요약
요약
모듈식 블록체인이 다음 주기에서 인프라의 새로운 내러티브가 될 것이라는 데는 의심의 여지가 없지만 이것이 모놀리식 블록체인이 대체된다는 의미는 아닙니다. 반대로 모듈형 블록체인의 개발은 단일 블록체인의 진화와 발전을 촉진하는 중요한 동력이 될 것입니다. 이 둘은 서로를 보완하여 10억 명의 사용자가 있는 차세대 Web3 생태계를 이끌고 지원할 것입니다.
모듈식 블록체인의 정확한 정의와 비교하여 트랜잭션 및 블록 데이터를 통해 모듈식 블록체인의 실행 계층, 데이터 가용성 계층, 합의 계층 및 결제 계층을 느끼고 이해하면 보다 직관적인 이해가 가능합니다.
실행 계층은 단일 블록체인 트랜잭션 및 컴퓨팅 아웃소싱 확장의 실질적인 선구자 역할을 합니다. 데이터 가용성 계층은 블록체인 데이터 저장의 비용을 줄이고 효율성을 높일 뿐만 아니라 합의 계층의 보장하에 데이터 검증 후 가용성을 실현합니다. 컨센서스 레이어는 탈중앙화의 힘을 재사용하여 새로운 탈중앙화 건설 프레임워크를 만들기 위해 최선을 다하고 있습니다. 결제 계층의 핵심은 계정 자산과 거래 흐름의 일치를 최적화하고 개선하여 둘 사이의 올바른 상관관계를 달성하는 것입니다.
모놀리식 블록체인의 정의, 개발, 장단점 및 솔루션
비트코인의 탄생은 사람들이 블록체인 기술의 개념과 작업 증명의 합의 메커니즘을 실현한 분산형 전자 현금 시스템의 도래를 의미했습니다. 그 후 세계 컴퓨터 및 스마트 계약 플랫폼으로서 이더리움의 등장과 강력한 프로그래밍 기능은 금융, 소셜 네트워킹 및 게임 분야에서 광범위한 전망을 보여주었습니다. 블록체인은 10년 이상의 개발 과정에서 대중성과 기술 축적 면에서 초기 단계에 있지만 그 잠재력은 여전히 거대하고 무한하다는 데에는 의심의 여지가 없습니다.
정상적인 상황에서 우리가 현재 접촉하고 있는 퍼블릭 체인은 집합적으로 모놀리식 블록체인이라고 할 수 있습니다. 각 트랜잭션을 캐리어로 사용하고, 블록을 통해 합법적이고 유효한 트랜잭션 기록을 저장하고, 특정 합의 메커니즘을 통해 탈중앙화되고 신뢰할 수 없으며 변조할 수 없는 분산 원장 네트워크를 구현합니다.
단일 블록체인의 특징은 지갑, 애플리케이션, 미들웨어, 인프라에 이르기까지 독립적으로 완전한 생태계를 구축할 수 있고 모든 당사자 간의 긴밀한 관계를 유지할 수 있다는 점입니다. 트랜잭션 혼잡, 트랜잭션 비용 상승, 네트워크 참여에 대한 높은 임계값, 전체 네트워크 상태 유지 비용 증가 등이 있습니다. 높은 동시 사용량에 직면하면 모놀리식 블록체인은 종종 트랜잭션 처리량 제한으로 인해 비용이 많이 들고 사용하기 어려워지며 사용자 경험이 크게 저하됩니다. 또한 블록체인이 계속 성장함에 따라 전체 네트워크의 상태가 폭발적으로 증가하고 네트워크를 유지하기 위한 문턱이 높아질 뿐만 아니라 비용도 계속 증가할 것입니다.단일 블록체인에 존재하는 문제를 해결하기 위해 업계 내부자는 수년에 걸쳐 용량 확장 및 상태 가지치기 측면에서 광범위한 연구 및 탐색을 수행했습니다.상태 채널, 사이드 체인, 롤업, 라이트 노드, 단편화, 모듈화
및 기타 기술. 이러한 기술의 연구 개발은 블록체인 기술 스택을 지속적으로 최적화하고 블록체인 기술의 인기를 높입니다.
