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本文是我們之前研究的一篇續篇，標題為《模塊化敘事中的機遇》。在那篇文章中，我們深入探討了由以太坊和 Celestia 推動的模塊化浪潮，並找出了各種機會。

然而，值得注意的是，模塊化敘事不應該限制我們的視角。在過去的幾年裡，區塊鏈技術取得了顯著的進步，出現了單片（monolithic）和模塊化（modular）區塊鏈架構。

在本文中，我們將首先分析這兩種架構方法，並將以太坊與前一個周期的其他以太坊競爭對手進行比較。令人驚訝的是，它們之間的相似之處比人們想象的更多。

接下來，我們將探討與這兩種架構方法相關的挑戰和具體考慮因素，同時展望智能合約平台共生的未來。過去，區塊鏈生態系統主要由單片區塊鏈主導，每個新的 L1 區塊鏈都獨立運作，導致市場上出現了激烈的競爭和有限的合作；然而，我們現在處於一個鏈與鏈之間的連接和互操作性比以往任何時候都更發達的階段。因此，我們更傾向於開放平台，無論其是模塊化還是單片化。

所有區塊鏈架構都會導向擴展

本節詳細比較了以太坊和其他單片區塊鏈之間的區別和相似之處，突出了它們在架構設計上的差異。同時，文章討論了模塊化設計與單片架構之間的區別，以及實現真正可擴展性所涉及的挑戰。

儘管以太坊本身採用了模塊化設計，但它還採用了分片作為實現可擴展性的手段。分片允許在多個分片之間並行處理交易和數據，從而提高吞吐量和容量。

然而，分片的實施也帶來了一系列挑戰，如確保數據的可用性、交易的最終性以及促進跨 Rollup 交易。克服這些挑戰需要仔細考慮和創新解決方案，以成功地將分片集成到單片區塊鏈中。分片的示例包括以太坊、Near 和 Polkadot。

ETH 2.0 與 Near

Nightshade 設計的過去

對比以太坊 2.0（ETH2.0）和 Near Protocol 主要集中在它們方法的關鍵差異上。以太坊的方法涉及以 Rollup 為中心的分片，其中執行層和數據可用性層被解耦。這利用了底層的 L1 來提供安全性，並通過 Rollup 實現可擴展性。

而 Near 則決定從一開始就構建一個分片網路，充分考慮數據分片和執行分片在其內置架構中的存在。這是第一個關鍵差異。以太坊的 Rollup 中心方法設計相對簡單，但仍需要數據可用性分片（Danksharding），以使 L2 能夠高效運作。

下面清楚地解釋了第二個關鍵區別。與常見的信標鏈（beacon chain）和中繼鏈（relayer chain）相比，Near 選擇了不同的分片解決方案。Near 本身分為不同的分片，每個分片負責作為區塊的一部分生成和儲存區塊。

所謂的「Nightshade」設計使得在分片之間實現無縫的智能合約讀寫成為可能，儘管這對開發人員提出了更高的門檻。對於用戶來說，他們甚至不會意識到他們與之交互的分片。

在上一篇文章的模塊化敘事中，我們討論了對可組合性和互操作性問題的解決方案。然而，對於 Near 來說，這不是問題，因為其內置分片本質上允許跨分片交易，類似於 L2 中的跨 Rollup 交易。

Nightshade 的路線圖包括以下幾個階段：

第 0 階段：簡單的 Nightshade，只有一個分片；

第 1 階段：Chunk-only 生產者（編者註：指全權負責在一個分片（網路上的一個分區）中生成塊）的生產者）；

第 2 階段：完整的 Nightshade，其中沒有驗證器跟蹤所有分片；

第 3 階段：根據負載動態調整分片數量。

在進展方面，Near 目前處於第 1 階段和第 2 階段之間。去年引入的 Chunk-only 生產者只能跟蹤一個分片的狀態。然而，仍然有全節點驗證器負責維護全局狀態。

進行中的 Starsight：以 ZK 為中心的分片

雖然 Near 在分片設計方面處於領先地位，但它也從以太坊的革命中吸取了很多經驗。為了實現第 2 階段的目標，任何驗證者都不應跟蹤所有分片。相反，"fisherman（漁夫）"充當安全衛士，監控狀態並在挑戰中生成欺詐證據。其核心設計與 Optimistic Rollup 非常相似，但要完全實現它是複雜的。

這就是為什麼許多協議正在放棄這種解決方案。例如，Optimism 已經轉向 zk 解決方案，Arbitrum 不允許提交未經許可的欺詐證明。顯然，zkRollups 是以太坊的未來。我們還可以在 Near 的新分片設計中看到 zkRollups 的影響。

