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一、区块链的模块化趋势

随着越来越多用户的参与，当前区块链发展也显露弊端。面对如网络拥堵造成的高昂Gas、追求高效却牺牲部分安全等问题，各项目团队也在力求保障安全性的前提下，不断进行去中心化与可拓展性的研究。

从以太坊生态来看，目前正在进行链上和链下两种方式扩容，链下有Rollup、Validium、Volition、State Channel、Plasma、Sidechain等方式，而链上也有The Merge、The Surge、The Verge、The Purge、The Splurge等技术升级。

Rollup无疑是目前火热的赛道，不论是Optimistic Rollup还是ZK Rollup都成为今年初以来最值得关注的扩容方案。当前以太坊自身也完成了The Merge ，接下来链上扩容将重点讨论The Surge里的Dank Sharding分片。

Dank Sharding核心思想是实现“中心化的出块 + 去中心化的验证 + 抗审查性”，将以太坊打造成共识层、结算层与数据可用性层。而Rollup作为链下执行层对以太坊进行L2扩容。

如果把共识层、结算层、数据可用性层、执行层视为四个可自由组合的模块，便有了模块化区块链的初始概念。不仅是以太坊，整个区块链领域也在这样的技术发展环境背景下，逐渐走向模块化。

二、模块化区块链的诞生

在区块链逐渐向模块化发展的进程中，第一个提出“模块化区块链”概念的项目是Celestia。

2019年5月， Celestia项目的前身LazyLedger发布白皮书，项目将是专精于“数据可用性（DA）”的区块链基础设施。Celestia 结合了Rollup和Cosmos的精华，其愿景是将 Cosmos 的主权互操作区域与以Rollup为中心并具有共享安全性的以太坊结合起来，提供一个更灵活、更安全、更便宜的公链。

当前区块链可以分为四个层级别，分别是Execution执行层、Settlement结算层、Consensus共识层、Data Availability数据可用性层。在模块化区块链的概念中，四个层级“各司其职”。Celestia 是一个模块化协议，它只处理数据可用性（DA），其他执行和结算工作可以锁定DA 层，开发人员可以直接选择要使用的执行环境在Celestia上构建 DApp。

另一个专注于模块化区块链的项目是Fuel，Fuel Network号称是模块化区块链堆栈的最快执行层，可为去中心化应用程序提供最大的安全性和最灵活的吞吐量。

继Celestia之后，Fuel是又一个强调模块化区块链概念的协议。与Celestia不同的是，Fuel被定位为模块化的执行层，而Celestia则针对数据的可用性和排序进行优化，它不执行，只处理数据的可用性和共识。

事实上，Fuel和Celestia拥有同一个联合创始人John Adler，他也是 Optimistic Rollup方案的最早提出者之一。Fuel v1最初是用于单一以太坊的L2扩容方案，也是以太坊主网上的首个Optimistic Rollup，于2020年底部署。但单纯的L2严重受主网性能的制约，即使将执行层分割出去，仍然不能达到彻底扩容的目的。Fuel v2试图通过模块化的执行层来优化基础层，并且改进L2的执行状态，真正实现扩容。

三、为什么需要模块化区块链

由于在单片链上为数百万或数十亿用户提供服务过于复杂且解决能力有限，人们提出了分片和Layer2 解决方案。

虽然Rollup才发展不久，并且确实帮助以太坊实现了扩容，但大家已经渐渐察觉到Rollup技术的瓶颈，那就是以太坊所提供的数据可用性限制了Rollup的理论性能。以太坊的DankSharding分片还在很早期的阶段，且安全性才是以太坊自身首要考虑的问题，链上问题短期内是得不到有效解决的，这样就会让Optimistic Rollup和zk Rollup无法很好的提供高性能扩容服务。

不过Rollup让区块链看到了模块化的可能性，模块化的实现最初方案就是Rollup，后来这个概念进一步扩大成模块化区块链。因此，模块化区块链很可能会成为下一轮周期的基建设施新叙事。

四、模块化区块链的特性

模块化是将系统分离成不同的组件，这些组件可以以各种方式组合以实现特定目标。模块化区块链充当“可插拔模块”，可以根据用例相互交换或合并。

模块化区块链可以设计为处理以下一项或多项任务：

（1）共识

共识是指节点就区块链上的哪些数据可以验证为真实和准确的达成协议的机制。共识协议决定了交易的排序方式以及如何将新区块添加到链中。

（2）执行

执行是区块链上的节点处理交易以在状态之间转换区块链的方式。参与共识的节点必须在验证区块之前使用其区块链副本来执行交易。

由于扩容场景的历史需求，执行层的产品探索和研发多年，各自的方案在这么多年都有获得重大突破。在未来的周期里，执行层的产品依然有不少尚未解决正在探索的问题：如去中心化定序器、zkEVM和并行交易等。

项目Fuel使用UTXO模型形式的严格状态访问列表，因此具有并行执行交易的能力，在计算、状态访问和事务吞吐量方面较具优势。

（3）数据可用性

区块链强制执行要求交易数据可用的规则。这意味着区块生产者必须发布每个区块的数据，供网络对等方下载和存储，这些数据必须应要求提供。

在 Celestia 中，状态增长和历史数据被完全分开处理。Celestia 的区块空间只存储历史 Rollup 数据，这些数据以字节为单位进行结算，所有状态执行都由它们自己独立单元中的 Rollup 计量。由于活动受制于不同的费用市场，一个执行环境中的活动高峰不会破坏另一个执行环境中的用户体验。

（4）结算

区块链提供了“最终性”，保证已提交到链历史的交易是不可逆的。要做到这一点，区块链必须确信交易的有效性。因此，结算功能需要链验证交易，验证证明和仲裁争议。

就像分工一样，在分割每个组件之后，可以优化每个组件并生产出更好的产品，使整体大于部分的总和。并且模块化区块链具有主权，尽管使用了其他层，但新的模块化区块链可以像Layer1 一样具有主权。这允许区块链在未经任何底层许可的情况下响应黑客攻击并推送升级。其优势包括：

1. 可以高效低成本的推出新区块链，因为开发人员可以减少部署时间并最大限度地降低成本。

2. 可以在不牺牲安全性和去中心化的情况下实现可扩展性，因为模块化区块链不需要处理所有功能。

3. 开发人员将不再受单体区块链架构强加的各种限制约束。

五、模块化区块链的发展现状

2022年8月10日，Celestia 推出了模块化研究计划 Celestia Modular Fellows，其中发展出许多该赛道的项目，如 Eclipse、AltLayer、Sovereign、Dymension 等，这些新兴项目普遍受到资本的青睐，并且获得了融资。

此外，如果根据模块化的使用场景进行分类，还有专注于使用 zkWASM 的 ZKCross、共享去中心化 Sequencer 的模块化网络 Astria、Move 执行层模块化解决方案 Rooch Network 等等。

小结

与互联网基础设施从内部部署的服务器进化到云服务器类似，去中心化的Web3正在从单片区块链进化到模块化、特定于应用程序的共享共识层链。

目前看来，模块化将是区块链三难问题的解决方向，通过不同层各司其职来实现区块链安全性、可扩展性和去中心化。无论哪种解决方案和应用最终会流行起来，有一点是明确的：在模块化区块链的未来，用户将是最终的赢家。

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