모듈식 블록체인의 정의 및 제품:
본질적으로 모듈러 블록체인은 블록체인의 계층화된 아키텍처를 집합과 결합의 아이디어를 통해 재정의하고 분할하며, 이를 서로 다른 모듈로 분할하는 것입니다. 이러한 모듈은 서로 독립적이며 요구 사항에 따라 수정 및 확장할 수 있으며 서로 결합할 수 있습니다. 이 결합된 모듈식 블록체인은 모든 측면에서 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 다양한 애플리케이션 시나리오를 충족할 수 있습니다.과거에는 단일 블록체인의 아키텍처 관점에서 생각하여 결과를 다음과 같이 나누었습니다.
분산 응용 프로그램을 운반하는 응용 계층은 분산 응용 프로그램의 스마트 계약 논리의 실행 계층, 트랜잭션 유효성, 트랜잭션 순서 및 블록 구성을 처리하는 합의 계층을 실행하고 트랜잭션 및 블록의 데이터 계층을 유지 및 저장합니다. , Peer-to-Peer를 수행하는 브로드캐스트 통신을 위한 네트워크 계층입니다.사용자가 제출한 트랜잭션은 더 이상 1계층 네트워크와 직접적으로 상호 작용하지 않고 2계층 네트워크의 시퀀서로 전송되어 수집 및 일괄 처리됨을 알 수 있습니다.시퀀서는 처리된 여러 트랜잭션의 원시 데이터를 압축합니다. 일괄 처리하여 첫 번째 계층 네트워크로 전송하는 동시에 일괄 처리된 트랜잭션을 정렬하고 사용자 및 네트워크 상태 전환을 계산한 다음 상태 결과를 계층 1 네트워크로 전송하여 결제합니다.
2계층 네트워크의 시퀀서는 트랜잭션을 수집하고 일괄 처리합니다(실행 계층).
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2계층 네트워크는 트랜잭션을 압축 및 처리하여 1계층 네트워크(데이터 가용성 계층)로 보냅니다.
결제 거래의 경우 Arbitrum의 블록 브라우저는 일대일 결합이 잘 이루어지지 않습니다.여기서는 Arbitrum의 공식 웹 사이트에서 Ethereum 공식 웹 사이트에 배포된 스마트 계약으로 직접 시작하여 결제 관련 기능을 분석합니다. 지연된 수신함 계약: 합의에 불일치가 있을 때 호출되는 L1 FundedContractTransaction 을 보내고 합의에 불일치가 없을 때 Outbox 계약의 updateSendRoot 를 호출합니다. 관련 계약 주소는 https://developer.arbitrum.io/useful-addresses를 참조하십시오.
이제 우리는 실행 계층, 데이터 가용성 계층, 합의 계층 및 결제 계층의 각각의 기능과 역할을 명확하고 직관적으로 이해했습니다. 실행 계층은 원시 트랜잭션 데이터 압축 및 상태 전환 계산을 포함하여 시퀀서에 의한 트랜잭션의 일괄 처리입니다. 정산 계층은 상태 전환의 최종성을 확인하는 역할을 합니다. 데이터 가용성 계층은 실행 계층에서 수집한 압축된 트랜잭션 데이터를 저장하고 유지하는 네트워크 계층입니다. 합의 계층의 경우 데이터 가용성 계층과 결제 계층 측면에서 실행 계층이 의존하는 보안이 보장됩니다.
위에서 아래로 정의에 따르면 모듈 블록체인의 계층 구조는 다음과 같습니다.
결제 계층에는 낙관적 사기 증명 및 영지식 증명과 같은 다양한 실행 계층에서의 거래 유효성 증명 설계가 포함되므로 지금은 이에 대해 더 이상 이해하지 못할 것입니다. 아래에서는 모듈식 블록체인의 세 가지 모듈인 실행 계층, 데이터 가용성 계층 및 합의 계층을 직접 이해하고 개발 배경, 해결하는 문제 및 현재 개발 및 과제에 중점을 둡니다.
