模块化区块链深度剖析：一个自由市场终将走向分工合作

不可忽视的底层基建变革

作者：岳小鱼

“请给我以我所要的东西吧，同时，你也可以获得你所要的东西。”

亚当斯密在《国富论》中第一次提出了分工合作的观点，并系统全面地阐述了分工合作对市场整体效率的提升。

模块化的本质是就是分工合作，一个完整系统可以拆分为可替换的不同模块，不同的模块是独立的、安全的和可扩展的，同时不同的模块可以组合在一起，实现整个系统的运作。

一个自由市场终将走向分工合作，从而带动整体效率的巨大提升。

目前，模块化是区块链行业的核心叙事之一，虽然现在市场的注意力不在这类底层基建项目，但是底层基建的完善是推动行业发展的重要力量。

本文将对模块化区块链进行深度剖析，全面了解模块化的发展历程、当前市场格局以及未来的发展方向。

什么是模块化

其实，区块链行业中的模块化发展由来已久，我们可以站在模块化的视角再回顾下整个行业的发展。

最早的比特币链就是一个完整的系统，各个模块紧密结合，实现 “比特币” 的转账、记账等货币能力。

但是比特币链的问题主要是扩展性不足，无法承载更多的使用场景，因此出现了被称为世界计算机的以太坊。

可以说以太坊就是比特币的模块化，为比特币链增加了执行模块，即 EVM（Ethereum Virtual Machine，以太坊虚拟机）。

虚拟机就是程序代码的执行环境。比特币只能执行较简单的转账等操作，如果要运行复杂的代码，需要引入虚拟机。

因此，在以太坊链上，出现了各类区块链应用，比如 DeFi（去中心化金融）、NFT（可以理解为数字藏品）、SocialFi（去中心化社交）、GameFi（区块链游戏）等。

后来，以太坊的性能也无法满足日益增长的各类应用场景的需求了，又出现了各种 Layer2 网络，也就是以太坊的模块化，将以太坊的执行模块转移到链外，从而变相实现了扩容。

所谓 Layer2，中文叫第二层，就是在以太坊链这个一层网络基础上，再架设一层网络，将大量的计算转移到这个网络上，然后再将计算结果回传到以太坊上，从而减少以太坊的计算量，提升了以太坊的速度。

以太坊的执行层被模块化后，随着各类 Layer2 的涌现，以太坊进一步被模块化，整体被拆分为了四层：

• 执行层：主要负责处理交易和执行智能合约；（类比一场球赛，根据球赛规则打球）
• 结算层：验证执行层状态并解决争议，完成交易的最终结算，确保资产的转移和记录永久保存在区块链上，决定区块链的最终状态；（解决球赛中出现的问题）
• 数据层：通常包括数据存储、传输和验证等功能，保证区块链网络的透明度和信任；（直播或记录球赛的情况）
• 共识层：通过特定的共识算法验证交易并创建新块，实现网络中数据和交易的一致性；（确保大家对同一场球赛的结果认知相同）

每一层都出现了各类项目，每一层的效率都在提升，将各类项目拼装之后很容易就可以构建一个新区块链。

这里可以类比计算机行业的发展。

最早是苹果的一体机，微软的 Windows 系统出现后，市场上出现了很多组装机，每部分组件你都可以购买很高的配置，最终组装成一个高性能的计算机。

在区块链世界里，如果一个链想要便宜的存储，就可以使用独立的数据可用性层，类似外接硬盘，存储空间大，便宜好用。除了数据层，每一模块都是可插拔的，灵活组装。

但是组装机出现后，并没有完全替代苹果这样的一体机。

因为有很多用户并不关心或者说没有精力去研究各类配置，他们只想要一台好用的计算机。一体机可以使得各部分组件的协作配合最好，也就使得每部分的效率发挥到最大，反而比配置更高的组装机的体验更好。

