Сравнивая Ethereum 2.0 с Near и Polkadot, интерпретируя будущее модульного блокчейна

«Отношения между модульным блокчейном и единым блокчейном являются скорее взаимодополняющими, чем конфронтационными».

Оригинальное название: «Сосуществование будущего платформ смарт-контрактов»

Написано: FF, исследовательская группа LBank Labs

Составлено: Шэрон, BlockBeats

Примечание редактора:

Модульный блокчейн стал одной из тенденций развития 2024 года, определенных членами криптосообщества, включая такие инвестиционные институты, как a16z. В то же время обновление Ethereum Cancun неизбежно, и в сообществе существуют различные мнения о технологии модульного блокчейна и монолитного блокчейна. LBank недавно опубликовал статью, в которой изложил свою точку зрения на этот счет.После сравнения и анализа базовой технической архитектуры Ethereum 2.0 с Near и Polkadot, LBank считает, что модульные блокчейны и отдельные блокчейны не следует рассматривать как антагонистические, а следует рассматривать как взаимодополняющие друг друга. Модульная цепь может служить промежуточным программным обеспечением мономерной цепи, а мономерная цепь может служить особым слоем модульной цепи. Они учатся на сильных и слабых сторонах друг друга и развиваются вместе. BlockBeats компилирует исходный текст следующим образом:

TL; ДР

Эта статья является продолжением нашего предыдущего исследования «Возможности модульных повествований». В этой статье мы глубоко погрузились в модульную волну, движимую Ethereum и Celestia, и определили различные возможности.

Однако важно отметить, что модульные повествования не должны ограничивать нашу точку зрения. За последние несколько лет технология блокчейна добилась значительного прогресса благодаря появлению монолитной и модульной архитектуры блокчейна.

В этой статье мы сначала проанализируем эти два архитектурных подхода и сравним Ethereum с другими конкурентами Ethereum из предыдущего цикла. Удивительно, но между ними больше сходства, чем думают люди.

Далее мы рассмотрим проблемы и конкретные соображения, связанные с этими двумя архитектурными подходами, одновременно глядя на симбиотическое будущее платформ смарт-контрактов. В прошлом в экосистеме блокчейнов доминировали монолитные блокчейны, причем каждый новый блокчейн L1 работал независимо, что приводило к жесткой конкуренции и ограниченному сотрудничеству на рынке; однако сейчас мы находимся в межцепочном соединении и взаимодействии между этапами. более развиты, чем когда-либо прежде. Поэтому мы предпочитаем открытые платформы, будь то модульные или монолитные.

Все архитектуры блокчейна приведут к расширению

В этом разделе представлено подробное сравнение различий и сходств между Ethereum и другими монолитными блокчейнами, подчеркивая их различия в архитектурном дизайне. В нем также обсуждаются различия между модульной конструкцией и монолитной архитектурой, а также проблемы, связанные с достижением истинной масштабируемости.

Хотя сам Ethereum имеет модульную конструкцию, он также использует шардинг как средство достижения масштабируемости. Шардинг позволяет обрабатывать транзакции и данные параллельно в нескольких сегментах, увеличивая пропускную способность и емкость.

Однако реализация шардинга также сопряжена с рядом проблем, таких как обеспечение доступности данных, завершенность транзакций и упрощение перекрестных транзакций. Преодоление этих проблем требует тщательного рассмотрения и инновационных решений для успешной интеграции шардинга в монолитный блокчейн. Примеры шардинга включают Ethereum, Near и Polkadot.

ETH 2.0 и около него

Прошлое Nightshade Design

Сравнение Ethereum 2.0 (ETH2.0) и Near Protocol фокусируется на ключевых различиях в их подходах. Подход Ethereum предполагает сегментирование, ориентированное на Rollup, при котором уровни исполнения и доступности данных разделены. При этом базовый уровень L1 используется для обеспечения безопасности и объединения для масштабируемости.

