Ethereum está se movendo para a modularidade

Conceito de Blockchain Modular

Blockchains modulares são blockchains que se concentram em lidar com algumas responsabilidades e terceirizar o resto para uma ou mais camadas independentes. As blockchains modulares podem ser usadas para lidar com as seguintes tarefas individuais ou combinadas:

**Execução: Apoiar a execução de transações e realizar a implantação e interação com contratos inteligentes. **

**Disponibilidade de dados: Garantir a disponibilidade dos dados de transação. **

**Consenso: O conteúdo e a ordem das transações permitidas. **

Liquidação: Usado para concluir transações, resolver disputas, validar provas e fazer a ponte entre diferentes camadas de execução. **

! [Ethereum está se movendo para a modularidade] (https://cdn-images-1.medium.com/max/1000/0*UkItdv6RdGoqHJnz) as cadeias modulares normalmente executam duas ou mais funções interdependentes. Por exemplo, a camada de disponibilidade de dados deve ter um consenso sobre a classificação de dados, caso contrário, é impossível saber quais dados representam a versão correta do histórico.

Vantagens do Design Modular de Blockchain

Escalabilidade: Usar modularidade em um blockchain pode aumentar a escala sem introduzir pressupostos de confiança prejudiciais.

Fácil de lançar novos blockchains: Ao alavancar o design modular, novos blockchains podem ser lançados mais rapidamente sem ter que se preocupar em manter todos os aspetos da arquitetura corretos.

Flexibilidade: As cadeias modulares construídas especificamente fornecem mais opções para compensações e implementações de projeto. Por exemplo, um sistema modular de blockchain pode incluir uma cadeia modular que se concentra na segurança e disponibilidade de dados, enquanto outros se concentram na execução.

Desvantagens do Design Modular de Blockchain

Segurança: Ao contrário das cadeias monolíticas, as blockchains modulares não garantem a qualidade da sua própria segurança. Se as camadas de segurança usadas para lidar com o consenso e a disponibilidade de dados forem ineficazes, os blockchains modulares correm o risco de falhar.

Complexidade: A implementação de um projeto modular de blockchain introduz uma nova complexidade. Por exemplo, o plano de fragmentação de dados do Ethereum depende da amostragem de disponibilidade de dados para garantir que os nós em um fragmento não ocultem dados. Da mesma forma, a camada de execução deve criar certos mecanismos complexos, como provas de fraude e provas de validade, para que a camada de segurança possa garantir a validade das transições de estado off-chain.

Valor do token: Devido a aplicações limitadas, os tokens nativos de alguns blockchains modulares podem não ser capazes de absorver valor. Por exemplo, tokens de utilidade que se concentram apenas nas camadas de consenso e disponibilidade de dados são usados por muito pouco em comparação com a camada de execução, então também pode ser mais difícil atrair participantes para essas redes.

Forma modular do Ethereum: fragmentação e rollup

Como blockchains de primeira geração, como o Bitcoin, o Ethereum foi originalmente projetado como um blockchain monolítico. No entanto, a fim de melhorar o desempenho, escalabilidade e sustentabilidade da rede, a rede Ethereum está atualmente em transição para uma estrutura modular.

O compartilhamento é o processo de dividir um sistema, como um banco de dados, em partes a serem executadas. Ao distribuir funções entre vários componentes, o sistema obtém mais resultados e eficiência. Em uma rede blockchain, o sharding divide o blockchain em várias sub-cadeias, que lidam com as atividades de diferentes partes da rede.

No design de fragmentação do Ethereum, 64 cadeias de fragmentos serão executadas em paralelo. Os fragmentos podem processar transações em paralelo (fragmentação de execução) ou podem ser usados para armazenar diferentes partes dos dados do blockchain (fragmentação de dados). Com a fragmentação de dados, os nós Ethereum armazenarão apenas dados publicados em sua cadeia de fragmentos – ao contrário da estrutura atual, que exige que todos os nós armazenem os mesmos dados.

! [Ethereum está se movendo para a modularidade] (https://cdn-images-1.medium.com/max/1000/0*cK0jaaSCnsFHFvvp) A relação entre a cadeia beacon do Ethereum e a cadeia de estilhaços

O compartilhamento é uma forma modular onde diferentes componentes (cadeias de estilhaços) lidam com diferentes responsabilidades. No sharding de dados, as cadeias de fragmentos armazenam diferentes partes dos dados do Ethereum, e a execução do sharding permite que cada cadeia de fragmentos processe seu próprio conjunto de transações, aumentando a taxa de transferência de dados e reduzindo o tempo de processamento.

Alguns desenvolvedores adotaram uma abordagem centrada no rollup para escalar o Ethereum. Ao contrário das soluções de escalonamento off-chain puras, como as sidechains, os rollups estão fortemente integrados à cadeia principal. Enquanto preserva a liquidação, o consenso e a disponibilidade de dados, o blockchain Ethereum terceiriza a computação para rollups. Como o Ethereum atua como a camada base para rollups L2, os rollups podem otimizar agressivamente a execução com tempos de bloco mais rápidos e blocos maiores sem comprometer a descentralização ou a segurança.

! [Ethereum está se movendo para a modularidade] (https://cdn-images-1.medium.com/max/1000/0*CKVe58EXJSowUumz) A funcionalidade do Ethereum (camada base L1) e rollup (L2) em uma arquitetura blockchain modular

Processo de Desenvolvimento de Pilha de Tecnologia Modular da Ethereum

A evolução da pilha de tecnologia modular do Ethereum é a seguinte:

1. Blockchain monolítico: Representa o Ethereum L1 ou a cadeia principal, que é em si uma blockchain monolítica.

2. Rollup: soluções L2 que atuam como camadas de execução, como Arbitrum e Otimismo, movem a camada de execução para fora do Ethereum L1, publicam raízes de estado e dados de rollup e os passam de volta para o Ethereum L1.