比如 Layer1 主流公链之一的 Solana，就是一个典型的 “一体机”，没有模块化，但是性能也极高，上面诞生了很多热门项目。

所以我们可以看到模块化的显著优势以及隐含劣势，

优势：

• 去中心化：通过将数据层分离，降低对节点的硬件要求从而提高节点数量，提高网络去中心化程度的同时不比引入额外的信任假设；
• 简化链部署：通过利用模块化设计, 新区块链的启动成本和设计架构的开发成本降低；
• 提高链的性能：各个模块的性能都得到了巨大的提升，对以太坊来说，就是实现了以太坊的扩容；
• 促进生态繁荣：各模块承担不同功能，又保证整体的安全性；
• 提高用户体验：比如降低使用难度、降低交易费用

劣势：

• 安全性：与一体化区块链不同, 将数据层委托给第三方可能带来风险，无法像一体链那样去信任的确保安全。因此模块化架构并不安全，尤其是在需要大量跨链通信的情况下，黑客的攻击面更广。
• 复杂性：复杂的设计带来了更高的风险。由于模块化建设中有众多模块可供选择，而不同模块之间存在潜在的盲盒风险，如何构建更加稳定的模块化系统便成为了一个需要关注的问题。

关键项目分析

从全局的视角看，整体可以分为三大层，

• 应用层：
  • 各类 DApp 应用（去中心化应用），构建在区块链之上
  • 目前包含了几大类别，包括 Wallet（钱包，Web3 世界的门户）、DeFi（去中心化金融）、NFT（可以理解为数字藏品）、SocialFi（去中心化社交）、GameFi（区块链游戏）等。
• 中间层：
  • 如果应用层直接与区块链交互，性能、用户体验都会受到区块链技术特性的很大制约，尤其是现在是多链格局，市场上有非常多的区块链，各自的技术架构、系统特性等各不相同，应用的开发难度以及用户体验都受到了很大影响。
  • 为了提升用户体验以及应用的开发难度，出现了这样的中间层，横向拉通各类区块链，并把区块链的特性封装起来，为应用开发提供各类技术中间件，包括账户抽象（即用户的账户可以被编程，扩展出各种复杂功能）、链抽象（即把链抽象之后，用户侧无需感知各个链的差异，基于自己的意图直接使用各个链）等等。
• 公链层：
  • 执行层：分为 EVM（以太坊虚拟机）、等效 EVM（与 EVM 兼容的虚拟机）、并行 EVM（支持并行交易的 EVM）、模块化 VM（非 EVM 类型的虚拟机）
  • 结算层：除了可以结算到以太坊上，目前主要的结算模块化项目是 Dymension；
  • 数据层：也叫数据可用性层，这一层的项目是最多的，因为数据存储的成本占据了交易费用的大头，因此市场上有很强的需求获取便宜好用的存储模块，以太坊本身的存储太贵，模块化项目中龙头是 Celestia，比特币生态的头部项目主要是 Nubit；
  • 共识层：Celestia 也做了共识层，但是这就动摇了以太坊的根基，以太坊社区不承认采用 Celestia 作为共识层的公链是以太坊的 Layer2，而且 Celestia 的安全性并未像以太坊那样已经得到了时间的验证，安全度不足；

