O blockchain modular é um paradigma de design inovador do blockchain destinado a melhorar a eficiência do sistema e a escalabilidade por meio da especialização e divisão do trabalho.

Figura 1: Exemplo de blockchain modular

I. Introdução

Antes do surgimento do blockchain modular, uma única cadeia monolítica era responsável por lidar com todas as tarefas, incluindo a camada de execução, a camada de disponibilidade de dados, a camada de consenso e a camada de liquidação. O blockchain modular vê essas tarefas como módulos livremente combináveis para abordar essas questões, com cada módulo focando em funções específicas.

Camada de Execução: Responsável por processar e validar todas as transações, bem como gerenciar as mudanças de estado da blockchain.

Camada de Consenso: Alcança acordo sobre a ordem das transações.

Camada de Liquidação: Usada para completar transações, verificar provas e fazer a ponte entre diferentes camadas de execução.

Camada de Disponibilidade de Dados: Garante que todos os dados necessários estejam acessíveis aos participantes da rede para verificação.

A tendência do blockchain modular não é apenas uma mudança tecnológica, mas também uma estratégia crucial para impulsionar todo o ecossistema de blockchain em direção aos desafios futuros. GeekCartel analisará o conceito de blockchain modular e projetos relacionados, com o objetivo de fornecer uma interpretação abrangente e prática do conhecimento de blockchain modular para ajudar os leitores a entender melhor o blockchain modular e antecipar as tendências de desenvolvimento futuro. Nota: O conteúdo deste artigo não constitui aconselhamento de investimento.

2. O Pioneiro da Blockchain Modular-Celestia

Em 2018, Mustafa Albasan e Vitalik Buterin publicaram um artigo inovador que forneceu uma nova abordagem para lidar com os problemas de escalabilidade do blockchain. “Amostragem de Disponibilidade de Dados e Provas de Fraudeintroduziu um método através do qual a blockchain poderia expandir automaticamente seu espaço de armazenamento à medida que os nós da rede aumentassem. Em 2019, Mustafa Albasan pesquisou e escreveu ainda mais Lazy Ledger,” propondo um conceito de sistema blockchain que lida apenas com a disponibilidade de dados.

Com base nesses conceitos, Celestiaemergiu como a primeira rede de Disponibilidade de Dados (DA) adotando uma estrutura modular. Construído usando CometBFTeCosmos SDK, é uma blockchain de Proof of Stake (PoS) que melhora efetivamente a escalabilidade mantendo a descentralização.

A camada DA é crucial para a segurança de qualquer blockchain, pois garante que qualquer pessoa possa inspecionar o registro de transações e verificá-lo. Se um produtor de bloco propõe um bloco sem todos os dados disponíveis, o bloco pode alcançar um determinismo final, mas pode conter transações inválidas. Mesmo que o bloco seja válido, dados que não podem ser totalmente verificados afetarão adversamente a funcionalidade dos usuários e da rede.

Celestia implementa duas funções-chave: Amostragem de Disponibilidade de Dados(DAS) eÁrvores de Merkle de Namespace(NMT). DAS permite que nós leves verifiquem a disponibilidade de dados sem baixar o bloco inteiro. Os NMTs permitem que os dados do bloco sejam divididos em namespaces separados para diferentes aplicativos, o que significa que os aplicativos só precisam baixar e processar os dados relevantes para eles, reduzindo significativamente os requisitos de processamento de dados. Importante, o DAS permite que a Celestia escale com o aumento do número de usuários (nós leves) sem comprometer a segurança dos usuários finais.

A blockchain modular está tornando possível construir novas cadeias de maneiras sem precedentes, onde diferentes tipos de blockchains modulares podem colaborar em diferentes arquiteturas e para diferentes fins. As propostas oficiais da Celestia para arquitetura modularProjetos e exemplos demonstram a flexibilidade e a componibilidade de blockchains modulares.

Figura 2: Arquitetura de Camada 1 e Camada 2

Camada 1 e Camada 2: Celestia refere-se a isto como modularização ingênua, inicialmente construída para a escalabilidade do Ethereum como uma Camada 1 monolítica, com a Camada 2 focada na execução, enquanto a Camada 1 fornece outras funcionalidades-chave.

• Celestia suporta cadeias construídas usando oArbitrum Orbit, Pilha de Otimismo, e Polygon CDK(em breve será suportado) pilhas de tecnologia para usar Celestia como a camada DA. As camadas 2 existentes podem alternar de publicar seus dados no Ethereum para publicá-los na Celestia usando a tecnologia Rollup. Os compromissos com os blocos são publicados na Celestia, tornando-a mais escalável do que o método tradicional de publicar dados em uma única cadeia.
• Celestia suporta RollApps construídos usando Dymensioncomponentes de tecnologia como a camada de execução, semelhante aos conceitos de Camada 1 e Camada 2 do Ethereum. A camada de liquidação da RollApps depende do Dymension Hub (que será explicado posteriormente), e a camada DA usa Celestia. As interações entre as cadeias são facilitadas através do IBCprotocol (baseado no Cosmos SDK, um protocolo que permite que blockchains se comuniquem entre si. Chains que usam IBC podem compartilhar qualquer tipo de dados, desde que estejam codificados em bytes).

