Die modulare Blockchain-Architektur ist eine neue Designphilosophie, die eine Zukunftsvision hochgradig skalierbarer, spezialisierter Netzwerke mit nahtloser Interoperabilität bietet, indem sie die Kernfunktionen der Blockchain in spezialisierte, austauschbare Schichten entkoppelt.
Der modulare Ansatz unterscheidet sich grundlegend vom monolithischen Design früherer Blockchains, das zwar sicher und unkompliziert war, aber das Gefühl vermittelte, dass es unmöglich sei, Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit gleichzeitig zu erreichen.
Er schlägt vor, die Blockchain-Funktionen in verschiedene Schichten zu „entbündeln“, wobei eine Schicht den Konsens verwaltet, eine andere die Datenverfügbarkeit garantiert und eine dritte Transaktionen ausführt.
Diese Trennung ermöglicht Skalierbarkeit, Leistung und Flexibilität, ohne Dezentralisierung oder Sicherheit zu opfern.
Die Entkopplung des Blockchain-Stacks
Bei der modularen Architektur geht es im Wesentlichen um Spezialisierung durch Aufteilung, da sie die spezialisierten Konzepte oder Ebenen, die die Entkopplung des Blockchain-Stacks umfassen, in verschiedene Schichten unterteilt, von denen sich jede auf eine oder zwei Hauptaufgaben konzentriert. Die vier Hauptschichten der Entkopplung sind:
- Ausführungsschicht (Execution Layer): Diese Schicht ist die Engine, in der die Berechnungen stattfinden und Benutzer mit dApps interagieren. Smart Contracts werden ausgeführt und Transaktionen werden in dieser Schicht verarbeitet, wobei ihre dominante Form (Rollups) Transaktionen Off-Chain ausführt, bevor die Ergebnisse an die Abwicklungsschicht gesendet werden. Sie bestimmt den neuen Zustand der Blockchain basierend auf den Transaktionen.
- Konsensschicht (Consensus Layer): Dies ist das „Gerichtssystem“ der Blockchain. Sie ist in erster Linie dafür verantwortlich, Transaktionen in der richtigen Reihenfolge zu ordnen und sicherzustellen, dass alle Parteien im Netzwerk einen Konsens über die Reihenfolge der Statusaktualisierungen und deren Gültigkeit erzielen. Sie bietet den primären Sicherheitsmechanismus des Netzwerks.
- Datenverfügbarkeitsschicht (Data Availability Layer): Diese Schicht garantiert, dass alle Blocktransaktionsdaten veröffentlicht und für alle Benutzer des Netzwerks leicht verfügbar sind. Dies ist sehr wichtig, damit Full Nodes und Light Nodes (insbesondere jene, die Rollups verifizieren) eine ordnungsgemäße Überprüfung des Chain-Zustands und der Betrugserkennung durchführen können. Ohne zuverlässige DA können Nodes den Zustand der Chain nicht verifizieren, was zu Vertrauensproblemen führt.
- Abwicklungsschicht (Settlement Layer): Diese Schicht dient als optionaler, spezialisierter Hub, in dem Ausführungsschichten (wie Rollups) Transaktionen finalisieren, kryptografische Beweise (z.B. Betrugs- oder Gültigkeitsnachweise) verifizieren, Streitigkeiten behandeln und Vermögenswerte sicher überbrücken. Diese Schicht muss Konsens oder Datenverfügbarkeit nicht selbst handhaben, würde aber eine vertrauenswürdige Umgebung bieten, in der Ausführungsketten Statusaktualisierungen für die Interoperabilität verankern können, wodurch Sicherheit und Finalität verbessert werden, ohne die Basisschicht-Infrastruktur zu duplizieren.
Vorteile der modularen Architektur
Skalierbarkeit:
Modulare Architektur bietet die Möglichkeit, einzelne Schichten unabhängig zu skalieren und zu optimieren (z.B. durch Hinzufügen weiterer Ausführungsschichten/Rollups), ohne die Basisschicht zusätzlich zu belasten oder ihre Sicherheit zu beeinträchtigen, was zu einer höheren Transaktionsrate führt.
Flexibilität:
Modulare Architektur ermöglicht es Entwicklern, ihre spezifische Ausführungsumgebung anzupassen, ohne die Sicherheit der Basisschicht zu gefährden.
