"Por favor, me dê o que eu preciso e você também obterá o que precisa." Adam Smith propôs pela primeira vez o conceito de divisão do trabalho e cooperação em "A Riqueza das Nações", explicando sistematicamente como isso aumenta a eficiência geral do mercado. A essência da modularidade é a divisão do trabalho e a cooperação. Um sistema completo pode ser dividido em módulos intercambiáveis, cada um dos quais é independente, seguro e escalável. Diferentes módulos podem ser combinados para alcançar a operação de todo o sistema. Um mercado livre inevitavelmente se moverá em direção à divisão do trabalho e cooperação, levando a melhorias significativas na eficiência geral. Atualmente, a modularidade é uma das narrativas centrais na indústria blockchain. Embora a atenção do mercado não esteja em projetos de infraestrutura subjacentes como esse agora, a melhoria da infraestrutura fundamental é uma força crucial impulsionando o desenvolvimento da indústria. Este artigo fornecerá uma análise aprofundada das blockchains modulares, abrangendo sua história de desenvolvimento, cenário de mercado atual e direções futuras.

01 O que é modularidade

Na verdade, o desenvolvimento da modularidade na indústria blockchain tem uma longa história. Podemos revisitar a evolução completa da indústria do ponto de vista da modularidade. A primeira cadeia do Bitcoin foi um sistema completo com módulos integrados de forma coesa que permitiam funções como transferências de Bitcoin e contabilidade. No entanto, o principal problema da cadeia do Bitcoin era sua escalabilidade limitada, que não suportava mais casos de uso. Isso levou ao surgimento do Ethereum, frequentemente referido como o "computador mundial". O Ethereum pode ser visto como uma extensão modular do Bitcoin, adicionando um módulo de execução conhecido como a Máquina Virtual Ethereum (EVM). A máquina virtual serve como ambiente de execução para código de programa. O Bitcoin só pode realizar operações simples como transferências, mas códigos complexos exigem uma máquina virtual. Consequentemente, o Ethereum possibilitou várias aplicações blockchain, como DeFi (Finanças Descentralizadas), NFTs (Tokens Não Fungíveis), SocialFi (Mídia Social Descentralizada) e GameFi (Jogos em Blockchain).

Posteriormente, o desempenho do Ethereum também não conseguiu atender às crescentes demandas de várias aplicações, levando ao desenvolvimento de redes de Camada 2. Essas soluções de Camada 2 representam modularidade para o Ethereum, movendo o módulo de execução do Ethereum para fora da cadeia, alcançando efetivamente a escalabilidade. A Camada 2, ou segunda camada, constrói uma rede adicional em cima da camada base do Ethereum, transferindo grande parte da computação para esta nova rede e depois enviando os resultados de volta para o Ethereum. Isso reduz a carga computacional no Ethereum e melhora sua velocidade. Com a modularização da camada de execução do Ethereum e o surgimento de várias soluções de Camada 2, o Ethereum evoluiu ainda mais para uma estrutura de quatro camadas:

• Camada de Execução: Responsável por lidar com transações e executar contratos inteligentes (análogo a jogar um jogo de acordo com suas regras).
• Camada de Liquidação: Valida o estado da camada de execução e resolve disputas, concluindo a liquidação final das transações e garantindo que as transferências de ativos e registros sejam armazenados permanentemente no blockchain, determinando o estado final do blockchain (resolvendo problemas que surgem durante o jogo).
• Camada de Dados: Normalmente inclui funções para armazenamento, transmissão e verificação de dados, garantindo a transparência e confiabilidade da rede blockchain (transmitindo ou gravando o jogo).
• Camada de consenso: Utiliza algoritmos de consenso específicos para validar transações e criar novos blocos, garantindo a consistência dos dados e transações em toda a rede (garantindo que todos tenham a mesma compreensão do resultado do jogo).

Cada camada tem visto o surgimento de vários projetos, com melhorias de eficiência em todas as áreas. Montar diferentes projetos facilita a construção de uma nova blockchain. Isso pode ser comparado ao desenvolvimento na indústria de computadores. Inicialmente, a Apple oferecia máquinas integradas. Com o advento do sistema Windows da Microsoft, muitos PCs personalizados surgiram. Era possível comprar componentes de alta especificação e montá-los em um computador de alto desempenho.