Figura 3: Arquitetura de execução, liquidação e camada de DA

Execução, liquidação e disponibilidade de dados: as blockchains modulares otimizadas podem desacoplar as camadas de execução, liquidação e disponibilidade de dados em blockchains modulares especializadas.

Figura 4: Arquitetura de execução e camada DA

Execução e DA: Como o objetivo de implementar uma blockchain modular é a flexibilidade, a camada de execução não está limitada apenas a publicar seus blocos na camada de liquidação. Por exemplo, pode ser criada uma pilha modular que não envolva a camada de liquidação, apenas a camada de execução acima das camadas de consenso e disponibilidade de dados.

Nesta pilha modular, a camada de execução seria soberano, publicando suas transações para outra blockchain, normalmente usada para ordenação e disponibilidade de dados, mas lidando com seu próprio acerto. No contexto da pilha modular, o Sovereign Rollup é responsável pela execução e acerto, enquanto a camada DA lida com o consenso e a disponibilidade de dados.

A diferença entre Rollup soberano e Rollup de contrato inteligente é:

• Transações de Rollup de contrato inteligente são verificadas por contratos inteligentes na camada de liquidação. Transações de Rollup soberanas são verificadas pelos nós do Rollup soberano.
• Em contraste com o Rollup de contrato inteligente, os nós no Rollup soberano têm soberania. No Rollup soberano, a ordenação e validade das transações são gerenciadas pela própria rede Rollup, não dependendo de uma camada de liquidação separada.

Atualmente, RollkiteSovereign SDKfornecer frameworks para implantar testnets soberanos Rollup na Celestia.

3. Explore Soluções Modulares no Ecossistema Blockchain

1. Modularização da Camada de Execução

Antes de introduzir a modularização da camada de execução, devemos entender o que é a tecnologia Rollup.

Atualmente, a tecnologia de modularização da camada de execução depende muito do Rollup, que é uma solução de escalonamento que opera off-chain a partir da Camada 1. Essa solução executa transações off-chain, o que significa que ocupa menos espaço de bloco e é uma das importantes soluções de escalonamento do Ethereum. Após a execução das transações, ele envia um lote de dados de transação ou provas de execução para a Camada 1 para liquidação. A tecnologia Rollup fornece uma solução de escalabilidade para redes da Camada 1, mantendo a descentralização e a segurança.

Figura 5: Arquitetura técnica de Rollup

Tomando o Ethereum como exemplo, a tecnologia Rollup pode melhorar ainda mais o desempenho e a privacidade ao utilizar ZK-Rollup ou Optimistic Rollup.

• ZK-Rollup utiliza provas de conhecimento zero para verificar a correção das transações agrupadas, garantindo a segurança e privacidade das transações.
• Optimistic Rollup pressupõe que as transações são válidas antes de enviar os estados das transações para a cadeia principal do Ethereum. Durante o período de desafio, qualquer pessoa pode calcular provas de fraude para verificar as transações.

1.1 Ethereum Layer 2: Construindo Soluções Futuras de Escalabilidade

Inicialmente, Ethereum adotou sidechainseshardingtecnologia para escalabilidade, mas as sidechains sacrificaram alguma descentralização e segurança para alcançar alta taxa de transferência. O desenvolvimento dos Rollups da Camada 2 progrediu muito mais rápido do que o esperado e já proporcionou escalabilidade significativa, com ainda mais por vir após a implementação deProto-Danksharding. Isso significa que não há mais necessidade de "shard chains," que foram removidas do roteiro do Ethereum.

Ethereum terceiriza a camada de execução para as camadas 2 baseadas na tecnologia Rollup para aliviar o fardo na cadeia principal, e a EVM fornece um ambiente de execução padronizado e seguro para contratos inteligentes executados na camada Rollup. Algumas soluções Rollup são projetadas considerando a compatibilidade com a EVM, permitindo que contratos inteligentes executados na camada Rollup ainda aproveitem os recursos e funcionalidades da EVM, como OP Mainnet, Arbitrum OneePolygon zkEVM.

Figura 6: Solução de escalabilidade de camada 2 da Ethereum

Esses Layer 2s executam contratos inteligentes e processam transações, mas ainda dependem do Ethereum para as seguintes operações:

Compensação: Todas as transações Rollup são compensadas na Ethereum mainnet. Usuários da Rollups otimistasdeve esperar o período de desafio passar ou as transações serem consideradas válidas após a computação das provas de fraude. Usuários da ZK Rollupsdeve esperar que a validade seja comprovada.

Consensus and Data Availability: Rollups publicam dados de transação para a mainnet do Ethereum na forma de CallData, permitindo que qualquer pessoa execute transações de Rollup e reconstrua seu estado, se necessário. Antes da confirmação na main chain do Ethereum, os Optimistic Rollups requerem um espaço significativo de bloco e um período de desafio de 7 dias. ZK Rollups proporcionam finalidade instantânea e armazenam dados disponíveis para verificação por 30 dias, mas requerem poder computacional significativo para criar provas.