無狀態驗證

如果有一種更好的解決方案來消除遊戲背後的挑戰怎麼辦？這就是 Near 引入無狀態驗證的地方。無狀態驗證生成狀態驗證，無需將狀態交給其他分片。有了狀態見證人，就不再需要「fisherman」或欺詐證明了。

在無狀態驗證的設置中，有兩種類型的驗證器。之前的全節點驗證器現在被更改為無狀態驗證器，而塊提議者保持不變。塊提議者負責生成塊和狀態見證人，他們需要在本地維護分片的狀態。

另一方面，無狀態驗證器接收狀態見證人，以驗證每個塊的狀態轉換。通過引入驗證器輪換，幾乎不可能讓驗證器損壞一個分片。

引入無狀態驗證帶來了許多好處。運行無狀態驗證器的成本比以前低得多，可以讓更多的驗證器加入共識。這提高了整個網路的去中心化程度。對於塊提議者來說，隨著添加更多的分片，每個分片的狀態將會更小。由於區塊鏈的瓶頸主要是狀態讀寫，如果狀態完全保存在內存中，單個分片的性能可以得到顯著提高。

零知識證明的魔力

在零知識證明（ZKP）出現之前，狀態見證人傳統上在 MPT 中被使用。然而，隨著 ZKP 的成熟和最新發展，包括 Near 在內的許多協議已經積極接受了這一過渡。ZKP 以其提供的簡潔性和隱私特性脫穎而出，顯著降低了狀態轉換驗證的成本。除了其壓縮數據外，ZKP 體積小且易於驗證。通過利用遞歸證明，可以集體驗證所有分片的狀態。

分片的狀態轉換證明包括三個基本要素：確保塊哈希的正確性，確認執行過程中使用的狀態的準確性，以及驗證運行時執行。目前，仍存在一個挑戰——儘管過去一年取得了顯著進展，但生成證明的時間仍超出預期。

隨著對證明系統和工程能力的持續增強，預計這種情況將進一步發展。這也是為什麼 Near 與 Polygon 合作共同構建 zkWASM 的原因。

為了維持當前的快速確定性而不影響用戶體驗，Near 進行了模塊化調整。Starsight 已將共識和執行解耦，使共識能夠獨立運行，決定哪些交易將被包含在一個塊中。遠程過程調用（RPC）提供了樂觀的終結性。一旦特定狀態轉換的證明生成完成，它就被提交到一個塊中，隨後驗證者驗證證明的有效性。

該證明充當新狀態根和新的傳出收據根的確認。在這種情況下，零知識證明的功能類似於狀態見證人。然而，ZKP 只能由共識來確認或拒絕，消除了驗證器輪換的需要。ZKP 通過數學保證正確性和安全性，其運行方式與繼承以太坊安全特性的 Rollup 非常相似。

模塊化設計在單體鏈中可以提供額外的好處。Starsight 的靈活性在於它不僅適用於現有的 Near WASM 運行時，還適用於任何可以為狀態轉換生成 zk 證明的運行時，比如 EVM 和 Move。

ETH 2.0 與 Polkadot

相同的設計哲學

以太坊 2.0 和 Polkadot 之間的相似之處超出了最初的預期，Gavin Wood 實施的共同性強調了這一證實。有人甚至提出 Polkadot 代表了 ETH 2.0 的最終目標，儘管這並不完全準確，但這個類比捕捉到了一個基本的真相。

從我們的角度來看，Polkadot 在工程實現上展現出更高水平的成熟度。在沒有零知識證明之前，以太坊以 Rollup 為中心的架構與 Polkadot 的設計緊密結合。直接的術語比較可以顯示出它們在最終目標上的驚人相似之處。

信標鏈與中繼鏈

信標鏈作為協調層，強調以 rollup 為中心的方式中的數據可用性；中繼鏈負責消息中繼和維護平行鏈的數據，共享安全性源自中繼鏈，以太坊定位自己是在繼承安全性。

Rollup 與平行鏈

平行鏈負責執行交易，在中繼鏈上發布數據，並定製自己的狀態轉換；Rollup 在 L1 之外執行交易，然後將數據發布到 L1 並達成共識的實現。

一致的設計理念顯而易見：保持基礎層簡單、維護數據可用性、協調資訊，並利用上層來充分增強功能和可擴展性。

不同的策略和周期導致不同的結果

儘管共享相同的設計理念並朝着共同的目標邁進，但這兩個區塊鏈的當前狀態差異巨大。根據 Etherscan 和 Subscan 的統計數據，以太坊的日交易量超過 100 萬，而 Polkadot 最近幾天僅有 12,000。至於每日活躍帳戶，我們在以太坊上看到的數據是 395,000，而在 Polkadot 上則為 8,000。