接下来，我们具体分析一下三个关键的项目，Celestia、Dymension、AltLayer。

2.1 Celestia

• 基础介绍
  • 作为首个提出模块化区块链概念的项目，Celestia 可以说是模块化赛道的先驱，尤其是其币价爆拉之后，吸引了市场的注意，从而打开了整个赛道的天花板。
  • 构建一个可扩展的数据可用性层，从而实现下一代可扩展的区块链架构——  模块化区块链，旨在使任何人都能以最小的开销轻松部署自己的区块链。
• 运作机制
  • 数据可用性采样
    • Celestia 不处理交易的有效性，也不执行交易。它仅对交易进行打包排序和广播，所有交易有效性规则均由客户端的 Rollup 节点强制执行（即实现共识层和执行层的解耦）
    • 数据验证方式：抽象地说，可以将区块数据划分为方阵（例如 8x8），通过编码，在原始数据上添加额外的「校验」行和列，形成更大的方阵（例如 16x16）。通过对这个大方阵内的部分数据进行随机采样并验证其准确性，就可以确保整体数据的完整性和可用性，即使部分数据丢失或损坏，仍然可以使用校验和数据恢复整个数据
  • 主权 Rollup
    • 交易验证方式：主权 Rollup 与智能合约 Rollup（如 Optimism、Arbitrum、zkSync 等）之间的主要区别在于交易验证方式。在智能合约 Rollup 中，交易由部署在以太坊上的智能合约进行验证。而在主权 Rollup 中，Rollup 节点本身负责验证交易
    • 升级方式：
      • 对于智能合约 Rollup，升级取决于结算层的智能合约。要升级 Rollup，需要修改智能合约。这可能需要多个签名来控制谁可以发起智能合约的更新。尽管团队控制升级多重签名的情况很常见，但通过治理来控制多重签名也是可行的。由于智能合约位于结算层，因此受到结算层社会共识的限制。
      • 主权 Rollup 通过类似于 Layer 1 区块链的分叉进行升级。发布新的软件版本后，节点可以选择将其软件更新为最新版本，如果节点不同意升级，它们可以继续使用旧软件。这样的选项使得社区中运行节点的人可以决定是否接受新的更改，即使大部分节点进行了升级，也无法强制它们接受升级。这种特性使主权 Rollup 成为真正的「主权」Rollup。
  • 量子引力桥（QGB）
    • 充当了 Celestia  和以太坊（或其他 EVM L1  链）之间的桥梁，实现了两个网络之间的数据和资产传输
    • 通过引入 Celestium（EVM L2 Rollup）的概念，利用 Celestia 实现数据可用性，同时选择以太坊作为结算层。这样就实现了充分利用两个网络优势，即 Celestia 的可扩展性和数据可用性，以及以太坊的安全性和去中心化特性

2.2 Dymension

• 基础介绍
  • Dymension 是一个建立在 Cosmos 上的主权 Rollup，旨在通过 Dymension Chain（结算层）、RDK（RollApp 开发工具包）和 IRC（Rollup 间通信）使 RollApp（以定制应用为重点的区块链）的开发变得简单。
  • Dymension 的核心特点是将结算层模块化，但同时提供了 RaaS（Rollup as a service）的能力，与 AltLayer 是竞争对手。
• 运作机制
  • 前端→RollApps；RollApp 是 Rollup 与 App 的结合，是 Dymension 上专用于特定应用程序的高性能模块化区块链，使用 Dymension RollApp 开发工具包（称为 RDK）构建。
  • 后端→Dymension Hub；Dymension Hub 使用 Cosmos SDK 构建，作为结算层，它利用 IBC 在 Dymension RollApp 之间进行安全消息传输。
  • 数据库→数据可用性网络；数据可用性网络是去中心化的，并且保存数据的时间较短。

2.3 AltLayer

• 基础介绍
  • 一个乐高积木式的模块化 RaaS（Rollup as a Service）发链平台：横跨模块化和 Restaking 这两大概念
  • 可以快速搭建一个由 Layer 1 保护的快速且可扩展的、为应用程序量身定制的 Rollup，不仅允许开发人员使用，而且允许几乎没有编码经验的人只需单击几下即可在 2 分钟内完成自定义的 Rollup
• 运作机制
  • 一键发链能力（基于 OP Stack、Arbitrum Orbit、zkSync ZK Stack、Polygon CDK）
  • 再质押服务（基于 EigenLayer）
  • 第三方 DA（基于 Celestia、EigenDA、Avail）
  • 第三方排序器（基于 Espresso、Radius）

模块化的未来叙事

模块化的未来叙事方向主要有三个：以太坊模块化的进一步深化、Cosmos 生态的扩展、比特币生态的崛起。

模块化从以太坊开始，也在以太坊成熟，但是还有两个生态不能忽视：一个是 Cosmos、另一个是 BTC。

Cosmos 的出现是为了解决跨链问题，构建一个多链生态，基于 Cosmos 技术组件的链可以共享安全性以及便捷跨链。

在实现这个目标的时候，Cosmos 构建了一键发链能力，模块化的程度非常高，已经发展了多年，目前很多知名项目都出自 Cosmos 生态，比如上面提到的 Celestia、Dymension，以及热门的 BTC 质押项目 Babylon。