1.2 Rede B²: Pioneirismo do Bitcoin ZK-Rollup

Rede B²é o primeiro ZK-Rollup no Bitcoin, permitindo aumentar a velocidade das transações sem sacrificar a segurança. Alavancando a tecnologia Rollup, a Rede B² fornece uma plataforma para executar contratos inteligentes Turing-completos para transações fora da cadeia, melhorando assim a eficiência das transações e minimizando os custos.

Figura 7: Arquitetura da Rede B²

Conforme mostrado no diagrama, a camada ZK-Rollup da rede B² adota a solução zkEVM, responsável por executar transações de usuários dentro da rede da Camada 2 e produzir provas relevantes.

Ao contrário de outros Rollups, a Rede B² ZK-Rollupconsiste em vários componentes, incluindo o Abstração de ContaMódulo, Serviço RPC, Mempool, Sequenciadores, zkEVM, Agregadores, Sincronizadores e Prover. O Módulo de Abstração de Conta implementa abstração de conta nativa, permitindo que os usuários incorporem programaticamente maior segurança e melhor experiência do usuário em suas contas. zkEVM é compatível com EVM e também pode auxiliar os desenvolvedores na migração de DApps de outras redes compatíveis com EVM para a Rede B².

Sincronizadorescertifique-se de que as informações sejam sincronizadas dos nós B² para a camada Rollup, incluindo informações de sequência, dados de transações do Bitcoin e outros detalhes. Os nós B² atuam como validadores e executores off-chain de várias funções exclusivas dentro da Rede B². Bitcoin Committero módulo nos nós B² constrói uma estrutura de dados para registrar os dados do B² Rollup e gera um Tapscript chamado 'B² cifrado'. Em seguida, o Committer do Bitcoin envia uma UTXO de um satoshi para Taprootendereço contendo o texto cifrado $B^{2}$, e os dados Rollup são escritos no Bitcoin.

Além disso, o Bitcoin Committer define um desafio com bloqueio de tempo, permitindo que os desafiantes contestem o compromisso das provas zk. Se não houver desafiantes durante o bloqueio de tempo ou se o desafio falhar, o Rollup é eventualmente confirmado no Bitcoin; se o desafio for bem-sucedido, o Rollup é revertido.

Seja o Ethereum ou o Bitcoin, a Camada 1 é essencialmente uma única cadeia que recebe dados estendidos da Camada 2. Na maioria dos casos, a capacidade da Camada 2 também depende da capacidade da Camada 1. Portanto, a implementação do stack da Camada 1 e Camada 2 não é ideal para escalabilidade. Quando a Camada 1 atinge seu limite de throughput, a Camada 2 também é afetada, o que pode levar ao aumento das taxas de transação e tempos de confirmação mais longos, afetando a eficiência e a experiência do usuário de todo o sistema.

2. Modularização da Camada DA

Além da solução de DA da Celestia ser favorecida pelos Layer 2s, outras soluções inovadoras focadas em DA surgiram, desempenhando papéis cruciais em todo o ecossistema blockchain.

2.1 EigenDA: Tecnologia Rollup capacitadora

EigenDAé um serviço DA seguro, de alta capacidade e descentralizado inspirado por DankshardingO Rollup pode publicar dados no EigenDA para obter custos de transação mais baixos, maior throughput de transação e composabilidade segura em todo o ecossistema EigenLayer.

Ao construir armazenamento temporário descentralizado para Ethereum Rollup, o armazenamento de dados pode ser diretamente gerenciado pelos operadores EigenDA.Operadoresparticipar na operação da rede, responsável pelo processamento, verificação e armazenamento de dados, e o EigenDA pode escalar horizontalmente com o aumento do staking e dos operadores.

EigenDA combina a tecnologia Rollup enquanto move a parte DA para fora da cadeia para escalabilidade. Como resultado, os dados reais da transação não precisam mais ser replicados e armazenados em cada nó, reduzindo as demandas de largura de banda e armazenamento. Na cadeia, apenas metadados relacionados à disponibilidade de dados e mecanismos de responsabilidade são processados (a responsabilidade garante que os dados sejam armazenados fora da cadeia e possam ser verificados quanto à integridade e autenticidade quando necessário).

Figura 8: Fluxo de dados básico do EigenDA

Conforme mostrado no diagrama, o Rollup escreve lotes de transações na camada DA. Ao contrário de sistemas que usam provas de fraude para detectar dados maliciosos, o EigenDA divide os dados em blocos e gera compromissos KZG e provas de múltipla revelação. O EigenDA requer que os nós baixem apenas uma pequena quantidade de dados [O(1/n)], em vez de baixar o blob inteiro. O protocolo de arbitragem de fraude do Rollup também pode verificar se oblocoos dados correspondem aos compromissos KZG fornecidos na prova EigenDA. Através desta verificação, as cadeias da Camada 2 podem garantir que os dados de transação da raiz de estado Rollup não sejam manipulados pelos sequenciadores/proponentes.

