Монолитные блокчейны
Как следует из названия, монолитный блокчейн представляет собой распределённую систему с единой, непрерывной структурой. В ней узлы одновременно осуществляют консенсус, исполняют транзакции и обеспечивают доступность данных.
Отличительной чертой монолитного подхода является объединённость всех задач на одном уровне, либо в тесно связанных цепях, работающих совместно. Практически все крупные криптовалютные сети - биткоин, Солана, первоначальная версия Эфириума - являются монолитными.
Принцип работы монолитного блокчейна - пример биткоина
- Нода получает транзакцию, проверяет подпись и соответствует ли она правилам консенсуса.
- Если транзакция валидна, она попадает в мемпул; иначе - отклоняется.
- Майнер выбирает транзакции из мемпула, формирует блок-кандидат и ищет nonce по алгоритму Proof-of-Work.
- Успешно найденный блок транслируется остальным узлам, которые проверяют его содержимое и, если все в порядке, добавляют в цепочку.
Функции узлов монолитного блокчейна
- Доступность данных: каждая нода хранит полную копию блокчейна и может отдавать данные другим узлам.
- Исполнение транзакций: узлы проверяют транзакции на соответствие правилам консенсуса и, в случае смарт-контрактов, исполняют их для вычисления нового состояния.
- Консенсус: узлы согласуют, какие транзакции войдут в новый блок и в каком порядке.
- Урегулирование (settlement): гарантирует необратимость подтверждённых транзакций и обеспечивает арбитраж при спорных случаях.
Модульные блокчейны
Модульный подход вводит кардинальное изменение парадигмы: каждая часть системы специализируется на своей задаче. Один блокчейн отвечает только за исполнение транзакций, другой - за консенсус, а третьи - за доступность данных и урегулирование.
Такая архитектура напоминает набор конструктора Лего: модули можно комбинировать и заменять в зависимости от конкретного сценария использования.
Сравнение монолитных и модульных блокчейнов
- Монолит - единая структура, где все функции выполняются узлами в одном слое.
- Модуль - разделение на независимые уровни, каждый из которых специализируется.
- Модульность позволяет заменить один модуль другим (например, roll-ups) без изменения всей системы.
Перевод Ethereum в модульную структуру
Сеть Ethereum, изначально монолитная, постепенно переходила к модульной архитектуре через внедрение шардинга и roll-ups. Шардинг делит сеть на 64 подсети (шарды), каждая из которых обрабатывает свой набор транзакций параллельно, повышая пропускную способность.
- Каждая нода управляет только теми шардами, которые ей назначены, и не хранит весь реестр.
- Roll-ups (особенно zk-rollups) специализируются на исполнении транзакций, а родительская цепочка обеспечивает консенсус и доступность данных.
- Эта модель повышает масштабируемость и скорость выполнения операций, сохраняя при этом безопасность.