No mundo da blockchain, se uma cadeia precisa de armazenamento barato, pode usar uma camada de disponibilidade de dados independente, semelhante a um disco rígido externo: grande capacidade, acessível e eficaz. Além da camada de dados, cada módulo é plug-and-play e pode ser montado de forma flexível. No entanto, os PCs personalizados não substituíram completamente as máquinas integradas como as da Apple. Muitos usuários não querem ou não podem passar tempo pesquisando configurações e simplesmente querem um computador que funcione bem. As máquinas integradas oferecem a melhor coordenação entre os componentes, tornando-as mais eficientes e proporcionando uma experiência melhor do que os PCs personalizados de alta especificação.

Por exemplo, Solana, uma das blockchains Layer 1 mainstream, é uma “máquina integrada” típica. Não é modular, mas ainda oferece alto desempenho e deu origem a muitos projetos populares. Assim, podemos observar tanto as vantagens significativas quanto as desvantagens inerentes da modularidade. As vantagens incluem:

• Descentralização: Ao separar a camada de dados, os requisitos de hardware para os nós são reduzidos, o que aumenta o número de nós e aprimora a descentralização da rede sem introduzir suposições adicionais de confiança.
• Implantação Simplificada da Cadeia: Utilizando um design modular, reduz os custos iniciais e os custos de desenvolvimento para projetar e implantar novas blockchains.
• Melhoria de Desempenho da Cadeia: O desempenho de cada módulo melhorou significativamente, como visto nas soluções de escalonamento do Ethereum.
• Promovendo a Prosperidade do Ecossistema: Diferentes módulos lidam com várias funções enquanto garantem a segurança geral.
• Experiência do Usuário Aprimorada: Por exemplo, complexidade reduzida e taxas de transação mais baixas.

Desvantagens:

• Segurança: Ao contrário das blockchains integradas, delegar a camada de dados a uma terceira parte pode introduzir riscos e não pode garantir segurança da mesma forma que uma cadeia tudo-em-um. Portanto, arquiteturas modulares podem ser menos seguras, especialmente quando é necessária uma extensa comunicação entre cadeias, aumentando a superfície de ataque para hackers.
• Complexidade: A complexidade do design modular introduz riscos mais altos. Com numerosos módulos para escolher e potenciais riscos de 'blind box' entre diferentes módulos, a construção de um sistema modular estável torna-se uma preocupação crítica.

02 Análise chave do projeto

De uma perspectiva global, o todo pode ser dividido em três camadas principais:

• Camada de aplicação:
  • Vários DApps (Aplicativos Descentralizados) são construídos em cima de blockchains.
  • Atualmente, eles incluem várias categorias principais: Carteiras (portais para o mundo Web3), DeFi (Finanças Descentralizadas), NFTs (que podem ser entendidos como colecionáveis digitais), SocialFi (Mídia Social Descentralizada) e GameFi (Jogos em Blockchain).
• Camada intermediária:
  • Se as aplicações interagem diretamente com blockchains, seu desempenho e experiência do usuário são grandemente limitados pelas características da tecnologia blockchain. Isso é especialmente verdadeiro no atual cenário multi-chain, onde muitos blockchains diferentes com arquiteturas técnicas variadas e recursos de sistema afetam a dificuldade de desenvolvimento de aplicativos e a experiência do usuário.
  • Para melhorar a experiência do usuário e facilitar o desenvolvimento de aplicativos, surgiu uma camada intermediária. Esta camada conecta várias blockchains horizontalmente e encapsula as características da blockchain, fornecendo vários middleware técnicos para o desenvolvimento de aplicativos. Isso inclui a abstração de conta (permitindo que contas de usuário sejam programáveis e suportem funcionalidades complexas) e a abstração de cadeia (permitindo que os usuários interajam com diferentes blockchains sem precisar entender suas diferenças, com base em suas próprias intenções).
• Camada de cadeia pública:
  • Camada de execução: Inclui EVM (Ethereum Virtual Machine), EVM equivalente (VMs compatíveis com EVM), EVM paralelo (EVMs com suporte a transações paralelas) e VM modular (máquinas virtuais do tipo não-EVM).
  • Camada de Liquidação: Além da liquidação na Ethereum, o principal projeto modular de liquidação atualmente é Dymension.
  • Camada de Dados: Também conhecida como Camada de Disponibilidade de Dados, esta camada tem a maioria dos projetos porque os custos de armazenamento de dados são uma parte importante das taxas de transação. Existe uma forte demanda de mercado por módulos de armazenamento acessíveis e eficazes. O armazenamento do Ethereum é muito caro, sendo Celestia um dos principais projetos em armazenamento de dados modular, e Nubit sendo um dos principais projetos no ecossistema Bitcoin.
  • Camada de Consenso: Celestia também fornece uma camada de consenso, mas isso desafia a fundação do Ethereum. A comunidade Ethereum não reconhece as cadeias públicas que usam Celestia como sua camada de consenso como Ethereum Layer 2. Além disso, a segurança do Celestia não foi validada pelo tempo como a do Ethereum, levando a preocupações sobre sua segurança.