Ниа решил построить сегментированную сеть с самого начала, полностью учитывая наличие сегментирования данных и выполнения в его встроенной архитектуре. Это первое ключевое отличие. Конструкция центрального метода Rollup в Ethereum относительно проста, но для эффективной работы L2 по-прежнему требуется сегментирование доступности данных (Danksharding).

Второе ключевое отличие четко объяснено ниже. По сравнению с обычной цепочкой маяков и цепочкой ретрансляции, Near выбрал другое решение для шардинга. Рядом сам разбит на разные шарды, каждый шард отвечает за генерацию и хранение блоков как часть блока.

Так называемый дизайн «Nightshade» позволяет добиться плавного чтения и записи смарт-контрактов между шардами, хотя это накладывает более высокий порог для разработчиков. Пользователи даже не будут знать об осколках, с которыми они взаимодействуют.

В модульном повествовании предыдущей статьи мы обсудили решения проблем компоновки и взаимодействия. Однако для Near это не проблема, поскольку его встроенное шардирование по существу позволяет осуществлять транзакции между сегментами, аналогичные транзакциям с перекрестным объединением в L2.

Дорожная карта Nightshade включает в себя следующие этапы:

• Этап 0: Простой Паслен, только один осколок;
• Этап 1: Производитель только фрагментов (примечание редактора: относится к производителю, который несет единоличную ответственность за генерацию блоков в шарде (разделе в сети));
• Фаза 2: Full Nightshade, где валидаторы не отслеживают все шарды;
• Этап 3: Динамическая регулировка количества осколков в зависимости от нагрузки.

С точки зрения прогресса, Near в настоящее время находится между фазой 1 и фазой 2. Производитель Chunk-only, представленный в прошлом году, может отслеживать статус только одного шарда. Однако по-прежнему существуют валидаторы полных узлов, отвечающие за поддержание глобального состояния.

Starsight в разработке: шардинг, ориентированный на ZK

Несмотря на то, что компания Near лидирует в дизайне шардинга, она также многому научилась у революции Ethereum. Для достижения целей Фазы 2 ни один валидатор не должен отслеживать все шарды. Вместо этого «рыбак» действует как охранник, отслеживая статус и генерируя доказательства мошенничества в вызовах. Базовый дизайн очень похож на Optimistic Rollup, но его полная реализация сложна.

Вот почему многие протоколы отказываются от этого решения. Например, компания Optimism перешла на решение zk, а Arbitrum не позволяет предоставлять нелицензированные доказательства мошенничества. Очевидно, что zkRollups — это будущее Ethereum. Мы также можем увидеть влияние zkRollups в новом дизайне шардинга Near.

Проверка без гражданства

Что, если бы существовало лучшее решение, позволяющее устранить проблему, стоящую за игрой? Именно здесь Near вводит проверку без сохранения состояния. Проверка без сохранения состояния генерирует проверку состояния без передачи состояния другим сегментам. При наличии государственного свидетеля нет необходимости в «рыбаке» или доказательствах мошенничества.

В настройке проверки без сохранения состояния существует два типа валидаторов. Предыдущие валидаторы полных узлов теперь заменены на валидаторы без сохранения состояния, в то время как предлагающие блоки остаются неизменными. Предлагающие блоки отвечают за генерацию блоков и государственных свидетелей, которым необходимо поддерживать состояние сегмента локально.

С другой стороны, валидаторы без сохранения состояния получают свидетели состояния для проверки перехода состояния каждого блока. Благодаря введению ротации валидаторов практически невозможно, чтобы валидатор испортил сегмент.

Внедрение проверки без сохранения состояния приносит много преимуществ. Стоимость использования валидаторов без сохранения состояния намного ниже, чем раньше, что позволяет большему количеству валидаторов присоединиться к консенсусу. Это увеличивает децентрализацию всей сети. Для предлагающих блоки по мере добавления новых шардов состояние каждого шарда будет становиться меньше. Поскольку узким местом блокчейна является в основном чтение и запись состояния, производительность одного шарда можно значительно улучшить, если состояние полностью хранить в памяти.