경영진 수준의 제품 및 프로젝트
실제로 경영진 계층 제품을 제시하기 전에 Ethereum Killer라는 단어를 자주 듣습니다. 이는 트랜잭션 처리량, 트랜잭션 속도 및 트랜잭션 비용 측면에서 블록체인 사용자의 성능 요구 사항과 이더리움이 제공하는 현상 유지 간에 명백한 불일치가 있음을 보여줍니다. 이러한 이유로 많은 새로운 퍼블릭 체인은 단일 블록 체인 자체의 트랜잭션 구조, 블록 설계, 합의 메커니즘 및 네트워크 브로드캐스팅 메커니즘에서 탐색 및 연구를 시도하고 대량 트랜잭션 처리량을 달성하기 위해 새로운 고성능 퍼블릭 체인을 구축합니다. 거래 속도와 저렴한 거래 비용. 동시에 이더리움 생태계는 다양한 기술과 제품 솔루션을 탐색하고 개발하고 있습니다. 오늘날 롤업을 주요 솔루션으로 하는 Layer 2 경로가 지배적이며, 그 중 사기 방지에 대해 낙관적인 Optimism과 Arbitrum의 Arbitrum은 프로젝트 구축, 사용자 유치 및 또한 제로 지식 증명 기반 ZKRolup(Starknet, Hermez, zkSync, Scroll, Taiko 등)과 함께 병렬 트랜잭션 기반 Fuel, AltLayer, Smooth 등도 각자의 솔루션 영역에서 진출하고 있습니다.Rollup과 같은 Layer 2의 활발한 발전으로 일반적으로 이러한 Rollup 및 병행 거래 상품을 지칭하는 실행 계층의 개념이 공식적으로 제안되었습니다. 물론 이더리움 뿐만 아니라 TPS와 트랜잭션 비용을 최적화한 솔라나, BNB체인, 코스모스, 앱토스 등의 퍼블릭 체인들도 각 공식이나 커뮤니티마다 자체적인 롤업과 실행 레이어 상품을 제안해왔다.그 결과 다중 체인이 공존하는 시대에 진입했을 뿐만 아니라 여러 유형의 실행 계층이 공존하는 시나리오에 진입했습니다.
이것은 또한 개발자, 사용자 및 생태계에 다른 문제를 가져옵니다. 각 실행 계층 제품은 독립적이고 폐쇄적이며, 생태학은 공유하기 어렵고, 사용자의 운영 비용은 무겁고, 개발자가 구축하고 비싸다. 그렇기 때문에 롤업을 서비스로 사용하는 제품도 있습니다. Soveeigen Labs, Stackr Labs, Eclipse Builders, Dymension 등 이러한 제품들은 실행 레이어의 Hub와 유사하게 원래 2계층 네트워크에 있던 Rollup을 Layer 3으로 변환하여 하나의 Hub와 여러 개의 Rollup으로 트리형 실행 레이어를 구성합니다.
확장 시나리오의 역사적 요구로 인해 구현 계층은 수년 동안 제품을 탐색하고 개발해 왔으며 각각의 솔루션은 수년 동안 주요 혁신을 달성했습니다. 미래의 주기에는 분산형 시퀀서, zkEVM 및 병렬 트랜잭션과 같이 아직 탐구 중인 문제를 해결하지 못한 실행 계층의 많은 제품이 있습니다.
데이터 가용성 계층 제품 및 프로젝트빅 데이터 시대와 클라우드 시대의 도래로 데이터는 현대 사회의 기본 자원으로서 다양한 의사 결정 시나리오에서 도움과 지원을 제공할 수 있으며 전략적 위치는 과거의 석유와 같습니다.이러한 데이터 저장 방법은 기존 데이터베이스와 다르며 특정 관점에서 볼 때 블록체인의 데이터 저장 방법은 분산되어 있으며 각 노드는 데이터의 완전한 복사본을 저장해야 합니다. 현재 체인 사용자의 활발한 거래 데이터와 스마트 계약의 번영으로 블록체인 데이터는 선형 성장을 기반으로 기하급수적 성장의 조짐을 보입니다. 비트코인 네트워크는 2016년 55G에서 연평균 50G로 성장하고 있다. 그러나 2020년부터는 네트워크 규모의 연평균 성장률이 60G로 뛰어올랐다. 2023년 2월 현재 전체 비트코인 네트워크의 데이터 크기는 네트워크는 459G입니다.
