Что такое модульный блокчейн? Объяснение архитектуры Polkadot

Перевод: https://polkadot.com/blog/understanding-modular-blockchains

Чего ожидать

• Разница между монолитными и модульными блокчейнами — и почему это важно
• Как модульный дизайн помогает блокчейнам масштабироваться, специализироваться и запускаться быстрее
• Что делает подход Polkadot к модульности уникальным (и опережающим тренды)
• Как Polkadot SDK и будущая архитектура JAM продвигают модульность еще дальше

Существует не один способ построения блокчейна, и выбор архитектуры на базовом уровне влияет на производительность, масштабируемость и опыт разработчиков. По мере взросления индустрии выделились два подхода: монолитные блокчейны, объединяющие все основные функции в одной цепи, и модульные блокчейны, разделяющие эти функции между специализированными слоями. Этот переход — не просто технический тренд, а ответ на трилемму блокчейнов: децентрализация, масштабируемость и безопасность.

Эта статья объясняет, что такое модульные блокчейны, как они сравниваются с монолитными, и почему Polkadot изначально выбрал модульный путь. Независимо от того, разработчик вы, инвестор, крипто-энтузиаст или просто интересуетесь Polkadot, понимание этих моделей необходимо для оценки инфраструктуры блокчейнов нового поколения.

Эволюция дизайна блокчейнов (и почему это важно сейчас)

В ранние дни криптовалют монолитные блокчейны, такие как Bitcoin и Ethereum, задавали стандарт. Эти сети выполняют все основные функции — выполнение транзакций, консенсус, доступность данных и расчеты — в одной цепи. Хотя такой подход прост и безопасен, он создает серьезные ограничения масштабируемости при росте спроса.

С ростом популярности криптовалют стали очевидны недостатки монолитной модели. Решения второго уровня (Layer 2) появились как временная мера, помогая Ethereum масштабироваться за счет переноса выполнения транзакций в отдельные среды. Однако L2-решения не решают фундаментальных компромиссов в дизайне блокчейнов.

Здесь на сцену выходит модульный дизайн блокчейнов — долгосрочное решение проблем масштабируемости и децентрализации. Вместо добавления новых слоев поверх монолитной базы модульная архитектура изначально разделяет основные функции. Это не просто обходной путь для масштабирования, а структурный ответ на трилемму блокчейнов.

Каждая крупная сеть сталкивается с этим компромиссом. Bitcoin делает упор на децентрализацию и безопасность, часто жертвуя масштабируемостью. Ethereum, изначально монолитный, теперь адаптирует модульность через роллапы и шардинг. Но Polkadot был создан с учетом модульности с самого начала. Его white paper был опубликован в 2016 году, а к запуску мейннета в 2020 году архитектура уже была нацелена на решение трилеммы.

Что такое модульный блокчейн?

Модульный блокчейн — это архитектура, в которой основные функции разделены на независимые слои, каждый из которых специализируется на одной или нескольких задачах:

• Execution обрабатывает транзакции и логику смарт-контрактов.
• Consensus обеспечивает согласие сети о валидности данных.
• Data availability гарантирует, что данные транзакций доступны и проверяемы.
• Settlement финализирует транзакции и закрепляет их в базовой цепи.

В отличие от монолитных блокчейнов, где эти функции объединены в одном протоколе, модульные блокчейны разделяют их между специализированными компонентами или цепями.

Представьте ресторан. Монолитный блокчейн — это один повар в маленькой кухне, который режет, готовит, сервирует и убирает, работая над одним блюдом за раз. Это работает при простых задачах, но не масштабируется. Модульный блокчейн — как кухня ресторана со звездой Michelin в час пик: каждый повар работает на своей станции, от соусов до сервировки, обеспечивая скорость и точность. Команда может обслужить больше гостей и готовить сложные блюда, потому что задачи распределены.

Модульное выполнение на практике

Rollups — распространенный пример модульного дизайна. Они переносят выполнение транзакций за пределы основной цепи, полагаясь на ее консенсус и расчеты для безопасности. Ethereum начал внедрять модульность через роллапы и будущий шардинг, но это адаптация, а не изначальная архитектура.

Polkadot, напротив, изначально модульный. Его основная цепь (Relay Chain) отвечает за консенсус и общую безопасность, а роллапы (ранее называвшиеся парачейнами) выполняют транзакции независимо.

Другие экосистемы также используют модульность. Celestia фокусируется только на доступности данных, Cosmos поддерживает независимые цепи, связанные через протокол IBC, а EigenDA предоставляет децентрализованную доступность данных для роллапов Ethereum. Каждая экосистема по-своему определяет модульность, но цель одна: масштабируемая и гибкая инфраструктура.

Почему модульность важна: масштабируемость, гибкость и скорость выхода на рынок

Модульность решает не только масштабируемость, но и ускоряет запуск проектов, повышает специализацию и дает разработчикам гибкость для создания приложений. Разделяя выполнение, консенсус и доступность данных, модульные блокчейны позволяют параллельно запускать несколько цепей или роллапов, оптимизированных под конкретные задачи.

Командам не нужно создавать блокчейн с нуля — они могут сосредоточиться на выполнении, подключаясь к общим слоям консенсуса и данных, что снижает сложность и время запуска.

Открытые фреймворки, такие как Polkadot SDK, упрощают разработку. SDK — это набор готовых инструментов и модулей, позволяющих быстро собирать и настраивать блокчейны. В случае Polkadot SDK предоставляет компоненты для выполнения, управления и взаимодействия, ускоряя запуск без потери гибкости.

