Hotcoin Research | 模块化将是大势所趋：拆解模块化区块链的现状和未来

关于模块化区块链叙事的讨论源于Celestia和其代币TIA的亮眼表现。实际上，模块化是未来区块链设计的主要发展方向和大势所趋。模块化区块链就像乐高积木一样，将区块链系统拆分为可重用的模块，通过定制组合可实现不同功能的区块链网络。这种灵活性和可定制性，为区块链应用的开发和部署提供了全新的思路和解决方案。

一、模块化区块链概述

传统的单体区块链将核心功能（执行、结算、共识、数据可用性）集成在同一个网络中，导致了系统的不可扩展性。例如Ethereum和Solana等，每个节点都必须存储完整的区块链数据，并且对每个交易都进行验证和记录。这种设计虽然确保了网络的安全性和去中心化特性，但也导致了网络的性能瓶颈。随着时间的推移，区块链的大小不断增长，节点需要处理的数据量也在迅速膨胀，这使得许多区块链网络面临着处理能力不足的问题，从而影响了其扩展性和性能。

模块化区块链的提出

模块化区块链最初的概念是基于对以太坊网络的研究和探索。2018年Celestia联合创始人Mustafa Albasan和以太坊创始人Vitalik共同撰写了一篇题为《数据可用性采样和欺诈证明》（Data Availability Sampling and Fraud Proofs）的论文，这篇论文为解决区块链可扩展性问题提供了一种新的思路，即模块化区块链。论文主要关注的是如何在不牺牲以太坊网络的安全性和去中心化程度的情况下提高其可扩展性。

模块化区块链的定义

模块化区块链是一种将区块链系统分解为多个相互独立的模块，并通过定义良好的接口和协议来实现模块之间的通信和协作的设计范式。模块化区块链采用了分离的策略，使执行、结算、共识、数据可用性这些核心功能拆分为独立的模块，每个模块负责处理特定的功能或业务需求。通过模块化的设计，构建一个相互依赖的堆栈结构，可以根据实际需求选择性地部署和更新不同的模块，从而提高系统的灵活性和可定制性。

模块化区块链的特点

1. 可扩展性：模块化区块链采用分布式架构，将系统拆分为多个模块，每个模块可以独立部署和扩展，从而实现系统的横向扩展。当系统需要处理更多的交易或数据时，可以通过增加相应的模块来提高系统的吞吐量和性能，而无需对整个系统进行全面升级。

2. 灵活性：模块化区块链允许根据实际需求选择性地部署和更新不同的模块，从而实现系统的灵活配置。例如，在金融领域可以选择部署专门处理支付的模块，在供应链领域可以选择部署专门处理物流的模块，从而根据不同的业务需求定制化地搭建区块链系统。

3. 可组合性：模块化区块链通过定义良好的接口和协议，实现了模块之间的高效通信和协作，不同模块之间可以相互组合和交互，从而实现更复杂的业务逻辑和功能。例如，可以将身份验证模块与智能合约执行模块相结合，实现基于身份的权限管理功能，提高系统的安全性和可信度。

4. 易于维护：由于模块化区块链将系统拆分为多个独立的模块，每个模块负责处理特定的功能或业务需求，因此可以更容易地进行模块的维护和更新，降低了系统的维护成本和风险。

二、模块化区块链分类及原理

模块化区块链是专注于处理少数职责并将其余部分外包给一个或多个独立层的区块链。模块化区块链的核心在于模块化设计思想，即将区块链系统拆分为多个独立的模块，每个模块负责特定的功能，通过模块之间的接口实现功能的组合和扩展。要理解模块化区块链的工作原理，首先要了解区块链系统的功能分层结构，包括共识层、数据可用性层、执行层和结算层。

共识层（Consensus Layer）

共识层是模块化区块链的基础层之一，负责确保全节点的一致性，以及有效添加新区块和确定交易顺序。在共识层中，不同的共识算法被设计用于解决网络中的双花问题和确保一致性。例如，Syscoin 有一个独特的生态系统设计，使用比特币的 PoW 作为共识方法，同时完全兼容以太坊虚拟机（EVM）。

数据可用性层（Data Availability Layer，简称DA层）

数据可用性层负责保证数据的可用性，使得执行层和结算层能够分别运行。在这一层中，执行层的所有原始交易都要确保在此进行存储，而结算层则通过数据可用性层验证交易的有效性。例如，Celestia、Avail、EigenDA等都是专注于数据可用性的模块化区块链的代表项目，它们通过不同的技术手段确保了数据在网络中的可用性和完整性。

执行层（Execution Layer）

执行层是模块化区块链中负责执行智能合约和处理事务的部分，同时也是各种用户应用部署的地方。在执行层中，智能合约的执行结果以证明的形式被交给结算层，从而更新用户状态和链本身状态。例如，模块化 Rollup解决方案Manta Pacific通过模块化基础设施设计解决了数据可用性问题，允许模块化 DA 和 zkEVM 无缝集成。Mantle作为以太坊Layer2，采用模块化架构构建，与EigenDA合作提供低费用和高安全性，同时依靠以太坊的安全性。

结算层（Settlement Layer）

结算层是模块化区块链中负责提供全局共识和安全性的部分，它验证执行层的执行结果的正确性，并更新用户状态和链本身状态，它们通过不同的共识机制确保了整个区块链网络的安全性和可靠性。节点数量的增加可以提高结算层的安全性。例如，dYmension 是一个结算层的模块化平台，为 Cosmos 生态系统 Rollups 提供所需的所有工具和基础设施。