而 BTC 作为区块链行业的创始链，也是市值最大的公链，接近以太坊市值的三倍，因此比特币生态也非常具有想像空间，目前正在蓬勃发展，很多在以太坊已经验证过的技术，直接拿到比特币生态在使用。

• 以太坊模块的进一步深化
  • 数据可用性层：这一层是出现项目最多的模块，也是竞争最激烈的赛道。目前的龙头是 Celestia，但是 Celestia 面临很多挑战，首先以太坊主网上线 EIP-4844 后，Rollup 数据可以以 Blob 形式存储，数据存储费用大幅降低，Celestia 这类外部 DA 不再具备成本优势；再加上 Celestia 有很多强劲的挑战者，包括共识网络已经具备可信度的 L1 区块链 Near 的 NearDA、再质押龙头项目 EigenLayer 推出的 EigenDA。
  • 中间件层：现在和未来都是多链格局，用户和流动性都被割裂了，为了在应用层给用户提供更好的体验，出现了很多中间件服务，目前热门的概念就是账户抽象（即用户的账户可以被编程，扩展出各种复杂功能）和链抽象（即把链抽象之后，用户侧无需感知各个链的差异，基于自己的意图直接使用各个链）。
  • RaaS：一键发 Layer2，整合了各类模块化底层服务，为开发者提供快速构建 Layer2 的企业级服务，降低了开发门槛，这就意味着未来 Layer2 更多的不是拼技术，而是拼生态、拼运营，拼应用层的服务。
  • ZK 技术：零知识证明技术在区块链中有两个用途，一个是用来验证计算的正确性，可以更快地验证而不需要重新计算，另一个则是用来保护隐私，仅需提供 ZK 证明，而无需揭示原始信息。目前在 Layer2 中主要用于验证计算的正确性，未来的方向主要是将虚拟机 ZK 化。在以太坊路线图中，ZK 是 Verge 阶段的核心，将 SNARK 引入 L1 EVM，各类 Layer2 也在融合 ZK 技术，以太坊创始人 Vitalik 曾说：“在 10 年内，所有的 Rollup 都是 ZK”。
• Cosmos 生态的扩展
  • 2022 年 Luna 暴雷后，Cosmos 生态受到了重创，但是经过一轮熊市的发展，我们可以看到 Cosmos 生态并没有死亡，而是出现了很多先驱性的项目，包括数据可用性层的先驱 Celestia、结算层的先驱 Dymension。
  • Cosmos 生态系统采用了多链架构，可以支持多个独立的区块链同时存在并相互交互，具有很强的互操作性。
  • Cosmos 链采用模块化的设计，使得开发者可以选择和组合不同的模块来构建自己的应用链，为开发者提供了非常大的自主权和灵活性。
  • Cosmos 同样面临诸多问题，包括建立和维护应用链的费用非常昂贵，Cosmos Hub 缺少收入模式，经济模型不可持续等，这些都是未来需要解决的问题。
• 比特币生态的崛起：
  • 从 Ordinals 协议出现后，市场开始对比特币生态产生了极大的关注，过去一年出现了铭文热潮、BTC L2 热潮以及比特币再质押热潮。
  • 比特币生态的发展方向主要有两个，一个是基于比特币技术的自身特性进行扩展，另一个则是兼容 EVM，打通比特币和以太坊生态的流动性。
  • 以太坊就是比特币的模块化，甚至可以说是测试网，因此很多以太坊中发展较成熟的技术都可以直接拿来用到比特币生态，目前已经出现了诸多模块化项目，比如数据可用性项目 Nubit，Layer2 项目 Merlin、BitLayer 等，以及比特币共享安全服务项目（再质押）Babylon 等。

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