Магия доказательств с нулевым разглашением

До появления доказательств с нулевым разглашением (ЗКП) в MPT традиционно использовались государственные свидетели. Однако по мере зрелости и недавнего развития ZKP многие протоколы, включая Near, активно восприняли этот переход. ZKP отличается простотой и функциями конфиденциальности, которые он предлагает, что значительно снижает стоимость проверки перехода между состояниями. Помимо сжатых данных, ZKP невелик и его легко проверить. Используя рекурсивные доказательства, состояние всех осколков можно проверить коллективно.

Доказательство перехода состояния для сегмента состоит из трех основных элементов: обеспечение правильности хеша блока, подтверждение точности состояния, используемого во время выполнения, и проверка выполнения во время выполнения. В настоящее время остается одна проблема: несмотря на значительный прогресс за последний год, получение доказательств по-прежнему занимает больше времени, чем ожидалось.

Ожидается, что это будет развиваться дальше по мере продолжения усилий по демонстрации систем и инженерных возможностей. Вот почему Near объединился с Polygon для создания zkWASM.

Чтобы сохранить текущую надежность, не влияя на удобство работы пользователей, компания Near внесла модульные изменения. Starsight разделил консенсус и исполнение, позволяя консенсусу работать независимо и решать, какие транзакции будут включены в блок. Удаленные вызовы процедур (RPC) обеспечивают оптимистическую завершенность. Как только доказательство для конкретного перехода состояния сгенерировано, оно передается в блок, и валидатор впоследствии проверяет достоверность доказательства.

Это доказательство действует как подтверждение нового корня состояния и нового корня исходящего получения. В этом случае доказательства с нулевым разглашением действуют как государственные свидетели. Однако ZKP может быть подтвержден или отклонен только консенсусом, что исключает необходимость ротации валидаторов. ZKP гарантирует корректность и безопасность посредством математических вычислений и работает очень похоже на Rollup, который наследует функции безопасности Ethereum.

Модульная конструкция может обеспечить дополнительные преимущества в монолитных цепях. Гибкость Starsight заключается в том, что он работает не только с существующей средой выполнения Near WASM, но также с любой средой выполнения, которая может генерировать доказательства zk для переходов состояний, например EVM и Move.

ETH 2.0 и Polkadot

Та же философия дизайна

Между Ethereum 2.0 и Polkadot больше сходства, чем первоначально ожидалось, что подтверждается общностью реализаций Гэвина Вуда. Некоторые даже предположили, что Polkadot представляет собой конечную цель ETH 2.0, и хотя это не совсем точно, аналогия отражает фундаментальную истину.

С нашей точки зрения, Polkadot демонстрирует более высокий уровень инженерной зрелости. До появления доказательства с нулевым разглашением архитектура Ethereum, ориентированная на Rollup, была тесно интегрирована с дизайном Polkadot. Прямое сравнение терминов может выявить поразительное сходство в их конечных целях.

Цепь маяков и цепочка реле

В качестве уровня координации цепочка маяков подчеркивает доступность данных, ориентированную на объединение; цепочка ретрансляции отвечает за ретрансляцию сообщений и поддержание данных параллельной цепочки. Общая безопасность исходит от цепочки ретрансляции, и Ethereum позиционирует себя как наследование безопасности. , секс.

Объединение и парачейн

Параллельные цепочки отвечают за выполнение транзакций, публикацию данных в цепочке ретрансляции и настройку собственных переходов состояний; Rollup выполняет транзакции за пределами L1, затем публикует данные в L1 и достигает консенсуса.

Последовательная философия проектирования очевидна: сохранять базовый уровень простым, поддерживать доступность данных, координировать информацию и использовать верхние уровни для полного улучшения функциональности и масштабируемости.