三、模块化区块链发展现状及代表项目

截至5月8日，RootData收录的模块化区块链项目共50个，其中已发币项目10个。据公开融资数据，2024年至今针对模块化区块链项目的融资金额超过3.5亿美元。

另外根据CoinGecko数据，截至5月8日，模块化区块链项目代币市值超过30亿美元，24小时交易量超过2.3亿美元。

市值排名Top10模块化区块链代币：

此外，可重点关注的未发币模块化区块链项目有Fuel 、Avail、Eclipse等。

Fuel ：是一个基于 UTXO 的模块化执行层，为以太坊带来了全球可访问的规模。作为模块化执行层，Fuel 可以以单片链无法实现的方式实现全局吞吐量，同时继承以太坊的安全性。Celestia 的联合创始人兼首席研究官John Adler同时也是 Fuel 的联合创始人、前首席技术官。据官方公告，模块化执行层 Fuel 主网预计将于 2024 年第三季度正式推出。接下来的几周内Fuel 团队将分享有关 Fuel 独特架构、产品路线图和发布计划的更多详细信息。

Avail ：是一个专注于数据可用性的模块化区块链：对区块链交易进行排序和记录，无需下载整个区块即可证明区块数据可用。这允许它以单片区块链无法实现的方式扩展。Avail 于 2023 年 3 月从 Polygon 中分拆出来，由 Polygon 联合创始人 Anurag Arjun 领导。2024 年2 月 26 日，Avail 宣布完成 2700 万美元种子轮融资，Founders Fund 和 Dragonfly 领投，SevenX Ventures、Figment、Nomad Capital 等参投，天使投资人包括 Coinbase 前首席技术官 Balaji Srinivasan、Osmosis 联合创始人 Sunny Aggarwal、Polygon 首席信息安全官 Mudit Gupta、AltLayer 首席运营官 Amrit Kumar 等。

Eclipse： 是一个可定制的 rollup 提供程序，与多个第 1 层区块链兼容。该平台使开发人员能够部署他们自己的由 Solana 操作系统提供支持的 rollup，使用任何链进行安全或数据存储。Neel Somani 是 Eclipse 的创始人。此前，他曾在 Airbnb、Two Sigma、Oasis Labs 工作。 Neel Somani 毕业于加州大学伯克利分校。2024年3月Eclipse 完成 5000 万美元 A 轮融资，Placeholder 和 Hack VC 共同领投，目前其融资总额达到 6500 万美元。此外，Polychain Capital、Delphi Digital、Maven 11、DBA 和 Fenbushi Capital 也参与了本轮融资。Eclipse 表示，将于 2024 年第二季度推出主网，目前已发布了其协议的开发网和测试网版。

四、模块化区块链风险挑战分析

模块化区块链作为一种新的架构设计理念，目前还处于发展初期，面临着一系列风险和挑战。

1. 缺乏统一标准影响兼容性和互操作性

模块化区块链的发展缺乏统一的标准，这可能会影响不同平台之间的兼容性和互操作性。由于缺乏统一标准，不同平台之间的交互性可能不足，限制了系统的整体效率和扩展性。此外，缺乏统一标准也可能导致开发者面临更多的技术挑战和障碍。

2. 功能割裂增加系统性风险

模块化区块链将区块链网络中的各个功能模块分层，使得每个模块具有独立的功能和职责。然而，这种功能独立分层可能会增加系统性风险和安全风险。因为每个模块的独立性意味着它们可能会存在单点故障，一旦某个模块出现问题，整个系统的稳定性和安全性都会受到影响。

3. 更新和维护可能引入新的风险问题

模块化区块链系统需要不断进行更新和维护，以适应不断变化的市场需求和技术进步。然而，更新和维护过程可能会引入新的风险和问题，影响系统的正常运行。例如，更新可能会导致系统的不稳定性，或者引入新的安全漏洞和隐私保护问题，从而给区块链网络带来风险和挑战。

4. 与单体区块链存在利益冲突

模块化区块链与以太坊等单体区块链网络本身的利益可能存在冲突。例如以太坊作为最具影响力和用户基数的公链之一，模块化区块链的出现可能会对以太坊的生态系统产生影响，导致利益冲突和竞争加剧。

五、模块化区块链发展前景展望

模块化区块链作为一种新的架构设计理念，有望在多个方面取得突破和进步，具有重要的意义和广阔的发展前景。

1. 提升区块链网络灵活性和可扩展性

模块化区块链将区块链网络中的各个功能模块进行分解，使得网络更具灵活性和可扩展性。未来，随着模块化区块链技术的不断完善和应用，我们可以预见区块链网络将变得更加灵活，可以根据不同的需求和场景进行定制化配置，从而更好地满足各种应用场景的需求，并实现更大规模的应用部署。

2. 降低应用开发的门槛和成本

模块化区块链的发展将促进区块链生态系统的蓬勃发展。通过模块化设计，区块链网络可以更好地支持开发者进行应用开发和部署，降低了应用开发的门槛和成本，从而吸引更多的开发者和创新者加入到区块链生态系统中。未来，随着区块链生态系统的不断壮大，我们可以预见更多的创新应用将会涌现，为用户带来更加丰富和便捷的区块链服务和体验。