它們當前狀態的差異主要歸因於它們各自的策略。Polkadot 追求實現終極架構，故意放棄了智能合約功能。開發者需要構建「pallets」，即應用鏈模塊，這對許多人來說是一個沉重的負擔。激進的策略與卡槽拍賣（slot auction）的高門檻相結合，導致生態系統缺乏足夠的活力來抵消這些挑戰。

與之相對的是，以太坊優先考慮市場，旨在迎合市場需求。它相應地調整其路線圖，採取循序漸進的方式前進。

雖然我們不會深入探討以太坊繁榮和 Polkadot 衰退的具體原因，但 ETH 2.0 與 Polkadot 之間的比較為我們提供了有關區塊鏈架構未來以及開放、協作生態系統潛力的有價值的見解。

卓越的抽象概念和標準

儘管它目前面臨挑戰，但 Polkadot 擁有許多值得探索和借鑑的先進設計。

來自 Polkadot 生態系統的傑出貢獻是子狀態框架（substate framework），為應用鏈提供了卓越的抽象概念。該框架使項目方能夠輕鬆啟動自己的鏈。在 Polkadot 生態系統之外，我們觀察到在 Substrate 上構建的許多活躍鏈，包括 Polygon Avail 和 Starknet Madara 等項目，更不用說眾多的獨立鏈。

雖然對智能合約開發者來說，「pallets」可能構成技術負擔，但它們為協議開發者提供了強大的抽象工具。這些「pallets」可以在所有 Substrate 鏈上重複使用，有助於促進社區共識和標準化工作。這個特性允許為特定應用進行專業化和優化。

當前，資源即服務 (RaaS) 的趨勢，如 OP stack 和 Polygon CDK，展示了一定程度的抽象。然而，與 Substrate 相比，這些類似開源儲存庫的倡議仍然不夠全面。隨著 RaaS 的發展，我們可以預期在定製和鏈模塊的可用性方面會有更大的提升。

Polkadot 的第二個顯著特徵是 Cross-Consensus Message Passing (XCMP，跨共識消息傳遞)，這是一種消息協議，使得平行鏈能夠在不通過中繼鏈的情況下交換任意消息。這意味著智能合約可以在同一平行鏈內以及不同平行鏈之間無縫調用彼此。

相比之下，在與以太坊上的不同 Rollups 進行交互時，需要進行資產橋接和網路切換。這個過程帶來了流動性分散和互操作性破壞等挑戰。為解決這些問題，我們主張以太坊基金會在標準制定中發揮領導作用，並積極推廣這些標準在各個 Rollup 中的應用。這種做法，將對以太坊及其相關生態系統未來更加無縫和互操作的發展產生顯著貢獻。

Polkadot 的最後一個重要進展是實現了一個鏈上治理模塊，有效地將 Polkadot 轉變為真正的元協議。該模塊賦予利益相關者直接在鏈上投票的權力，決定鏈升級的命運。一旦達到預定的門檻，鏈將自主執行運行時升級。這代表了與當今以太坊主要的社會共識機制相當大的一種改變。

需要解決的挑戰

上述比較表明，雖然存在細微差別，但智能合約平台的本質仍然基本一致。因此，單體區塊鏈和模塊化區塊鏈都面臨着某些挑戰。

在本節中，我們將探討整個智能合約平台面臨的兩個常見挑戰，然後再深入研究與模塊化鏈相關的具體問題。

關鍵創新困境

智能合約平台面臨的主要挑戰之一，是建立一個競爭且創新的環境。EVM 兼容的 L1 解決方案的普及已經變得有些單調，即使 Vitalik Buterin 也根據其兼容性對它們進行了分類。

在承認突破性的 EVM 和 Solidity 的歷史意義的同時，認識到技術隨著時間的推移而發展也至關重要。堅持 EVM 的合法性和傳統性質可能會限制進步，特別是面對以太坊的區塊限制。

對不同架構、虛擬機（VM）和智能合約語言的興奮感源於擺脫 EVM 限制的願望。在這些方面的多樣性吸引了喜歡使用不同編程語言和智能合約功能的開發人員和用戶。例如，在初級市場上，Move VM（Aptos、Sui）和 Cario VM（Starknet）由於帶來創新和可能性的期望而獲得了高估值。

在押注下一個創新平台時，必須承認 EVM 市場市佔率的主導地位。但隨著市場的成熟，它往往會陷入雙頭壟斷的格局，如 Android & iOS 和 Windows & Mac 等例子。