Разные стратегии и циклы приводят к разным результатам

Несмотря на то, что они разделяют одну и ту же философию проектирования и работают над достижением общих целей, текущий статус двух блокчейнов резко различается. Согласно статистике Etherscan и Subscan, ежедневный объем транзакций Ethereum превышает 1 миллион, тогда как у Polkadot за последние дни их всего 12 000. Что касается ежедневных активных учетных записей, мы видим 395 000 на Ethereum и 8 000 на Polkadot.

Разница в их нынешнем статусе во многом обусловлена их соответствующими стратегиями. Polkadot стремится к идеальной архитектуре и сознательно отказывается от функции смарт-контракта. Разработчикам приходится создавать «поддоны» или модули цепочек приложений, что для многих является тяжелым бременем. Сочетание агрессивных стратегий и высокого порога для аукционов игровых автоматов приводит к тому, что экосистеме не хватает динамизма, чтобы противостоять этим проблемам.

Напротив, Ethereum отдает приоритет рынку и стремится удовлетворить потребности рынка. Он соответствующим образом корректирует свою дорожную карту, применяя поэтапный подход.

Хотя мы не будем вдаваться в конкретные причины бума Ethereum и упадка Polkadot, сравнение ETH 2.0 и Polkadot дает нам ценную информацию о будущем архитектуры блокчейна и потенциале открытой экосистемы для совместной работы.

Абстрактные концепции и стандарты качества

Несмотря на проблемы, с которыми сталкивается компания в настоящее время, у Polkadot есть множество передовых проектов, которые стоит изучить и изучить.

Выдающимся вкладом экосистемы Polkadot является структура подсостояний, которая обеспечивает отличную концепцию абстракции для цепочек приложений. Эта структура позволяет участникам проекта легко запускать свои собственные сети. За пределами экосистемы Polkadot мы наблюдаем, как на Substrate строится множество активных цепочек, включая такие проекты, как Polygon Avail и Starknet Madara, не говоря уже о многочисленных независимых цепочках.

Хотя «поддоны» могут представлять собой техническую нагрузку для разработчиков смарт-контрактов, они предоставляют мощные инструменты абстракции для разработчиков протоколов. Эти «поддоны» можно повторно использовать во всех цепочках Substrate, что способствует достижению консенсуса в сообществе и усилиям по стандартизации. Эта функция обеспечивает специализацию и оптимизацию для конкретных приложений.

Текущие тенденции в сфере ресурсов как услуги (RaaS), такие как стек OP и Polygon CDK, демонстрируют определенный уровень абстракции. Однако такие инициативы, как репозитории с открытым исходным кодом, по-прежнему не являются всеобъемлющими по сравнению с Substrate. По мере развития RaaS мы можем ожидать больших улучшений в настройке и доступности модулей цепочки.

Вторая отличительная особенность Polkadot — передача сообщений перекрестного консенсуса (XCMP), протокол обмена сообщениями, который позволяет парачейнам обмениваться произвольными сообщениями, не проходя через цепочку ретрансляции. Это означает, что смарт-контракты могут беспрепятственно вызывать друг друга как внутри одного парачейна, так и между разными парачейнами.

Напротив, при взаимодействии с различными накопительными пакетами на Ethereum требуется соединение активов и переключение сетей. Этот процесс порождает такие проблемы, как фрагментация ликвидности и нарушение функциональной совместимости. Для решения этих проблем мы выступаем за то, чтобы Ethereum Foundation играл ведущую роль в разработке стандартов и активно продвигал применение этих стандартов в различных роллапах. Этот подход внесет значительный вклад в будущее развитие Эфириума и связанных с ним экосистем, сделав их более цельными и совместимыми.

Последним крупным достижением Polkadot является внедрение модуля управления по цепочке, который фактически превращает Polkadot в настоящий метапротокол. Этот модуль дает заинтересованным сторонам возможность голосовать непосредственно в цепочке и решать судьбу обновлений цепочки. Как только заданный порог будет достигнут, цепочка будет автономно выполнять обновления среды выполнения. Это представляет собой значительное изменение по сравнению с сегодняшним основным механизмом социального консенсуса Эфириума.