2.2 Nubit: A Primeira Solução DA Modular no Bitcoin

Nubité uma camada DA escalável, nativa do Bitcoin, com o objetivo de avançar o futuro do Bitcoin, melhorando a taxa de transferência de dados e os serviços de disponibilidade para atender às crescentes demandas do ecossistema. Sua visão é integrar a vasta comunidade de desenvolvedores no ecossistema do Bitcoin, fornecendo a eles ferramentas escaláveis, seguras e descentralizadas.

A equipe por trás do Nubit é composta por professores e estudantes de doutorado da UCSB (Universidade da Califórnia, Santa Bárbara), com reputações acadêmicas excepcionais e influência global. Eles não são apenas proficientes em pesquisa acadêmica, mas também têm uma rica experiência na implementação de engenharia de blockchain. A equipe, juntamente com domo (o criador deBrc20) coautora de um artigo sobre indexadores modulares, incorporando o design da camada DA na estrutura do indexador do protocolo meta do Bitcoin, contribuindo para o estabelecimento e formulação de padrões da indústria.

As principais inovações do Nubit estão em seu mecanismo de consenso, ponte sem confiança e disponibilidade de dados, utilizando algoritmos de consenso inovadores e a Lightning Network para herdar as características totalmente resistentes à censura do Bitcoin e melhorar a eficiência por meio do DAS:

Mecanismo de Consenso: Nubit explora um consenso eficiente baseado emPBFT(Tolerância a Falhas Bizantinas Prática) suportada por SNARKs para agregação de assinaturas. A combinação de PBFT com a tecnologia zkSNARK reduz significativamente a complexidade de comunicação para verificar assinaturas entre validadores, verificando a correção de transações sem acessar o conjunto de dados completo.

DAS: O DAS da Nubit é alcançado por meio de múltiplas rodadas de amostragem aleatória de pequenas porções de dados de bloco. Cada rodada de amostragem bem-sucedida aumenta a probabilidade de disponibilidade completa de dados. Uma vez que o nível de confiança predeterminado é alcançado, os dados do bloco são considerados acessíveis.

Ponte sem Confiança: Nubit utiliza uma Ponte sem Confiança aproveitando o Rede LightningCanais de pagamento. Essa abordagem não apenas se alinha com os métodos de pagamento Bitcoin locais, mas também não impõe requisitos adicionais de confiança. Em comparação com as soluções de ponte existentes, traz menores riscos para os usuários.

Figura 9: Componentes básicos do Nubit

Vamos revisar mais detalhadamente o ciclo de vida completo do sistema conforme representado na Figura 8 usando um caso de uso específico. Suponha que Alice queira concluir uma transação usando o serviço DA da Nubit (Nubit suportavários tipos de dados, incluindo, mas não se limitando a criptografia, dados Rollup, etc.).

• Passo 1.1: Alice primeiro precisa continuar o serviço pagando taxas de gás através da ponte sem confiança da Nubit. Especificamente, Alice precisa obter um desafio público, denominado como X (h), da ponte sem confiança, onde X é uma função de hash criptografada do intervalo de hash de afunção de atraso verificável (VDF) para o domínio do desafio, e h é o valor de hash de uma certa altura de bloco.
• Passos 1.2 e 2: Alice deve obter o resultado da avaliação R do VDF relevante para a rodada atual e enviar R juntamente com seus dados e metadados da transação (como endereço e nonce) para os validadores serem mesclados no mempool.
• Etapa 3: Os validadores propõem blocos e seus cabeçalhos após alcançar o consenso. O cabeçalho do bloco inclui um compromisso com os dados e seu Reed-Solomon Coding (Código RS) relacionado, enquanto o bloco em si contém os dados brutos, o Código RS correspondente e detalhes básicos da transação.
• Passo 4: O ciclo conclui com Alice recuperando seus dados. Clientes leves baixam cabeçalhos de bloco, enquanto nós completos adquirem blocos e seus cabeçalhos.

O cliente light passa pelo processo DAS para verificar a disponibilidade dos dados. Além disso, depois de propor um número limite de blocos, os pontos de verificação desse histórico são registrados no blockchain do Bitcoin por meio de carimbos de data/hora do Bitcoin. Isso garante que o conjunto de validadores possa impedir possíveis ataques remotos e oferecer suporte à desvinculação rápida.

3. Outras Soluções

Além de focar em cadeias com camadas modulares específicas, os serviços de armazenamento descentralizado podem oferecer suporte a longo prazo para a camada DA. Também existem alguns protocolos e cadeias que oferecem soluções personalizadas e completas para os desenvolvedores, permitindo que os usuários construam suas próprias cadeias facilmente sem precisar escrever código.