Em seguida, analisaremos especificamente três projetos-chave: Celestia, Dymension e AltLayer.

2.1 Celestia

• Introdução básica
  • Como o primeiro projeto a propor o conceito de blockchains modulares, Celestia pode ser considerada uma pioneira na área modular. Especialmente depois que seu preço do token disparou, ela atraiu atenção significativa do mercado e abriu o potencial de toda a área.
  • Celestia tem como objetivo construir uma camada escalável de disponibilidade de dados para permitir a próxima geração de arquitetura de blockchain escalável - blockchains modulares. Seu objetivo é permitir que qualquer pessoa implante facilmente sua própria blockchain com o mínimo de sobrecarga.
• Mecanismo operacional
  • Amostragem de disponibilidade de dados
    • Celestia não lida com a validade das transações nem as executa. Ela apenas empacota, classifica e transmite as transações, com todas as regras de validade das transações sendo aplicadas pelos nós Rollup dos clientes (ou seja, desacoplando a camada de consenso da camada de execução).
    • Método de verificação de dados: abstratamente, os dados do blockchain podem ser divididos em uma matriz (por exemplo, 8x8). Ao codificar e adicionar linhas e colunas extras de "verificação" aos dados originais, uma matriz maior (por exemplo, 16x16) é formada. Através da amostragem aleatória e da verificação da precisão de partes dessa matriz maior, a integridade e a disponibilidade dos dados gerais podem ser garantidas. Mesmo que alguns dados sejam perdidos ou danificados, a soma de verificação e os dados ainda podem recuperar todo o conjunto de dados.
  • Sovereignty Rollup
    • Método de Verificação de Transação: A principal diferença entre Sovereign Rollups e Smart Contract Rollups (como Optimism, Arbitrum, zkSync, etc.) reside no método de verificação de transação. Nos Smart Contract Rollups, as transações são verificadas por contratos inteligentes implantados no Ethereum. Nos Sovereign Rollups, os próprios nós Rollup são responsáveis por verificar transações.
    • Método de atualização:
      • Para Rollups de Contrato Inteligente, as atualizações dependem dos contratos inteligentes na camada de liquidação. Para atualizar o Rollup, mudanças devem ser feitas nos contratos inteligentes, o que pode exigir múltiplas assinaturas para controlar quem pode iniciar a atualização. Embora seja comum que as equipes controlem atualizações de múltiplas assinaturas, o controle baseado em governança de múltiplas assinaturas também é possível. Como os contratos inteligentes estão na camada de liquidação, eles estão sujeitos ao consenso social dessa camada.
      • Os Sovereign Rollups, por outro lado, atualizam por meio de forks semelhantes aos blockchains de Camada 1. Depois que uma nova versão de software é lançada, os nós podem optar por atualizar seu software para a versão mais recente. Os nós que não concordam com a atualização podem continuar usando o software antigo. Essa opção permite que a comunidade de operadores de nó decida se aceita novas alterações. Mesmo que a maioria dos nós atualize, eles não podem forçar outros a aceitar a atualização. Esse recurso torna os Rollups Soberanos verdadeiramente "soberanos".
  • Ponte de Gravidade Quântica (PGQ)
    • Age como uma ponte entre Celestia e Ethereum (ou outras cadeias de camada 1 EVM), facilitando transferências de dados e ativos entre as duas redes.
    • Ao introduzir o conceito de Celestium (EVM L2 Rollup), ele alavanca Celestia para disponibilidade de dados enquanto usa Ethereum como camada de liquidação. Essa abordagem utiliza totalmente as forças de ambas as redes: escalabilidade e disponibilidade de dados da Celestia e segurança e descentralização do Ethereum.

