模块化区块链：Web3的最后一块拼图

一. 引言

模块化区块链是一种创新的区块链设计范式，旨在通过专业化和分工提高系统的效率和可扩展性。模块化区块链诞生之前，一个单一（Monolithic）链需要处理所有的任务，包括执行层、数据可用性层、共识层以及结算层。模块化区块链将这些工作视为可自由组合的模块来解决这些问题，每个模块都专注于特定的功能。

执行（Execution）层：负责处理和验证所有交易，以及管理区块链状态变更。

共识（Consensus）层：就交易顺序达成一致。

结算（Settlement）层：用于完成交易，验证证明，并在不同执行层之间架起桥梁。

数据可用性（Data Availability）层：负责确保所有必要的数据对网络中的参与者是可获取的，以便于验证。

模块化区块链的趋势不仅仅是技术上的变革，更是推动整个区块链生态系统迎接未来挑战的重要策略。GeekCartel 将对模块化区块链的概念以及相关项目进行分析，旨在提供全面、实用的模块化区块链知识解读，帮助读者更好地理解模块化区块链，同时展望未来的发展趋势。注意：本文内容不构成投资建议。

二. 模块化区块链的先导者-Celestia

在 2018 年，Mustafa Albasan 和 Vitalik Buterin 发表了一篇开创性的文章，为解决区块链的可扩展性问题提供了新思路。“数据可用性抽样和欺诈证明”介绍了一种方法，通过这种方法区块链能随着网络节点增加而自动扩展存储空间。2019 年，Mustafa Albasan 深入研究并撰写了“Lazy Ledger”，提出了一个只处理数据可用性的区块链系统概念。

基于这些理念，Celestia 应运而生，作为第一个采用模块化结构的数据可用性（DA）网络。它利用 CometBFT 和 Cosmos SDK 构建，是一个权益证明（PoS）区块链，有效提高了可扩展性，同时保持了去中心化特性。

DA 层对任何区块链的安全性都至关重要，因为它确保任何人都可以检查交易账本并对其进行验证。如果区块生产者在非所有数据可用的情况下提出了一个区块，区块可以达成最终确定性但会包含无效交易。 即使区块是有效的，但那些不能完全进行验证的区块数据将对用户和网络的功能造成负面影响。

Celestia 实现了两个关键功能，分别是数据可用性抽样 （DAS） 和命名空间默克尔树 （NMT）。DAS 使轻节点能够验证数据可用性，而无需下载整个区块。NMTs 使得区块数据可以被划分为不同应用程序的单独命名空间，这意味着应用程序只需要下载和处理与它们相关的数据，大大减少了数据处理需求。重要的是，DAS 允许 Celestia 随着用户数量（轻节点）的增加而扩展，而不会影响最终用户的安全性。

模块化区块链正在以前所未有的方式使得构建新链成为可能，不同类型的模块化区块链可以以不同目的和不同架构的方式协作工作。Celestia 官方提出了几种模块化架构设计的思路及实例，向我们展示了模块化区块链的灵活性和可组合性：

图 1 Layer 1 和 Layer 2 架构

Layer 1 和 Layer 2 ：Celestia 称之为朴素的模块化，最初是为了以太坊作为单体 Layer 1 的可扩展性而构建的，Layer 2 专注于执行，Layer 1 提供其他关键功能。

Celestia 支持基于Arbitrum Orbit、Optimism Stack以及Polygon CDK(即将支持) 技术堆栈构建的链使用 Celestia 作为 DA 层，现有的 Layer 2 可以用 Rollup 技术将其数据从发布到以太坊上切换到发布到 Celestia。对区块的承诺发布在 Celestia 上，这比将数据发布到单一链上的传统方法更具可扩展性。

Celestia 支持基于Dymension技术组件构造的 RollApp（专用于应用程序的链）作为执行层，与以太坊的 Layer 1 和 Layer 2 概念类似，RollApps 的结算层依赖 Dymension Hub（后面将展开解释），DA 层使用 Celestia，链之间通过IBC协议交互（IBC 基于 Cosmos SDK, 是一种允许区块链相互通信的协议。使用 IBC 的链可以共享任何类型的数据，只要它是以字节为单位编码的）。

图 2 ：执行、结算和 DA 层架构

执行、结算和数据可用性：优化的模块化区块链，比如可以将执行、结算和数据可用性层在专门的模块化区块链之间解耦。