3.1 EthStorage — Armazenamento Dinâmico Descentralizado

EthStorageé a primeira Camada 2 modular a alcançar armazenamento descentralizado dinâmico, oferecendo chave-valor (KV) programável impulsionado por DAarmazenamento. It @ld-capital/%E4%BB%8Eethstorage-%E5%9B%9E%E7%9C%8B%E8%A2%AB%E5%B8%82%E5%9C%BA-%E5%86%B7%E8%90%BD-%E7%9A%84%E5%8E%BB%E4%B8%AD%E5%BF%83%E5%8C%96%E5%AD%98%E5%82%A8%E8%B5%9B%E9%81%93-d0a003220362">extends programmable storage to hundreds of TB or even PB at 1/100 to 1/1000 of the cost. EthStorage provides a long-term DA solution for Rollups and opens new possibilities for fully on-chain applications in gaming, social networks, AI, and more.

Figura 10: Cenários de aplicativos do EthStorage

Qi Zhou, o fundador da EthStorage, tem se dedicado completamente à indústria Web3 desde 2018. Ele possui um Ph.D. pelo Instituto de Tecnologia da Geórgia e já trabalhou como engenheiro em grandes empresas como Google e Facebook. Sua equipe também recebeu apoio da Fundação Ethereum.

Como um dos recursos principais da atualização Cancun do Ethereum, EIP-4844(também conhecido como fragmentação Proto-dank) introduz blocos de dados temporários (blobs) para armazenamento Rollup da Camada 2, aprimorando a escalabilidade e segurança da rede. A rede não precisa verificar cada transação no bloco, apenas confirmar se o blob anexado ao bloco carrega os dados corretos, reduzindo significativamente o custo dos Rollups. No entanto, os dados do blob estão disponíveis apenas temporariamente, o que significa que serão descartados dentro de algumas semanas. Isso tem um impacto significativo: a Camada 2 não pode derivar incondicionalmente o estado mais recente da Camada 1. Se um conjunto de dados não puder mais ser recuperado da Camada 1, pode ser impossível sincronizar a cadeia via Rollup.

Com o EthStorage como uma solução de armazenamento DA de longo prazo, a Camada 2 pode acessar dados completos de sua camada DA a qualquer momento.

Características técnicas:

EthStorage permite armazenamento dinâmico descentralizado: As soluções de armazenamento descentralizado existentes podem suportar uploads de dados grandes, mas não podem modificá-los ou excluí-los, apenas reenviar novos dados. O EthStorage melhora significativamente a flexibilidade de gerenciamento de dados, alcançando funcionalidades CRUD (Criar, Ler, Atualizar, Excluir) por meio de um paradigma de armazenamento de chave-valor original.

Soluções descentralizadas de camada 2 baseadas na camada DA: EthStorage é uma camada de armazenamento modular que pode ser executada em qualquer blockchain com EVM e DA para reduzir os custos de armazenamento (embora muitas camadas 1 atualmente não tenham uma camada DA), e até mesmo pode ser executada na Camada 2.

Alta integração com ETH: O cliente EthStorage é um superset do cliente Ethereum Geth, o que significa que ao executar um nó EthStorage, ele ainda pode participar de quaisquer processos do Ethereum. Um nó pode ser tanto um nó validador Ethereum quanto um nó de dados EthStorage simultaneamente.

Fluxo de trabalho do EthStorage:

• Os usuários carregam seus dados para um contrato de aplicativo, que então interage com o contrato EthStorage para armazenar os dados.
• Na rede EthStorage Layer2, os provedores de armazenamento recebem notificações sobre os dados aguardando armazenamento.
• Fornecedores de armazenamento baixam os dados da rede de disponibilidade de dados do Ethereum.
• Os provedores de armazenamento enviam provas de armazenamento para a Camada1, demonstrando que existem múltiplas cópias na rede da Camada2.
• O contrato EthStorage recompensa os provedores de armazenamento que enviam com sucesso as provas de armazenamento.

3.2 AltLayer — Serviço de personalização modular

AltLayeroferece uma plataforma versátil, sem códigoRollups-as-a-Servicesolução (RaaS). Projetado para um mundo multi-cadeia e multi-máquina virtual, o produto RaaS suporta tanto EVM quanto WASM. Também suporta vários SDKs Rollup, como OP Stack, Arbitrum Orbit, Polygon zkEVM, ZKSync’s ZKStack e Starkware, bem como diferentes serviços de sequenciamento compartilhados (por exemplo, EspressoeRaio) e diferentes camadas da DA (por exemplo, Celestia e EigenLayer), juntamente com muitos outros serviços modulares para diferentes camadas da pilha Rollup.

Com o AltLayer, é possível alcançar uma pilha Rollup multifuncional. Por exemplo, um Rollup projetado para um aplicativo pode ser construído usando Arbitrum Orbit, com Arbitrum Onecomo a camada DA e de liquidação. Enquanto isso, um Rollup de uso geral pode ser construído usando o ZK Stack, com Celestia como a camada DA e Ethereum como a camada de liquidação.

