. Een project genaamd Babylon werkt aan een protocol dat het mogelijk maakt om BTC in te zetten om de veiligheid van appchains binnen het Cosmos-ecosysteem te verbeteren, en dit later uit te breiden naar andere proof-of-stake blockchains.
De vooruitzichten voor modulaire blockchains
Hoewel veel van de bovengenoemde projecten nog steeds zeer prille ideeën zijn, suggereert de indrukwekkende snelheid waarmee ze zijn gevorderd dat de toekomst van blockchain eerder modulair dan monolithisch zal zijn.
Modulaire blockchains zijn echter niet zonder problemen. Het samenvoegen van veel verschillende componenten alsof het Lego is, kan voor ontwikkelaars hoofdpijn opleveren. Bij modulaire blockchains berust de veiligheid uiteindelijk op de onderliggende nederzettingslaag, maar ontwikkelaars zullen ervoor moeten zorgen dat er geen situatie ontstaat waarin het falen van de ene laag problemen veroorzaakt op de andere lagen.
Een tweede uitdaging kan kosten met zich meebrengen. Het optimaliseren van elke laag zorgt voor een betere ervaring voor gebruikers, maar gaat ten koste van een grotere complexiteit, waarbij de noodzaak om mechanismen te creëren voor het beheer van fraude en geldigheidsbewijzen een aanzienlijke uitdaging blijkt te zijn.
Als modulaire blockchains willen slagen, is het aan de ontwikkelaars om ervoor te zorgen dat alles naadloos in elkaar past, zodat hun dApps gewoon ‘werken’.