Проблемы, которые необходимо решить

Приведенное выше сравнение показывает, что, несмотря на небольшие различия, суть платформ смарт-контрактов остается в основном той же. Таким образом, как монолитные, так и модульные блокчейны сталкиваются с определенными проблемами.

В этом разделе мы рассмотрим две общие проблемы, с которыми сталкиваются платформы смарт-контрактов в целом, прежде чем углубиться в конкретные проблемы, связанные с модульными цепочками.

Ключевые инновационные дилеммы

Одной из основных задач, стоящих перед платформами смарт-контрактов, является создание конкурентной и инновационной среды. Популярность EVM-совместимых L1-решений стала несколько однообразной, даже Виталик Бутерин классифицировал их по совместимости.

Признавая историческое значение революционных технологий EVM и Solidity, важно также признать, что технологии со временем развивались. Настаивание на легальном и традиционном характере EVM может ограничить прогресс, особенно перед лицом ограничений блоков Ethereum.

Ажиотаж по поводу различных архитектур, виртуальных машин (ВМ) и языков смарт-контрактов проистекает из желания избежать ограничений EVM. Разнообразие в этих аспектах привлекает разработчиков и пользователей, которые предпочитают использовать разные языки программирования и функции смарт-контрактов. Например, на первичном рынке Move VM (Aptos, Sui) и Cario VM (Starknet) достигли высоких оценок благодаря ожиданиям инноваций и возможностей, которые они приносят.

Делая ставку на следующую инновационную платформу, необходимо признать доминирование EVM на рынке. Но по мере взросления рынка он имеет тенденцию впадать в дуополию, примерами которой являются Android и iOS, а также Windows и Mac.

WASM является сильным конкурентом EVM, а Солана является крупнейшим игроком. Несмотря на критику, ключевые инновации Solana, такие как часы Proof-of-History (POH), Optimistic Concurrency Control (OCC) и протокол пересылки транзакций без мемпула, выделяют его среди других протоколов и нарушают традиционные ограничения проектирования блоков.

Как добиться широкого консенсуса

Упомянутый здесь консенсус выходит за рамки узкого технического уровня и включает в себя широкую область социального консенсуса.

С точки зрения консенсуса понятно, что многие уровни L1 и L2 выбирают совместимость с EVM. Этот вариант предоставляет им самый простой способ подключения к экосистеме Ethereum. Однако по мере увеличения количества цепочек EVM и роллапов уменьшающаяся предельная полезность имеет тенденцию привлекать временных и нелояльных разработчиков и пользователей, которые могут быстро уйти после получения раздач.

Помимо совместимости с EVM, достижение консенсуса посредством рестейкинга представляет собой еще один убедительный аргумент для вовлечения существующего сообщества. Строительство с нуля становится все более сложным, что подчеркивает важность выбора правильного актива для перезакладывания. Тонкий, но критический момент заключается в том, что если предположить, что все модульные уровни используют производные безопасности L1 (LSD) для обеспечения безопасности, разница между монолитным блокчейном и модульным блочным блокчейном снизится.

Кроме того, некоторые протоколы распространяют свое влияние на более широкую группу пользователей Web2, особенно в игровой сфере. Хотя этот подход эффективен, он требует серьезных усилий по развитию бизнеса. Многие традиционные игроки предпочитают расширять свою пользовательскую базу как средство достижения консенсуса в меняющейся среде.

Особые проблемы с модульными цепочками

Хотя модульные блокчейны эффективно распределяют рабочую нагрузку между подключенными цепочками или модулями, решение конкретных задач имеет решающее значение для достижения истинной масштабируемости. Ключевые проблемы модульных цепочек включают фрагментацию, хрупкость, перекрестное выполнение и централизацию.