Nota: Você pode se perguntar por que a camada de liquidação pode ser implementada pela OP e Arbitrum. Na verdade, esses stacks de Rollup de Camada2 estão atualmente alcançandointercadeiaconectividade semelhante ao que a Cosmos propôs. OP introduziu o Superchain, onde o OP Stack atua como o stack de desenvolvimento padronizado suportando a tecnologia Optimism, integrando diferentes redes de Camada2 e promovendo interoperabilidade entre elas. Arbitrum propôs a estratégia Orbitchain, que permite que as Camadas3, também conhecidas como cadeias de aplicação, sejam criadas e implantadas na mainnet do Arbitrum com base no stack de tecnologia Arbitrum Nitro. As Orbit Chains podem liquidar diretamente nas Camadas2 ou diretamente no Ethereum.

3.3 Dymension — Modularização Full-Stack

Dymensioné uma rede blockchain modular baseada no Cosmos SDK, projetada para garantir a segurança e interoperabilidade do RollAppsusando o padrão IBC. Dymension divide as funcionalidades do blockchain em várias camadas, com o Dymension Hubservindo como a camada de liquidação e consenso, oferecendo segurança, interoperabilidade e liquidez para RollApps, que atuam como a camada de execução. A camada de disponibilidade de dados (DA) é suportada pelos provedores de DA do protocolo Dymension, permitindo que os desenvolvedores escolham o provedor de DA apropriado com base em suas necessidades.

A camada de liquidação (Dymension Hub) mantém um registro de RollApps e suas informações críticas, como estado, listas de sequenciadores, sequenciadores atualmente ativos e checksums dos módulos de execução. A lógica do serviço Rollup é fixa dentro da camada de liquidação, formando um hub de interoperabilidade nativo. O Dymension Hub, como a camada de liquidação, possui as seguintes características:

1. Serviços de Rollup Local na Camada de Liquidação: Oferece as mesmas premissas de confiança e segurança da camada base, mas com um espaço de design mais simples, seguro e eficiente.
2. Comunicação e Transações: Os RollApps da Dymension implementam a comunicação e transações inter-RollApp por meio de módulos incorporados na camada de liquidação, fornecendo a ponte com minimização de confiança. Além disso, os RollApps podem se comunicar com outras cadeias habilitadas para IBC por meio do Hub.
3. RVM (RollApp Virtual Machine): A camada de liquidação Dymension inicia o RVM em casos de disputas de fraude. O RVM pode resolver disputas em vários ambientes de execução (como EVM), aumentando o alcance de execução e flexibilidade dos RollApps.
4. Resistência à censura: Os usuários que sofrem censura do sequenciador podem postar uma transação especial na camada de liquidação. Essa transação é encaminhada ao sequenciador e solicita execução dentro de um prazo especificado. Se a transação não for processada dentro do prazo, o sequenciador será penalizado.
5. AMM (Automated Market Maker): Dymension introduz um AMM incorporado no centro de liquidação, criando um centro financeiro central que fornece liquidez compartilhada para todo o ecossistema.

4. Comparação de Blockchains Modulares Multi-Ecológicos

Na seção anterior, aprofundamos nos sistemas de blockchain modulares e em numerosos projetos representativos. Agora, vamos mudar nosso foco para a análise comparativa entre diferentes ecossistemas, com o objetivo de obter uma compreensão objetiva e abrangente do blockchain modular.

5. Resumo e Perspectivas

Como vimos, os ecossistemas de blockchain estão evoluindo para a modularidade. No passado, as redes de blockchain operavam de forma isolada, competindo entre si, o que tornava difícil para os usuários, desenvolvedores e ativos se movimentarem entre diferentes cadeias, restringindo assim o desenvolvimento geral e a inovação do ecossistema. No mundo Web3, identificar e resolver problemas é um processo colaborativo. Inicialmente, o Bitcoin e o Ethereum atraíram atenção significativa como cadeias únicas, mas, conforme as limitações das cadeias únicas se tornaram aparentes, as cadeias modulares começaram a ganhar destaque. Portanto, o surgimento de cadeias modulares não é acidental, mas sim um desenvolvimento inevitável.

A blockchain modular melhora a flexibilidade e eficiência das cadeias, permitindo que os componentes individuais sejam otimizados e personalizados de forma independente. No entanto, essa arquitetura também enfrenta desafios como aumento da latência de comunicação e complexidade nas interações do sistema. Na prática, os benefícios de longo prazo da arquitetura modular, como melhorias na manutenção, reutilização e flexibilidade, frequentemente superam as perdas de desempenho a curto prazo. No futuro, à medida que a tecnologia avança, essas questões encontrarão melhores soluções.

GeekCartelacredita que os ecossistemas blockchain têm a responsabilidade de fornecer camadas fundamentais confiáveis e ferramentas comuns em toda a pilha modular para facilitar conexões sem problemas entre as cadeias. Se os ecossistemas puderem ser mais harmoniosos e interconectados, os usuários poderão usar mais facilmente a tecnologia blockchain, atraindo mais novos usuários para a Web3.