WASM 是 EVM 的強大競爭對手，其中 Solana 是最大的參與者。儘管受到批評，但 Solana 的關鍵創新，例如歷史證明 (POH) 時鐘、Optimistic 並發控制 (OCC) 和無內存池交易轉發協議，都使其與其他協議區分開來，並打破了傳統的區塊設計限制。

如何建立廣泛共識

這裡提到的共識超越了狹隘的技術層面，涉及到廣泛的社會共識領域。

從共識的角度來看，許多 L1 和 L2 選擇 EVM 兼容性是可以理解的。這種選擇為它們提供了最簡單的接入以太坊生態系統的途徑。然而，隨著 EVM 鏈和 Rollup 數量的增加，遞減的邊際效用往往會吸引短暫和不忠實的開發人員和用戶，他們可能在收到空投後迅速離開。

除了 EVM 兼容性之外，通過重新抵押建立共識，還提供了另一種吸引現有社區參與的引人注目的敘事。從零開始構建變得越來越複雜，強調了選擇正確的重新抵押資產的重要性。一個微妙但關鍵的一點是，假設所有模塊化層都使用 L1 安全衍生品（LSD）來確保安全性，單體區塊鏈和模塊化塊區塊鏈之間的區別就會減小。

此外，一些協議將其影響擴展到更廣泛的 Web2 用戶群體，特別是在遊戲領域。儘管這種方法是有效的，但它需要強大的業務拓展工作。許多傳統參與者更喜歡擴大用戶群，以此作為在不斷變化的環境中達成共識的一種手段。

模塊化鏈的具體問題

儘管模塊化區塊鏈在連接的鏈或模塊之間有效地分配工作負載，但解決特定挑戰對於實現真正的可擴展性至關重要。模塊化鏈的關鍵關切包括碎片化、脆弱性、跨 Rollup 執行和中心化。

1. 碎片化：碎片化源於不同層之間的激烈競爭。儘管當前的競爭對手可能不會立即合作，但全能協議和帳戶抽象的演進，預計將為用戶提供在各種產品之間無縫體驗；

2. 脆弱性：脆弱性源於不同層之間不同的安全性假設。在模塊化區塊鏈中，每個模塊都是獨立運作的，引入了潛在的脆弱性。當特定層遇到問題時，它可能會影響其他集成的層——這是朝向模塊化的過程中固有的權衡；

3. 跨 Rollup 執行：在模塊化區塊鏈中，跨 Rollup 執行對於實現模塊化區塊鏈互操作性至關重要。標準化協議的缺乏阻礙了不同模塊之間的無縫集成。此外，異步執行（asynchronous execution）問題，即在分片中固有的問題必須解決，以實現模塊化區塊鏈的真正可擴展性；

4. 中心化：儘管 Rollup 的去中心化可能不像 L1 的去中心化那樣關鍵，但它仍然是一個重要的安全問題。去中心化對於確保活力、抗審查和避免壟斷優勢是必要的。協議正在積極致力於通過分片排序器、抽象樣板代碼以及僅向鏈開發人員公開業務邏輯等解決方案來解決這些問題。採用這些解決方案可能有助於解決跨 Rollup 執行問題。

合作與包容的未來

通過審視上述兩個部分，清晰地看出模塊化和單體化區塊鏈代表了不同時代的產物，在不可能三角中體現了權衡，並反映了不同的哲學選擇。

多年來，加密領域一直陷入單體化區塊鏈的循環中，每個新的 L1 都在構建一個封閉系統，促使激烈的零和競爭。這種環境通常導致極端主義，因為各平台都在爭奪其生態系統中的用戶。

模塊化區塊鏈的出現引入了一種合作與包容的方法，強調不同鏈之間的協作和互連——這對整個行業來說都是一種積極的發展。合作方法允許模塊無縫地協同工作，增強整體功能和用戶體驗。

此外，模塊化區塊鏈的合作性質促進了創新和專業模塊的發展。不同鏈之間的協作和資源共享使開發人員能夠專注於特定領域的專業知識，從而產生量身定製的高質量模塊，適用於特定的用例。此外，單體鏈的突破可以解耦並依次合併到模塊化層中。

至關重要的是，不要將模塊化區塊鏈和單體區塊鏈視為對抗性的，而應該視為互補的。它們互相學習彼此的優勢和劣勢，共同發展。它們之間的界限可能並不明顯，因為模塊化鏈可以作為單體鏈的中間件，而單體鏈可以作為模塊化鏈的特定層。

與其專注於範疇上的區別，重點應該轉向培育一個開放的網路，接納關鍵創新，並建立廣泛的共識。

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