3. Rollups modulares: Rollups com disponibilidade de dados modulares.

! [Ethereum está se movendo para a modularidade] (https://cdn-images-1.medium.com/max/1000/1*RKX4YobvmDnOmp0AE9SLSg.jpeg) A pilha modular de tecnologia L2 do Ethereum pode fornecer escalabilidade, mantendo um alto nível de segurança e descentralização. Essa poderosa combinação estabelece as bases para que o Ethereum se torne um ecossistema de blockchain mais eficiente e sustentável.

Blockchain monolítico

Blockchains monolíticos são a forma original do Ethereum, onde tudo pode ser processado sem o uso de rollups ou fragmentação de dados. Esta arquitetura monolítica é a mais segura, mas tem o custo de alto custo e escalabilidade limitada. Como resultado, a velocidade de transação da rede principal Ethereum é relativamente lenta, com um TPS médio de apenas 15-20. Atualmente, o Ethereum está gradualmente se transformando em um blockchain modular, e esse processo é realizado principalmente através da adoção de estratégias de computação e fragmentação de dados centradas em rollup.

Pacote cumulativo

O Rollup é o primeiro avanço tecnológico em blockchains modulares, estendendo a arquitetura monolítica do Ethereum ao fornecer uma camada separada para execução. Os rollups podem abstrair com segurança a camada de execução de um blockchain para um sequenciador, ou seja, usando um computador poderoso para empacotar e executar várias transações antes de periodicamente passar dados compactados de volta para a rede principal Ethereum para validação. Os rollups podem aumentar o TPS em 20–50x movendo esse processo de computação para fora da cadeia.

No cenário atual, os rollups atuam como a camada de execução, processando transações enquanto terceirizam a liquidação, o consenso e a disponibilidade de dados. Por exemplo, rollups otimistas que aproveitam a máquina virtual Optimistic e rollups ZK que executam zk EVM. Esses rollups executam contratos inteligentes e processam transações, mas ainda dependem do Ethereum para o seguinte:

Liquidação: Todas as transações de rollup são concluídas no Ethereum. Os usuários de rollups otimistas esperam até que o período de desafio seja passado ou depois que a transação seja considerada válida após os cálculos de prevenção de fraude terem sido feitos. Os usuários do ZK Rollup precisam esperar até que a validade da validação seja comprovada.

Consenso e disponibilidade de dados: os rollups publicam dados de transações na mainnet Ethereum na forma de CallData, permitindo que qualquer pessoa execute transações de rollup e reconstrua seu estado, se necessário. Antes da finalização, rollups otimistas exigem uma grande quantidade de espaço em bloco e um período de desafio de 7 a 14 dias. Os rollups Zk armazenam dados disponíveis para verificação por 30 dias, fornecendo finalidade instantânea, mas exigindo poder de processamento significativo para criar provas.

Com o Ethereum como a camada base para rollups, os rollups podem permitir tempos de bloco mais rápidos e blocos maiores sem comprometer a descentralização ou a segurança. Pode-se dizer que o Rollup é o início de uma nova era para o Ethereum. Recentemente, o número total de transações entre Arbitrum e Optimism ultrapassou o número de transações no Ethereum, refletindo a tendência de modularização do Ethereum.

Rollups modulares

Rollups modulares mais recentes movem a camada de disponibilidade de dados para fora do Ethereum. O Mantle, por exemplo, ainda depende da liquidação e do consenso do Ethereum, mas utiliza o Mantle DA como uma camada de disponibilidade de dados. O Mantle DA classifica os dados e fornece a prova dos dados, mas não precisa executar a transação; As transações de execução são efetivamente terceirizadas para a camada de execução da Mantle.

Anteriormente, o Ethereum era a única solução de disponibilidade de dados para rollups, resultando em desafios em termos de custo. A disponibilidade de dados é a maior fonte de custo para a maioria dos rollups, especialmente o armazenamento de dados de transações no Ethereum, que pode representar até 70% das taxas. Além disso, este custo é variável e o custo aumenta proporcionalmente à utilização, tornando-se gradualmente uma barreira significativa à medida que mais e mais utilizadores aderem. Até agora, apenas grandes rollups com grandes recursos podiam acomodar grupos de usuários maiores.

Felizmente, o Ethereum está mudando, e novas soluções modulares estão surgindo na forma de camadas de disponibilidade de dados para reduzir os custos de envio de dados de transação. Os principais exemplos de camadas de disponibilidade de dados incluem EigenDA, Celestia e Avail, que abordam problemas de disponibilidade de dados e fornecem soluções potenciais para as limitações de rollups.

O Futuro da Modularidade

Ao longo da última década, aproximadamente, o espaço blockchain muitas vezes caiu em um ciclo de desafios de escalabilidade navegando – constantemente criando novos blockchains L1 devido ao alto custo e limitações do Ethereum. No entanto, as altas taxas do Ethereum não são um bug insolúvel.

Em um mundo onde as soluções L2 estão se tornando a norma para adoção em massa, blockchains modulares estão revolucionando a arquitetura de blockchains, dividindo camadas de execução, liquidação, consenso e disponibilidade de dados. Quando blockchains monolíticas lutam com escalabilidade, o potencial das arquiteturas modulares é liberado.

À medida que a camada de disponibilidade de dados evolui e compete, as barreiras à entrada e as barreiras à entrada serão consideravelmente reduzidas para novos rollups. Em um futuro não muito distante, é provável que os aplicativos na pilha OP ou ZK cresçam devido ao custo reduzido da disponibilidade de dados e à melhoria adicional da modularidade.