Монолитные и модульные блокчейны : в чем разница?

Индустрия блокчейнов изобилует разнообразными блокчейн- системами. Однако большинство из них относятся к двум основным категориям: монолитные и модульные блокчейн- системы. Две категории блокчейнов могут похвастаться динамическим спектром возможностей, сильных сторон и присущих им компромиссов. Здесь освещаются основные различия между двумя типами блокчейн- систем.

Монолитные блокчейны считаются первым поколением блокчейн- систем. Возникнув на заре блокчейна и криптовалютной индустрии, они проложили путь известным сегодня технологиям блокчейна.  Примером монолитного блокчейна можно  назвать блокчейн биткоина.

Архитектура монолитных блокчейнов предназначена для консолидации всех фундаментальных функций в одном слое структуры блокчейна. Функциональные возможности включают выполнение транзакций, механизмы консенсуса и доступность данных. Монолитная цепочка также выполняет роль расчетного уровня, при этом транзакции проходят проверку в цепочке.

Монолитные блокчейны используют единую базу данных для хранения всех транзакций в своей сети, выступая в качестве полнофункциональных платформ для различных задач, включая хранение и обмен информацией.

Вот как Биткойн, монолитный блокчейн, работает с точки зрения доступности данных, исполнения, консенсуса и расчетов:

Доступность данных

Все данные транзакций хранятся в самом блокчейне биткоина. Это означает, что история транзакций доступна каждому узлу в сети. Публичный реестр блокчейна полностью прозрачен и доступен каждому, кто загружает полную версию блокчейна, обеспечивая доступность и целостность данных.

Исполнение транзакции

В Биткоине выполнение транзакции влечет за собой обработку и проверку транзакции. Как только пользователь инициирует транзакцию Биткоин, она передается в сеть. Эту транзакцию затем подхватывают узлы, которые проверяют ее легитимность (например, обеспечивая достаточный баланс) и включают ее в блок. Этот процесс включает в себя решение криптографической головоломки (решаемой майнерами), которая является частью процесса майнинга.

Механизм консенсуса

Биткоин использует метод консенсуса Proof-of-Work (PoW). Майнеры соревнуются в этой системе, решая сложную математическую головоломку. Право добавить новый блок транзакций в блокчейн принадлежит первому майнеру, решившему головоломку.

Узлы, с другой стороны, поддерживают копии всего блокчейна, проверяют и передают транзакции, а также способствуют общей функциональности и безопасности сети. Хотя некоторые узлы участвуют в майнинге, проверке транзакций и добавлении блоков, не все узлы являются майнерами.

Урегулирование

Процесс завершения транзакций в блокчейне известен как расчет в биткоинах. Транзакция завершается, когда она включается в блок, а блок добавляется в блокчейн. Как только транзакция записана в блокчейне, ее нельзя изменить, поскольку эта процедура необратима. В результате уровень расчетов важен для блокчейна, поскольку он гарантирует, что каждая транзакция является окончательной и неизменяемой.

Преимущества монолитных блокчейнов

Несмотря на существование проблем, монолитные блокчейны имеют несколько явных преимуществ, среди которых:

Простота

Монолитные блокчейны отличаются простой архитектурой, которая объединяет все операции в один уровень. Поскольку требуется обрабатывать меньше компонентов, их простота снижает сложность разработки. Кроме того, это уменьшает количество уязвимостей, что затрудняет использование злоумышленниками.

Последовательность

Поскольку все узлы в монолитном блокчейне работают на одном уровне и следуют единому набору правил. В  результате  этого достижение согласованности и синхронизации в сети может быть относительно простым, что способствует стабильной среде блокчейна.

Безопасность

Благодаря своей структуре блокчейны устойчивы к изменениям и часто требуют значительных ресурсов для модификаций. Эти устоявшиеся сети, как правило, могут похвастаться высокой децентрализацией, что повышает общую безопасность сети. Такая децентрализация сводит к минимуму риск единой точки отказа, что затрудняет взломщикам использование централизованных слабых мест.

Ethereum был спроектирован как монолитный блокчейн, но благодаря обновлению Merge перешел на модульную систему. Разберем, как он иллюстрирует модульный блокчейн с точки зрения выполнения транзакций, доступности данных, консенсуса и расчетов:

Исполнение транзакции

После слияния Beacon Chain и цепочки шардов в первую очередь контролируют реализацию смарт-контрактов и их взаимодействие с системой. Большая часть обработки транзакций и выполнения смарт-контрактов осуществляется меньшими параллельными блокчейнами, известными как сегментарные блокчейны. А цепочка маяков выполняет функции координатора сети. Такое разделение повышает масштабируемость и эффективность обработки по сравнению с традиционной монолитной структурой.

Доступность данных

Доступность данных обеспечивается гарантированными цепочками сегментов. Сеть гарантирует, что данные всегда доступны и никогда не застревают в одной цепочке, распределяя транзакционную нагрузку на несколько сегментов. Кроме того, благодаря такому распределению повышается способность сети расти и управлять большими объемами транзакций.