Sie können verschiedene Schichten auswählen; zum Beispiel kann ein Rollup, das für Hochfrequenzhandel entwickelt wurde, seine virtuelle Maschine auf Geschwindigkeit optimieren, während ein auf Gaming fokussiertes Rollup NFT-Transaktionen priorisieren kann.
Souveränität:
Während Projekte weiterhin gemeinsame Infrastruktur nutzen, können sie ihre eigenen spezifischen, souveränen Chains (auch als AppChains oder RollApps bekannt) mit angepasster Governance und Gebührenstrukturen bereitstellen, die auf ihre spezifische Anwendung zugeschnitten sind.
Kosteneffizienz:
Mit modularer Architektur ist nicht jede Chain gezwungen, ihren eigenen Validatoren-Satz zu betreiben. Das Bündeln von Transaktionen und die Nutzung kostengünstigerer Datenverfügbarkeitsebenen reduziert die Transaktionspreise für Endnutzer erheblich.
Nachteile der modularen Architektur
Systemkomplexität:
Der größte Rückschlag des modularen Architekturansatzes ist die dramatische Zunahme der Systemkomplexität im Vergleich zu einer einfachen, monolithischen Chain. Der Aufbau eines modularen Systems erfordert die Koordination mehrerer unabhängiger Komponenten, die oft von verschiedenen Teams oder Protokollen verwaltet werden, was zahlreiche neue Fehlerquellen einführt und anspruchsvolle Cross-Chain-Messaging-Mechanismen erfordert. Selbst die Entwickler müssen die Nuancen des gesamten Stacks verstehen, von den Konsensregeln der L1 über das Beweissystem der L2 bis hin zu den Besonderheiten der DA-Schicht. Dies erfordert ein höheres Maß an Fachwissen.
Bedingte Sicherheit:
In der modularen Architektur hängt die Sicherheit einer L2 (Ausführungsschicht) davon ab, dass die L1 (Konsens-/Abwicklungsschicht) ihre Aufgaben korrekt erfüllt und die L2 die Sicherheitsmechanismen der L1 korrekt nutzt. Die Sicherheit beruht auf einer „ehrlichen Minderheit“ von Validatoren, die innerhalb eines Challenge-Fensters einen Betrugsbeweis veröffentlichen. Wenn niemand den Beweis veröffentlicht, könnte ein betrügerischer Statusübergang unbemerkt bleiben.
Interoperabilitätsrisiko:
Modulare Architektur führt naturgemäß zu einem Ökosystem vielfältiger, spezialisierter Chains, was zu Fragmentierung führen kann. Sie sind auf komplexe Cross-Chain-Brücken angewiesen, um Assets und Daten zwischen den Schichten zu bewegen. Diese Brücken sind notorisch komplex und waren historisch Ziel der größten Sicherheitslücken im Krypto-Bereich.
Wirtschaftliche Ausrichtung:
Die Entkopplung von Funktionen kann Herausforderungen bei der Abstimmung von Anreizen über die verschiedenen Schichten hinweg schaffen. Eine Schicht, die sich ausschließlich auf eine Utility-Funktion wie Datenverfügbarkeit konzentriert, könnte Schwierigkeiten haben, einen hohen Wert für ihren nativen Token zu akkumulieren, verglichen mit einer Ausführungsschicht, die den Wert von Anwendungsgebühren erfasst, was es schwierig macht, einen ausreichend großen und sicheren Satz von Validatoren für das Kern-DA-/Konsensnetzwerk zu incentivieren.
Fazit
Auch wenn Modularität derzeit kein Allheilmittel ist, ist ihr Momentum eindeutig. Die Zukunft der Blockchain hat sich vom monolithischen Design abgewandt und ist nicht mehr eine gigantische Kette, die alles beherrscht, sondern ein modulares Ökosystem spezialisierter, interoperabler Netzwerke, die jeweils ihre Aufgabe hervorragend erfüllen, durch gemeinsame Infrastruktur geschützt sind und gemeinsam skalieren.
Wie Celestia-Mitbegründer Mustafa Al-Bassam es ausdrückt:
„Modularität ist für Blockchains, was der TCP/IP-Stack für das Internet war.“
— Mustafa AI-Bassam
Während Projekte und eine wachsende Zahl von Rollup-fokussierten Unternehmen voranschreiten, ist die modulare These bereit, die nächste Generation der Blockchain-Infrastruktur zu definieren und letztendlich die skalierbare, dezentralisierte Zukunft von Web3 zu ermöglichen.
Dieser Artikel wurde von einem externen Autor verfasst: Premalynn.
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