https://www.blockchain.com/explorer/charts/blocks-size
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세계의 컴퓨터이자 스마트 계약 플랫폼인 이더리움의 전체 네트워크 데이터는 결제 분야에 초점을 맞춘 비트코인보다 훨씬 큽니다. Etherscan에서 이더리움의 기본 풀 노드가 되려면 최소 800G의 공간이 필요하고, 이더리움 아카이브의 풀 노드가 되려면 최소 13000G의 저장 공간이 필요함을 알 수 있습니다.전체 데이터 양이 방대할 뿐만 아니라 대부분의 데이터가 형식화되지 않은 형태로 저장되어 있어 블록체인 데이터를 처리, 인덱싱 및 쿼리하기가 매우 어렵습니다. 이를 위해,
단일 블록체인의 관점에서 블록체인 데이터에 대한 대량 액세스를 효율적이고 저렴하게 저장하고 신속하게 처리하고 지원하는 방법은 매우 중요한 연구 방향이 되었습니다.
Bitcoin 백서가 제안되었을 때 Satoshi Nakamoto는 디스크 공간 회수 및 SPV(Simple Payment Verification)와 같은 네트워크의 상태 폭발에 대한 고급 솔루션을 만들었습니다. 디스크 공간을 회수하면 노드가 소비된 과거 데이터를 정리하여 전체 네트워크의 데이터 크기를 줄일 수 있습니다.이 솔루션은 유지 관리 비용과 참여 임계값을 어느 정도 줄일 수 있습니다. 계정 모델의 단일 영역 이더리움과 같은 블록체인은 UTXO 모델과 다른 데이터 차원을 유지하며 직접적인 적용 정도는 상대적으로 제한적일 것입니다. Ethereum 커뮤니티가 확장하고 추구하는 솔루션은 계정 상태를 블록체인 Go out Stateless Ethereum 프로그램에서 분리하는 것입니다. SPV는 주로 블록체인 거래 데이터를 검증하기 위해 라이트 노드 머클 트리 방식을 옹호하며, 네트워크의 낮은 참여 임계값을 실현하는 것 외에도 거래 데이터의 유효성을 보장합니다. SPV의 라이트 노드는 검증을 위해 단순히 블록 헤더 정보를 다운로드하기 때문에 사기 증명 공격을 받을 수 있습니다. 이를 위해 Celestia의 Mustafa Al-Bassam, Alberto Sonnino 및 Mysten Labs의 Vitalik은 2018년 Fraud and Data Availability Proofs: Maximizing Light Client Security and Scaling Blockchains with Dishonest Majorities를 발간하여 사기 증명 공격 솔루션을 제안했습니다. 단일 블록 체인의 데이터 가용성은 블록 데이터를 완전히 동기화하지 않는다는 전제에서 트랜잭션 Merkle 트리를 통해서만 라이트 노드에 의한 트랜잭션 데이터의 유효성 검증으로 이해할 수 있습니다.모듈형 블록체인의 실행 레이어는 단일 블록체인의 데이터를 온체인 데이터로 변환하고 실행 레이어의 트랜잭션 데이터를 압축하여 온체인 데이터와 오프체인 데이터로 저장한다. 체인의 데이터는 기존 스토리지의 성능 및 비용과 체인의 데이터에 대한 쿼리에 대한 직접적인 요구 사항이 있을 뿐만 아니라 보안 보장을 위해 체인의 데이터와 함께 제공되는 합의 메커니즘에 의존합니다.
이와 같이 단일 블록체인의 데이터 가용성을 풍부하게 하고 데이터 가용성 계층의 개념에 해당하는 컨텍스트를 확장하는 실행 계층 제품의 개발입니다.
진행하기 전에 데이터 가용성 계층과 데이터 스토리지 계층이 혼동될 수 없는 개념임을 이해해야 합니다. 데이터 가용성 계층은 가용성을 강조하고 데이터 유효성의 관점에서 생각합니다. 데이터 저장 계층은 컴퓨터 메모리의 관점에서 데이터의 저장 및 사용 성능을 정의하는 것에 관한 것이며 온체인 저장 비용, 읽기 및 쓰기 효율성 등에 더 많은 관심을 기울입니다. 데이터 가용성은 데이터 저장 계층에서 확장된 개념을 기반으로 해야 하며 여기서 확장된 것은 합의 메커니즘에 의해 가져오는 가용성입니다. 즉, Dont Trust, Verify는 데이터 가용성에 해당합니다.
