百科文章
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模块化区块链旨在通过将共识或交易执行等任务卸载到其他链上来解决区块链的可扩展性问题。
传统的区块链，如比特币，实质上是一个交易账本，这些交易分组成块，每个块通过加密的方式与其前一个块连接，形成不可变的链。矿工验证每笔交易，解析块数据以确保账户余额的一致性。
这个系统包含区块链必须满足的四个核心功能。它们是执行、结算、数据可用性和共识。
执行描述的是交易处理过程，可以由用户签署钱包交易或由根据定义的参数自动执行的智能合约来启动。
结算描述的是交易已被写入区块链并被视为最终的时间点，使得交易无法回滚。
数据可用性指的是区块链存储历史数据的需求，这是验证交易所必需的。随着时间的推移，区块链积累了更多交易，因此，更多的数据，必须对网络可用。
共识指的是去中心化网络就区块链的新状态（在添加每个新的交易块之后）达成一致的机制。
传统区块链被设计为在单一层内处理所有这些功能。因此，它们通常被称为“单体式区块链”。然而，随着区块链技术的更广泛采用，传统区块链在扩展方面遇到了困难。更大的网络可以使共识更加安全，因为协调攻击更加困难。然而，更多的网络参与者可能意味着达成共识所需的时间更长，限制了吞吐量。同样，随着时间的推移，区块链数据量的增加，每个验证者验证交易的时间也会更长。
一个模块化的区块链设置，将一个或多个任务委托给单独的链，已经作为一种解决方案出现。
以太坊的可扩展性之旅展示了一个项目如何从单体式区块链转变为模块化区块链。它最初被构想为一种单体结构，在工作量证明共识下运行。
然而，随着时间的推移，作为执行层的第二层项目已经出现。这些层提供比以太坊更快的吞吐量，因为它们只处理执行，并允许以太坊作为结算和共识层。
由于第二层也提供了以太坊之外的快速执行替代方案，它们有助于减轻以太坊链上的流量。
近年来，以太坊本身也转向了模块化结构。这一转变始于 2022 年“合并”到信标链的过程，当时平台从工作量证明转向权益证明作为向模块化的初步步骤。2024 年的“Dencun”升级引入了 proto-danksharding，数据将被分散到多个“分片”链上。这次升级的完成标志着以太坊向模块化区块链的转变，因为信标链将不再处理以太坊生态系统的四个核心功能。
一些区块链生态系统从设计上就是完整的模块化。最著名的例子是 Celestia，它为第二层区块链提供数据可用性和共识层。
与单体式区块链相比，模块化区块链基础设施有几个优点。
提高可扩展性是开发模块化区块链的主要动机。单体式区块链只有单一层来处理所有任务，并且限于线性处理。相比之下，模块化结构可以更高效，因为它将执行和数据可用性等任务分离出去。通过这种方式，它可以实现并行处理，每秒交易量大大提高。
提高可扩展性的另一个好处是降低交易费用，这可以通过减少解析区块链所需的计算能力来实现。提高吞吐量也减少了区块空间供应上的限制，减少了在高需求时期价格飙升的机会。
升级单体式区块链是一项艰巨的任务，正如以太坊路线图的持久性所示。改变系统中的任何单一元素都可能影响到下游的其他过程，这意味着变更的测试和开发速度很慢。
相比之下，模块化区块链可以更加适应和容易升级，因为模块化组件可以独立于彼此进行升级。它们还允许开发者选择最适合其需求的层的组合，优化速度或安全等因素。
模块化区块链还倾向于从设计上优先考虑互操作性，通过像桥梁这样的通信协议允许跨连接网络传输数据和资产。这也为开发者提供了更多灵活性，可以构建在多个生态系统中运行的DApps。
尽管它们有优势，与单体式系统相比，使用模块化系统仍然有几个缺点。
单体式区块链基于单一层使用共识来维护安全。然而，模块化区块链结构可能会在共识上遭受弱点，特别是当一个系统被桥接到另一个时。近年来模块化系统上的流量增加导致了桥梁成为黑客的目标，如对 Solana 到以太坊 Wormhole 桥和Axie Infinity Ronin桥的攻击，这些攻击导致了接近 1 亿美元的损失。
由于建立信任的额外要求，模块化区块链可能在前端和后端产生大量的复杂性。例如，当以太坊实现 proto-danksharding 时，它将包括一种机制，用于随机测试分片的数据可用性，以避免分片不能提供所需数据的风险。相比之下，在单体结构中没有验证数据可用性的要求。
在前端，模块化系统经常缺乏集成的用户界面，这意味着可能需要签署多个交易或比较单体结构更多的额外步骤。这种复杂性还可能为攻击创造攻击点，如欺骗攻击，黑客试图克隆界面以干预交易。