6. Leitura adicional: Restaking Protocol - Injetando Segurança Nativa em Ecossistemas Heterogêneos

Atualmente, existem vários protocolos de Re-staking emergindo, agregando efetivamente recursos de segurança dispersos por meio de um mecanismo de re-staking para melhorar a segurança geral das redes blockchain. Esse processo não apenas aborda a questão de recursos de segurança fragmentados, mas também fortalece a defesa da rede contra possíveis ataques, ao mesmo tempo em que fornece incentivos adicionais para os participantes, incentivando mais usuários a se envolverem na manutenção da segurança da rede. Dessa forma, os protocolos de Re-staking abrem novos caminhos para melhorar a segurança e eficiência da rede, promovendo de forma poderosa o desenvolvimento saudável dos ecossistemas blockchain.

1. EigenLayer: Protocolo de Restaking Descentralizado Ethereum

EigenLayeré um protocolo construído no Ethereum que introduz o mecanismo Restaking, que é uma nova primitiva para segurança econômica criptográfica. Essa primitiva permite a reutilização de ETH na camada de consenso, agregando a segurança do ETH em todos os módulos, aprimorando assim a segurança das DApps que dependem desses módulos. Usuários que apostam ETH nativo ou usam Tokens de Stake de Liquidez (LST) para apostar ETH podem optar por ingressar no contrato inteligente EigenLayer para reaver seu ETH ou LST, estendendo a segurança econômica criptográfica para outras aplicações na rede e ganhando recompensas adicionais.

À medida que o Ethereum avança para um roadmap centrado em Rollup, as aplicações construídas no Ethereum estão a experienciar uma escalabilidade significativa. No entanto, qualquer módulo que não possa ser implementado ou provado na Máquina Virtual Ethereum (EVM) não pode absorver a confiança coletiva do Ethereum. Estes módulos envolvem o processamento de inputs de fora do Ethereum, tornando o seu processamento não verificável dentro dos protocolos internos do Ethereum. Estes módulos incluem sidechains baseadas em novos protocolos de consenso, camadas de disponibilidade de dados, novas máquinas virtuais, redes oráculo, pontes e mais. Tipicamente, tais módulos requerem um @GenesisLRT/what-are-avss-and-operators-00e1c51dab1c">Sistema de Verificação Autônoma (AVS) com sua própria semântica de verificação distribuída para validação. Geralmente, esses AVSs são protegidos por seus tokens nativos ou têm propriedades com permissão.

Atualmente, existem alguns problemas dentro do ecossistema AVS:

1. Pressuposto de confiança em segurança: Os inovadores que desenvolvem AVSs devem inicializar uma nova rede de confiança para obter segurança.
2. Vazamento de valor: À medida que cada AVS desenvolve seu próprio grupo de confiança, os usuários devem pagar taxas a esses grupos, além de pagar taxas de transação para o Ethereum. Essa divergência no fluxo de taxas leva a um vazamento de valor do Ethereum.
3. Encargo de capital: Para a maioria dos AVSs atualmente em operação, o custo de capital de staking supera em muito quaisquer custos operacionais.
4. Modelo de confiança inferior para DApps: O ecossistema AVS atual apresenta um problema em que qualquer dependência de middleware de um DApp pode potencialmente se tornar um alvo de ataques.

Figura 11: Comparação entre o serviço atual AVS e EigenLayer

Na arquitetura da EigenLayer, o AVS (Autonomous Verification System) é um serviço construído no protocolo EigenLayer, aproveitando a segurança compartilhada do Ethereum. A EigenLayer introduz duas abordagens inovadoras, por meio de staking e governança de mercado livre, para alcançar segurança centralizada. Essas abordagens ajudam a estender a segurança do Ethereum para qualquer sistema e eliminar a ineficiência das estruturas de governança rígidas existentes:

1. Fornecendo segurança coletiva por meio do restaking: EigenLayer introduz um novo mecanismo para segurança coletiva, permitindo o restaking de ETH em vez de usar tokens nativos. Especificamente, os validadores do Ethereum podem configurar suas credenciais de retirada da cadeia de beacons para contratos inteligentes EigenLayer e optar por participar de novos módulos construídos na EigenLayer. Os validadores baixam e executam qualquer software de nó adicional necessário por esses módulos. Em seguida, esses módulos podem impor condições adicionais de slashing no ETH apostado dos validadores que optam por participar do módulo.
2. Mercado aberto de recompensas: EigenLayer fornece um mecanismo de mercado aberto para gerenciar a segurança fornecida pelos validadores e o consumo pelos AVSs (Sistemas de Verificação Autônoma). EigenLayer cria um ambiente no mercado onde os módulos precisarão incentivar os validadores a alocar seu ETH redistribuído para seu módulo, e os validadores ajudarão a determinar quais módulos merecem essa alocação adicional de segurança coletiva.

Ao combinar essas abordagens, a EigenLayer atua como um mercado aberto onde AVSs podem alavancar a segurança agrupada fornecida pelos validadores do Ethereum, incentivando os validadores a fazerem compensações mais otimizadas entre segurança e desempenho por meio de incentivos de recompensa e penalidades.