Гибкость позволяет адаптировать сети под конкретные приложения. Игровая платформа может приоритизировать скорость и низкую задержку, DeFi-протокол — сложную логику комиссий или быструю финализацию, а цепь для идентификации — конфиденциальность. В модульной системе разработчики выбирают или создают нужные инструменты, не жертвуя масштабируемостью или безопасностью.

Polkadot: пионер модульности

Polkadot был задуман как модульный с первого дня, опередив тренд. После создания Ethereum доктор Гэвин Вуд обеспокоился его ограничениями в масштабируемости и взаимодействии. Не сумев решить эти проблемы на базовом уровне Ethereum, он основал Polkadot — гетерогенную мультичейн-систему для решения этих задач.

В основе Polkadot — основная цепь (Relay Chain), обеспечивающая консенсус и общую безопасность, а специализированные роллапы выполняют транзакции независимо. Это позволяет параллельно обрабатывать транзакции и горизонтально масштабироваться, добавляя новые цепи для разных задач.

Ключевое преимущество Polkadot — shared security. Все роллапы используют децентрализованный набор валидаторов, что обеспечивает быструю финализацию транзакций. Взаимодействие также встроено в систему: роллапы обмениваются данными и активами через протокол XCM без сторонних мостов.

Одно из главных преимуществ Polkadot — это общая безопасность. Все роллапы в сети используют большой и децентрализованный набор валидаторов Polkadot Chain — группы участников, которые проверяют и финализируют транзакции по всей системе. Это означает, что когда роллап отправляет транзакции обратно в Polkadot Chain, финализация происходит быстро. Другими словами, транзакции быстро подтверждаются, фиксируются и не могут быть отменены. Нет необходимости ждать дополнительных подтверждений или полагаться на внешнюю инфраструктуру, чтобы убедиться, что транзакция действительно состоялась. Это отличает Polkadot от адаптированных модульных систем, где транзакции часто проходят дополнительные этапы или используют сторонние инструменты, прежде чем считаются финальными.

Взаимодействие так же важно для масштабируемости, как и общая безопасность, и Polkadot сделал его ключевой функцией с самого начала. Rollups на Polkadot могут беспрепятственно обмениваться данными и активами друг с другом с помощью XCM, встроенной системы обмена сообщениями между консенсусами. Нет необходимости в сторонних мостах или хакерских решениях для совместимости. В Polkadot приложения и роллапы взаимодействуют, словно находятся в одном групповом чате — не нужно переключать платформы, копировать сообщения или использовать переводчик. Всё говорит на одном языке по дизайну.

Как Polkadot продвигает модульность дальше

Модульный дизайн Polkadot не ограничился основной цепью (Polkadot Chain) и роллапами. Добавление Polkadot SDK предоставляет разработчикам мощный набор инструментов для создания кастомных блокчейнов — от специализированных цепей для приложений и сервисов до универсальных блокчейнов — с использованием многоразовых модулей для выполнения, управления и взаимодействия. Особенность SDK в его независимости от цепи: разработчикам не обязательно подключать свои блокчейны к Polkadot.

Например, Aleph Zero — это блокчейн, ориентированный на конфиденциальность, созданный с использованием Polkadot SDK. Он работает с собственным независимым консенсусом и инфраструктурой, не полагаясь на Polkadot Chain, но при этом использует модульные инструменты SDK. Такая гибкость демонстрирует, как Polkadot продвигает модульность дальше, предоставляя командам возможность быстро создавать специализированные блокчейны, которые могут интегрироваться с Polkadot или существовать самостоятельно.

Polkadot развивает эту концепцию с помощью будущей архитектуры JAM (Join-Accumulate Machine), которая вводит новый уровень вертикальной масштабируемости. Если горизонтальная масштабируемость связана с добавлением параллельных цепей, то вертикальная масштабируемость позволяет запускать множество легковесных сервисов на одной базе без ущерба для производительности или децентрализации.

JAM делает это возможным благодаря общей среде выполнения контейнеров. Доктор Гэвин Вуд сравнивает это с цветком: центр — это координирующий узел, который унифицирует состояние сети, а лепестки — это ядра, поддерживающие модульные сервисы, такие как смарт-контракты, среды для децентрализованных приложений, роллапы или совершенно новые слои выполнения. Каждый лепесток работает независимо, но гармонично взаимодействует в рамках одной системы.

Это значительный шаг вперед. В то время как другие экосистемы все еще сшивают вместе роллапы, секвенсеры и слои данных, часто с дополнительной сложностью и рисками, Polkadot движется к унифицированной сервис-ориентированной архитектуре, где выполнение, взаимодействие и безопасность скоординированы с самого начала. Polkadot не следует модульному шаблону — он пишет следующую главу.

TL;DR: монолитные vs модульные блокчейны

• Монолитные: объединяют выполнение, консенсус, доступность данных и расчеты в одной цепи.
• Модульные: разделяют функции между специализированными слоями.
• Монолитные = жесткие, сложнее масштабировать, медленнее развиваются.
• Модульные = гибкие, масштабируемые, адаптируемые.
• Ethereum адаптирует модульность через роллапы и шардинг.
• Polkadot был модульным с первого дня и продолжает развивать модель.

Будущее — за модульностью

Модульные блокчейны — не просто тренд, а будущее инфраструктуры Web3. Polkadot лидирует в этом с самого начала. Его ранние архитектурные решения — разделение функций, общая безопасность и взаимодействие — теперь стали ключевыми для масштабируемости и инноваций. С Polkadot SDK и будущей архитектурой JAM Polkadot создает унифицированную, гибкую систему, где разработчики могут строить быстрее и масштабироваться глубже.

Пока другие догоняют, Polkadot уже пишет следующую главу.