현재 Execution Layer 제품에 선호되는 데이터 가용성 계층인 Ethereum은 자체 Gas 모델 및 Calldata 구조로 인해 다음과 같은 명백한 단점이 있습니다: 1. 높은 데이터 운영 및 저장 비용, 2. 데이터 저장 용량이 제한됨, 3. 불평등한 배포 네트워크 자원의. 이를 위해 이더리움은 EIP-4844의 Proto-Danksharding, DAS(Data Availability Sampling), Erasure Coding, Proposer/Builder Separation을 통한 자체 데이터 조각화 및 상태 확장 방식을 제안합니다. 앞으로 이더리움은 데이터 가용성을 보장한다는 전제하에 현재 체인의 동적 스토리지 비용을 줄이기 위해 새로운 Blob 트랜잭션 유형과 추가 데이터 계층을 도입할 것입니다. 다른 전문 DA 제품의 경우 데이터 가용성 샘플링 및 Erasure Coding과 같은 기술 솔루션을 탐색할 뿐만 아니라 Polygon Avail의 Fast Sync 기술 및 Celestia의 주권 및 상호 운용성과 같은 데이터 가용성 분야의 연구 혁신을 높입니다. 데이터 가용성 계층의 제품 외에도 기존 데이터 스토리지 계층 측면에서 BNB 생태계의 새로 출시된 스토리지 사이드 체인 Greenfield와 Kvye 및 Arweave와 같은 결합 제품도 볼 수 있습니다.
Not your keys,합의 계층 제품 및 프로젝트당신의 암호가 아닙니다. 블록체인 네트워크에서 비밀 키는 디지털 자산의 소유권을 나타냅니다. 비밀 키와 디지털 자산의 소유권을 보장하기 위해 블록체인 네트워크는 충분한 분산과 보안을 보장하기 위해 강력한 합의 메커니즘을 구현해야 합니다.
합의 메커니즘은 단일 블록체인 트랜잭션 형식을 준수하는 데이터를 보장합니다.예를 들어 비트코인은 트랜잭션과 트랜잭션에 내장된 스크립트 로직을 보장하고 이더리움은 EVM이 실행하고 확인할 수 있는 트랜잭션을 보장합니다. 뿐만 아니라, 블록체인 세계에는 분명한 차이가 있는 두 가지 유형의 합의 메커니즘(PoW 및 PoS)이 있기 때문에 서로 다른 단일 블록체인 간에 서로 다른 합의를 결합하고 사용하는 것이 어렵습니다. 또한 Cosmos, Polkadot과 같이 기본적으로 다중 체인 상호 운용성을 지원하는 단일 블록체인이라도 거래 형식이나 합의 메커니즘 측면에서 호환되지만 여전히 합의 메커니즘을 공유하고 사용하기 어려운 상황이 있습니다.
합의 계층 제품에 들어가기 전에 먼저 PoW 및 PoS의 개발 및 현재 상태를 이해하고 숙지합시다.PoW는 블록체인 네트워크의 보안을 보장하기 위해 물리적 세계의 컴퓨팅 성능을 사용하는 것으로 대략적으로 이해할 수 있습니다.가장 일반적인 공격은 51% 컴퓨팅 성능 공격과 이중 지불 공격입니다.따라서 PoW는네트워크의 컴퓨팅 성능이 충분히 클 때만 네트워크의 보안이 보장될 수 있습니다.