2. Babilônia: Fornecendo Segurança Bitcoin para Cosmos e Outras Blockchains PoS

Babilôniaé um blockchain Layer1 fundado pelo professor da Universidade de Stanford, David Tse. A equipe é composta por pesquisadores da Universidade de Stanford, desenvolvedores experientes e consultores de negócios. Babylon introduz o Protocolo de staking de Bitcoin, projetado como um plug-in modular para ser usado em vários algoritmos de consenso PoS (Prova de Participação), fornecendo um primitivo para re-staking.

Babilônia alavanca três aspectos do Bitcoin - serviço de carimbo de data/hora, espaço de bloco e valor do ativo - para propagar a segurança do Bitcoin para muitas cadeias PoS (como Cosmos, Binance Smart Chain, Polkadot, Polygon e outras blockchains com ecossistemas robustos e interoperáveis), criando um ecossistema mais forte e unificado.

Bitcoin carimbo de data/hora resolve PoSataques de longo alcance:

Ataques de longo alcance envolvem validadores em uma cadeia de PoS retirando suas participações e voltando a um bloco histórico onde ainda eram validadores, potencialmente iniciando um fork. Esse problema é inerente aos sistemas de PoS e não pode ser completamente resolvido apenas melhorando o mecanismo de consenso das próprias cadeias de PoS. Tanto Ethereum quanto Cosmos, entre outras cadeias de PoS, enfrentam esse desafio.

Após a introdução da marcação de tempo do Bitcoin, os dados on-chain das cadeias PoS serão armazenados na cadeia do Bitcoin com carimbos de hora do Bitcoin. Mesmo que alguém tente criar um fork de uma cadeia PoS, o carimbo de hora do Bitcoin correspondente definitivamente será posterior à cadeia original, tornando o ataque de longo alcance ineficaz.

Protocolo de staking do Bitcoin:

Este protocolo permite aos detentores de Bitcoin apostarem o seu Bitcoin inativo para aumentar a segurança das cadeias de PoS e ganhar recompensas no processo.

A infraestrutura principal do protocolo de staking do Bitcoin é o Plano de Controle entre o Bitcoin e as cadeias PoS, como ilustrado no diagrama abaixo.

Figura 12: Arquitetura do sistema com Plano de Controle e Plano de Dados

O Plano de Controle é implementado na forma de uma cadeia para garantir que seja descentralizado, seguro, resistente à censura e escalável. Este plano de controle é responsável por várias funções críticas, incluindo:

• Fornecendo serviços de carimbo de data/hora do Bitcoin para cadeias de PoS se sincronizarem com a rede Bitcoin.

• Atuando como um mercado, combinando o Bitcoin staking com as cadeias PoS e rastreando as informações de staking e validação, como o registro e atualização das chaves EOTS (Epoch Time Oracle Service).

• Gravando as assinaturas de finalidade das cadeias PoS.

Ao apostar seu BTC, os usuários podem fornecer serviços de validação para cadeias PoS, camadas DA, oráculos, AVSs (Sistemas de Verificação Autônomos), etc. Além disso, Babylon agora pode oferecer serviços para Altlayer, Nubit e outras plataformas.

Referências

Figuras:

1. https://blog.celestia.org/modular-vs-monolithic-a-beginners-guide/
2. https://celestia.org/learn/modular-architectures/the-modular-stack/#layer-1-and-2
3. https://celestia.org/learn/modular-architectures/the-modular-stack/#execution-settlement-and-data-availability
4. https://celestia.org/learn/modular-architectures/the-modular-stack/#execution-and-data-availability
5. https://learnblockchain.cn/article/6169
6. https://celestia.org/learn/sovereign-rollups/an-introduction/#what-is-a-smart-contract-rollup
7. https://docs.bsquared.network/arquitetura
8. https://docs.eigenlayer.xyz/eigenda/overview#how-rollups-integrate
9. https://docs.nubit.org/#what-is-nubit
10. https://docs.ethstorage.io/#motivation
11. https://docs.eigenlayer.xyz/assets/files/EigenLayer_WhitePaper-88c47923ca0319870c611decd6e562ad.pdf
12. https://docs.babylonchain.io/assets/files/btc_staking_litepaper-32bfea0c243773f0bfac63e148387aef.pdf

Artigos:

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2. https://arxiv.org/abs/1905.09274
3. https://celestia.org/
4. https://github.com/cometbft/cometbft
5. https://github.com/cosmos/cosmos-sdk
6. https://docs.celestia.org/learn/how-celestia-works/data-availability-layer#data-availability-sampling-das
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9. https://docs.celestia.org/developers/arbitrum-integration
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54. https://docs.arbitrum.io/for-devs/concepts/public-chains#arbitrum-one
55. https://tutorials.cosmos.network/academy/1-what-is-cosmos/
56. https://docs.dymension.xyz/
57. https://portal.dymension.xyz/dymension/metrics

Agradecimentos

Neste paradigma de infraestrutura emergente, ainda há muita pesquisa e trabalho a ser feito, e há muitas áreas que este artigo não cobriu. Se você estiver interessado em tópicos de pesquisa relacionados, entre em contato com Chloe.

Um grande obrigado paraSeveruseJiayipor seus comentários perspicazes e feedback sobre este artigo.

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