Механизм консенсуса

Модель консенсуса PoS, используемая Ethereum, управляется Beacon Chain, которая отвечает за проверку транзакций и поддержание общей безопасности и целостности сети.

По своей сути Beacon Chain координирует валидаторов, которые предлагают и проверяют блоки, размещая свою криптовалюту в качестве залога. Эта система работает по эпохам и слотам, случайным образом назначая валидаторов для проверки блоков, предотвращая централизованное управление. Залог валидаторов служит стимулом для честного поведения, способствуя безопасности и целостности сети.

Урегулирование

После слияния уровень расчетов был включен в цепочки сегментов и цепочку маяков для разрешения споров и обеспечения окончательности транзакций. Это также важно для объединения транзакций между различными уровнями исполнения и проверки доказательств из цепочек сегментов. Механизм консенсуса PoS помогает в этом процессе, гарантируя, что валидаторы (стейкеры) подтвердят и согласуют окончательное состояние блокчейна, что делает транзакции необратимыми после урегулирования.

Разработчики все больше тяготеют к модульным блокчейнам из-за присущих им преимуществ, среди которых:

Масштабируемость

Традиционные блокчейны часто испытывают проблемы с масштабируемостью, особенно во время пиков использования, что приводит к замедлению работы. Модульные блокчейны решают эту проблему, разделяя задачи по уровням, повышая эффективность и обеспечивая одновременную обработку транзакций. Кроме того, они децентрализуют хранение данных, повышая устойчивость сети.

Безопасность

Создание безопасного набора валидаторов — проблема, с которой сталкиваются многие новые блокчейн-проекты. Используя инфраструктуру безопасности родительской цепочки, модульные блокчейны обеспечивают общую безопасность. В результате будущим проектам не придется беспокоиться о настройке независимой безопасности.

Более того, общая безопасность сводит к минимуму непредвиденные уязвимости, гарантируя единую защиту во всех блокчейнах. Эта упрощенная парадигма безопасности ускоряет развертывание новых проектов.

Адаптивность

Модульные блокчейны устраняют ограничения монолитных, уделяя особое внимание масштабируемости и универсальности. Они подчеркивают функциональную совместимость через мосты , облегчая беспрепятственный обмен активами и данными между сетями. Эта связь способствует сотрудничеству между проектами в рамках одной экосистемы блокчейна.

Модульные блокчейны, как и монолитные блокчейны, имеют свои слабые стороны. Вот некоторых из них:

Безопасность

Несмотря на свои преимущества в масштабируемости и эффективности, модульные блокчейны сталкиваются с заметными проблемами безопасности, особенно в отношении уязвимостей мостов. Мосты, имеющие решающее значение в модульных архитектурах для передачи активов между различными экосистемами блокчейнов, представляют собой концентрированную точку риска. Они становятся привлекательными целями для хакеров, поскольку взлом моста может привести к значительным потерям активов.

Сложность построения

Модульные блокчейны сложны и требуют различных функций для различных приложений. Их установка и обслуживание требуют больше времени и финансовых ресурсов для обеспечения функциональности и безопасности. Внедрение этих технологий может потребовать изучения новых языков и принципов программирования, что потенциально может замедлить разработку.

Сложность модернизации модульного блокчейна

Модификация модулей в модульном блокчейне является сложной задачей, в частности, обеспечение обратной совместимости для плавной интеграции и игнорирование рисков несогласованности системы, ставящих под угрозу стабильность. Координация обновлений на децентрализованных узлах создает проблемы, требующие четкого взаимодействия и точных планов для плавного перехода.

Переход сети Ethereum от монолитного к модульному блокчейну иллюстрирует эту сложность. Поэтапное обновление, обеспечивающее совместимость с существующим блокчейном, столкнулось с задержками из-за тщательного тестирования с участием нескольких команд и аудита. Слияние, завершившееся в сентябре 2022 года, стало кульминацией этого обширного процесса.

Монолитная и модульная архитектуры будут продолжать сосуществовать в обозримом будущем. Хотя монолитные блокчейны остаются доминирующими благодаря установленным протоколам безопасности и операционной эффективности, растущий спрос на масштабируемые и адаптируемые решения, вероятно, выдвинет модульные альтернативы на видное место.

Тем не менее безопасность, скорее всего, останется одним из главных факторов, определяющих успех систем блокчейна, использующих две модели. Это связано с тем, что проблемы безопасности потенциально могут подорвать доверие пользователей и инвесторов. Таким образом, разработчики монолитных и модульных блокчейнов, вероятно, продолжат отдавать приоритет надежным мерам безопасности, чтобы смягчить сбои и стимулировать широкое внедрение.

В конечном счете, поиск идеального баланса между масштабируемостью, безопасностью и адаптируемостью станет ключом к раскрытию всего потенциала технологии блокчейн в будущем.