많은 새로운 PoW 퍼블릭 체인의 경우 콜드 스타트 단계에서 초기 단계의 컴퓨팅 성능 부족으로 인해 네트워크 보안 문제가 발생하기 쉽습니다. 이러한 이유로 그들은 오랜 시간 동안 높은 비용으로 컴퓨팅 파워를 축적하거나 비트코인과 같은 전통적인 PoW 네트워크의 채굴 컴퓨팅 파워와 공동 채굴을 위해 동일한 PoW 알고리즘을 사용하는 것을 고려합니다. 블록체인의 컴퓨팅 파워의 특성은 블록 높이가 증가함에 따라 점차 증가하기 때문에 공동 채굴/병합 채굴은 암호화 경제 인센티브 메커니즘을 통해 컴퓨팅 파워를 임대합니다. 채굴/병합 채굴은 채굴자들에게 매력적이지만, 새로운 PoW 퍼블릭 체인과 비트코인 네트워크 사이에 이해 상충이 있을 때 비트코인 네트워크는 프로토콜 수준에서 채굴자를 제재할 방법이 없기 때문에 채굴자들은 일반적으로 다음과 같은 조치를 취할 것입니다. 다른 새로운 PoW 퍼블릭 체인에 도움이 되지 않습니다. 예를 들어, 오래 전에 Namecoin은 비트코인 네트워크의 컴퓨팅 파워와 공동 채굴을 수행했는데, 공동 채굴 계획은 일부 시나리오에서 두 네트워크의 이익이 일치하지 않기 때문에 Namecoin에 잠재적인 위험을 초래했습니다. 스마트 컨트랙트 기능을 구현하는 비트코인 사이드체인 RSK의 경우, RSK는 비트코인 네트워크에 대한 관심 측면에서 최적화되어 있지만 비트코인 네트워크의 비튜링 완전성으로 인해 RSK 자체의 반복적인 개발은 제한적이며, 병합 채굴에서의 돌파구는 제한적입니다. 또한 Quai Network의 경우 설계 초기부터 다중 체인 공동 PoW가 원래 컴퓨팅 성능 수준에서 따뜻하게 유지되도록 제안되었습니다. 그럼에도 불구하고 Quai Network는 컨센서스의 콜드 스타트 비용만 상환하고 PoW 컨센서스 메커니즘의 재사용 및 결합을 달성할 수 없습니다.PoS 합의 메커니즘의 핵심은 권리와 이익을 사용하여 네트워크를 보호하는 것입니다.권익의 가치는 네트워크의 전체 가치를 결정합니다.충분히 높은 가치의 권리와 이익만이 높은 가치의 네트워크를 보장할 수 있습니다.현재 널리 사용되는 PoS 메커니즘은 PBFT를 기반으로 개선되었으며 그 본질은 여전히 권리와 이익의 증거입니다. 일반적인 PoS 네트워크에는 잘 알려진 Cosmos 및 Polkadot이 포함됩니다. 신뢰를 최소화하는 메커니즘을 고수하는 Cosmos는 허브로서 생태계 애플리케이션 체인을 적극적으로 방해하지 않는 합의 메커니즘입니다. Cosmos 생태 응용 체인은 생태적으로 건전한 전체 개발 스택을 재사용할 수 있지만 해당 응용 체인 네트워크를 유지 관리할 때 네트워크 검증 세트의 구축 및 유지에는 매우 높은 임계값과 비용이 필요하며 이는 신뢰와 보안의 비용이기도 합니다. . . 많은 애플리케이션 체인은 일반적으로 코스모스 검증자를 유치하기 위해 에어드롭을 사용하고, 검증자가 네트워크 보호를 약속하도록 장려하기 위해 높은 인플레이션 보상을 제공합니다. 합의 메커니즘의 구축 비용을 줄이고 애플리케이션 체인의 보안을 향상시키기 위해 Cosmos 2.0은 다양한 개선 방안을 제안합니다.ICS를 안전하게 공유Space Mesh, 애플리케이션 체인에 대한 합의에 의해 공유될 수 있습니다.
첫 번째 레벨 제목
발문
발문
서비스 지향 마이크로 서비스 아키텍처는 현대 소프트웨어 개발에서 대중화되고 있으며, 애플리케이션을 독립적인 기능과 특성을 가진 서비스로 분할하여 각 서비스를 독립적으로 개발, 배포 및 실행할 수 있으며, 데이터 공유를 통해 다양한 서비스를 유연하게 소통하고 공유할 수 있습니다. 더 높은 확장성, 유연성 및 유지보수성을 달성합니다. 마이크로 서비스 아키텍처의 발전은 점차 성숙해지고 완성되고 있으며 기술의 성숙과 경험의 축적으로 인해 분산 트랜잭션, 서비스 거버넌스, 보안 등과 같은 몇 가지 과제와 문제가 여전히 남아 있지만 이러한 문제는 해결될 것입니다. 차츰 해결될 것입니다.
