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區塊鏈 101:什麼是模組化區塊鏈?

區塊鏈 101:什麼是模組化區塊鏈?

中級
2024-06-25 | 15m
本文將以三個不同的階段來說明模組化區塊鏈,滿足各種學習和理解需求。

入門:模組化區塊鏈的本質

建立區塊鏈的最初方法是「單體」的。單體區塊鏈需執行所有必要的功能(例如:比特幣、以太坊和許多其他的 Layer 1)。然而,這種設計面臨著重大的可擴展性挑戰。模組化區塊鏈則透過分離各種功能,提供了一種解決方案,允許每個專用層處理特定的任務。這種模組化方法提供了幾個關鍵價值:

可擴展性:透過並行處理,模組化區塊鏈可以處理更大的交易量,進而降低費用並提高效率。

靈活性:獨立升級和可自訂層,允許開發人員針對速度、安全性和其他因素進行最佳化。

安全性:針對每一層量身打造的專用安全措施,增強了系統的整體安全性。

互通性:模組化區塊鏈旨在支援跨鏈通訊,促進順暢的跨網路數據和資產傳輸。

中階:單體區塊鏈和模組化解決方案的興起

區塊鏈研究人員長期以來一直致力於建立一個最佳系統,希望能夠透過單一或是緊密耦合的鏈,來容納網路上的所有用戶。在這種方法中,單體區塊鏈需負責所有功能(處理交易、驗證其正確性並達成共識),同時也面臨了可擴展性挑戰。對硬體的要求很高,這意味著增加交易處理量需要為節點提供更強大的硬體,而建立安全驗證器集和維護共識網路需要高額費用。此外,應用程式必須符合區塊鏈預定的規則,因此限制了靈活性和適應性。

這些挑戰推動了模組化區塊鏈的發展。透過將區塊鏈分為多個專用層,每個專用層都針對特定任務進行最佳化,模組化區塊鏈提供了更具可擴展性和更有效率的解決方案。這種方法允許跨多個鏈各司其職,解決單體設計的侷限性,並能夠建立更佳、獨立、可擴展和安全的區塊鏈系統。

進階:深入探討模組化區塊鏈

隨著區塊鏈生態系的發展,模組化區塊鏈作為尖端解決方案出現,解決了整體設計的限制,進而大幅改善了可擴展性、靈活性、安全性和互通性。然而,它們也帶來了新的挑戰,必須有效應對這些挑戰才能充分發揮其潛力。我們將在此探討模組化區塊鏈的主要優點,以及需要解決的問題。

模組化區塊鏈的優點

在本段落中,我們將探討模組化區塊鏈為何比原本的單體設計具有更高的品質。以下是模組化區塊鏈的幾個主要優點:

方面

單體區塊鏈

模組化區塊鏈

可擴展性

受單一層處理能力限制

透過專用層中的平行處理進行增強

靈活性

複雜、升級緩慢;應用程式的靈活性有限

獨立、升級更快;可自訂專用層

安全性

單點故障;廣泛的安全措施

每層客製化的安全性;減少攻擊漏洞

互通性

有限且複雜的跨鏈互動

專為順暢跨鏈通訊而設計

成本效益

更高的硬體和運行成本

優化資源利用率;降低運行成本

可擴充性和效能

在單體區塊鏈中,所有任務都在單一層內處理,進而限制了交易吞吐量,並使帳本管理變得越來越困難。另一方面,模組化區塊鏈將任務分為不同的層,從而實現平行處理,並大幅提高每秒交易(TPS)吞吐量。數據可用性層負責處理儲存和可存取性,減輕了單一節點的負擔,並實現高效的可擴展性。

靈活性和適應性

升級單體區塊鏈既複雜又耗時,需要大量測試並伴隨著重大風險。應用程式必須符合區塊鏈預定的規則,限制了靈活性。相較之下,模組化區塊鏈允許各個層獨立升級,而不會破壞整個系統,使改進方案變得更容易實施。開發人員可以選擇並組合最適合其需求的層,針對特定用例進行最佳化。

安全性

單體區塊鏈必須實施涵蓋所有功能的安全措施,讓最佳化變得難以實現。處理所有功能的單一層可能會發生單點故障。然而,模組化區塊鏈允許每個層採用針對性的安全措施,進而提高整體安全性。將功能分佈在多個層上可以減少攻擊漏洞,而被攻擊的層不一定會影響整個系統。

互通性和可組合性

單體區塊鏈的互動性有限且複雜,使得建立跨區塊鏈應用程式具有挑戰性。模組化區塊鏈透過設計支援互通性,實現了順暢的跨網路數據和資產轉移。這有助於建立可組合的生態系,其中不同的層和應用程式可進行順暢互動。

成本效益

單體區塊鏈對硬體需求更高,會導致運行成本增加。有限的處理能力和區塊空間競爭,可能會導致交易費用飆升。模組化區塊鏈透過分配任務、降低整體成本和增加吞吐量來優化資源利用,有助於降低交易費用。

未來的挑戰

儘管模組化區塊鏈具有眾多優勢,但要廣泛採用並取得成功,也面臨一些需要解決的挑戰,包括安全性和複雜性問題。

1. 安全性:

● 漏洞點:雖然模組化區塊鏈將功能分佈在多個層上,但它們也帶來了新的漏洞點,尤其是在連結不同層的介面和橋接處。數據或資產在各層或系統之間傳輸的每個點都可能被攻擊者利用。

● 跨鏈橋攻擊:橋接器能夠實現不同區塊鏈網路之間的互通性,一直是駭客的常見目標。Solana-Ethereum Wormhole 和 Axie Infinity Ronin 跨鏈橋攻擊等備受矚目的事件,都造成了重大損失。這些攻擊利用了橋接協議中的漏洞,凸顯了對更強大的安全措施的需求。

● 跨層安全性協調:要確保安全協議在模組化區塊鏈的所有層上一致、有效地實施,是一項具有挑戰性的工作。每個層可能都有自己的安全機制,協調這些機制以提供統一的防禦,需要詳盡的設計以及持續的維護。

2. 複雜性

● 後端複雜性:在模組化系統中建立信任並確保數據可用性,涉及單體結構中不必要的複雜機制。例如,確保數據在多個分片或層中一致可用,需要複雜的協調和驗證過程,例如隨機取樣和加密證明。這種複雜性會增加​​錯誤和漏洞的風險。

● 前端複雜性:對於末端用戶來說,與模組化區塊鏈系統的互動可能比單體區塊鏈系統更加複雜。用戶可能需要使用多個介面並簽署多筆交易,每筆交易都對應於模組化系統的不同層或功能。這種額外的複雜性可能會帶來可用性挑戰,並增加用戶操作錯誤的風險。

● 整合和互通性:雖然模組化區塊鏈是為了互通性而設計的,但實現不同層和外部系統之間的無縫整合仍然是一項技術挑戰。確保不同模組高效協作而不發生延遲或安全漏洞,需要先進的工程技術和嚴格的測試。

總結

模組化區塊鏈透過提供更好的可擴展性、靈活性、安全性、互通性和成本效益,與單體設計相比是為重大進步;然而,要廣泛採用模組化區塊鏈架構並取得成功,解決安全性和複雜性的挑戰仍然十分關鍵。確保所有介面和橋的穩健安全性、簡化用戶互動以及實現不同層之間的無縫整合,是模組化區塊鏈未來發展的重點舉措。隨著區塊鏈生態系的不斷發展,模組化區塊鏈為去中心化應用程式和系統帶來了更具可擴展性、安全性和適應性的未來。

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