1. Фрагментация. Фрагментация является результатом жесткой конкуренции между различными слоями. Хотя нынешние конкуренты, возможно, не смогут сотрудничать немедленно, ожидается, что эволюция универсальных протоколов и абстракций учетных записей предоставит пользователям беспрепятственный опыт работы с различными продуктами;

2. Уязвимость. Уязвимость возникает из-за различных предположений безопасности на разных уровнях. В модульном блокчейне каждый модуль работает независимо, создавая потенциальные уязвимости. Когда на определенном уровне возникает проблема, это может повлиять на другие интегрированные уровни — компромисс, присущий переходу к модульности;

3. Выполнение перекрестного объединения. В модульном блокчейне выполнение перекрестного объединения имеет решающее значение для достижения совместимости модульных блокчейнов. Отсутствие стандартизированных протоколов препятствует плавной интеграции между различными модулями. Кроме того, для достижения истинной масштабируемости модульных блокчейнов необходимо решить проблемы асинхронного выполнения, присущие сегментированию;

4. Централизация. Хотя децентрализация Rollup, возможно, не так важна, как децентрализация L1, она по-прежнему остается важной проблемой безопасности. Децентрализация необходима для обеспечения жизнеспособности, сопротивления цензуре и предотвращения монопольных преимуществ. Протокол активно работает над решением этих проблем с помощью таких решений, как упорядочители сегментов, абстрактный шаблонный код и предоставление бизнес-логики только разработчикам цепочки. Внедрение этих решений может помочь решить проблемы выполнения перекрестных сводных данных.

Будущее сотрудничества и инклюзивности

Изучив две вышеупомянутые части, становится ясно, что модульные и монолитные блокчейны представляют собой продукты разных эпох, воплощают компромиссы в невозможном треугольнике и отражают разные философские решения.

В течение многих лет криптопространство застряло в цикле монолитных блокчейнов, где каждый новый L1 создает закрытую систему, что приводит к интенсивной конкуренции с нулевой суммой. Такая среда часто приводит к экстремизму, поскольку платформы конкурируют за пользователей в своих экосистемах.

Появление модульного блокчейна представляет собой совместный и инклюзивный подход, который подчеркивает сотрудничество и взаимосвязь между различными цепочками, что является положительным событием для всей отрасли. Совместный подход позволяет модулям беспрепятственно работать вместе, улучшая общую функциональность и удобство использования.

Кроме того, совместный характер модульного блокчейна облегчает разработку инновационных и специализированных модулей. Сотрудничество и совместное использование ресурсов между различными цепочками позволяют разработчикам сосредоточиться на конкретных областях знаний, в результате чего создаются индивидуальные высококачественные модули, подходящие для конкретных случаев использования. Кроме того, прорывы из монолитной цепочки можно отделять и последовательно объединять в модульные слои.

Крайне важно, чтобы модульные и монолитные блокчейны рассматривались не как враждебные, а как дополняющие друг друга. Они учатся на сильных и слабых сторонах друг друга и развиваются вместе. Границы между ними могут быть неочевидными, поскольку модульные цепочки могут выступать в качестве промежуточного программного обеспечения для монолитных цепочек, а монолитные цепочки могут действовать как отдельные уровни модульных цепочек.

Вместо того, чтобы сосредотачиваться на категориальных различиях, фокус должен сместиться на развитие открытой сети, внедрение ключевых инноваций и достижение широкого консенсуса.

Приложение:

Введение в формат сообщений перекрестного консенсуса (XCM) · Polkadot Wiki

Polkadot: Основа нового Интернета | Джек Платтс | Сеть Полкадот | Середина

Субстрат — стек технологий Web3

Ландшафт стека OP | Документы по стеку ON

OpenGov: Что такое Polkadot Gov2 | Сеть лунного луча

НИАРКОН 2023 | Этап уровня 2. День 2. YouTube.

Дорожная карта Эфириума | Ethereum.org

Архитектура с сохранением состояния против архитектуры без гражданства: почему победило безгражданство | Виртасант

NEAR — работа блокчейна | Документация NEAR

Поставщики реализации Polygon CDK

Ландшафт стека OP