2.2 Dymension

• Introdução básica
  • Dymension é um Sovereign Rollup construído na Cosmos, com o objetivo de simplificar o desenvolvimento de RollApps (blockchains focados em aplicações personalizadas) através da Dymension Chain (camada de liquidação), RDK (Kit de Desenvolvimento RollApp) e IRC (Comunicação Inter-Rollup).
  • A principal característica do Dymension é a modularização da camada de liquidação, oferecendo também capacidades de RaaS (Rollup as a Service), posicionando-se como concorrente da AltLayer.
• Mecanismo de operação
  • Frontend → RollApps: RollApps são blockchains modulares de alto desempenho na Dymension, especificamente projetados para aplicações particulares. Eles são construídos usando o Dymension RollApp Development Kit (RDK).
  • Backend → Dymension Hub: Dymension Hub, construído usando Cosmos SDK, atua como a camada de liquidação e utiliza IBC para transferência segura de mensagens entre Dymension RollApps.
  • Banco de dados → Rede de Disponibilidade de Dados: A rede de disponibilidade de dados é descentralizada e armazena dados por um período relativamente curto.

2.3 AltLayer

• Introdução básica
  • Uma plataforma RaaS (Rollup as a Service) modular, semelhante ao Lego, que abrange os conceitos de modularização e Restaking.
  • Isso permite a criação rápida de Rollups rápidos, escaláveis e específicos de aplicativos protegidos pela Camada 1. Esta plataforma permite que os desenvolvedores construam Rollups personalizados de forma eficiente e possibilita até mesmo aqueles com pouca experiência em programação configurar um Rollup personalizado em apenas alguns cliques em 2 minutos.
• Mecanismo de operação
  • Capacidade de implantação de cadeia com um clique (com base em OP Stack, Arbitrum Orbit, zkSync ZK Stack, Polygon CDK)
  • Serviços de restaking (baseado na EigenLayer)
  • Terceiros DA (baseado em Celestia, EigenDA, Avail)
  • Sequenciadores de terceiros (baseado em Espresso, Radius)

03 Narrativa futura modular

A narrativa futura da modularidade gira principalmente em torno de três direções: aprofundamento adicional da modularidade do Ethereum, expansão do ecossistema Cosmos e o surgimento do ecossistema Bitcoin.

A modularidade começou com o Ethereum e está amadurecendo lá, mas outros dois ecossistemas não devem ser negligenciados: Cosmos e Bitcoin. Cosmos surgiu para resolver questões de interoperabilidade entre blockchains e construir um ecossistema multi-cadeias. As cadeias baseadas nos componentes tecnológicos da Cosmos podem compartilhar segurança e facilitar interações entre blockchains. Para alcançar isso, a Cosmos desenvolveu capacidades de implantação de cadeias com um alto grau de modularidade com um simples clique e vem evoluindo há anos. Muitos projetos conhecidos surgiram do ecossistema da Cosmos, incluindo Celestia, Dymension, e o popular projeto de staking de BTC, Babylon.

Bitcoin, como a cadeia fundadora da indústria blockchain e a maior cadeia pública por capitalização de mercado - quase três vezes a do Ethereum - também possui um potencial significativo. O ecossistema do Bitcoin está prosperando, e muitas tecnologias já validadas no Ethereum estão sendo adaptadas para uso no ecossistema do Bitcoin.

• Aprofundamento adicional do módulo Ethereum
  • Camada de Disponibilidade de Dados: Esta camada tem o maior número de projetos e é o setor mais competitivo. Atualmente, a Celestia lidera, mas enfrenta desafios significativos. Com a atualização EIP-4844 do Ethereum, os dados do Rollup podem ser armazenados como Blobs, reduzindo drasticamente os custos de armazenamento de dados e diminuindo a vantagem de custo da Celestia. Além disso, a Celestia enfrenta concorrentes fortes como o NearDA da confiável blockchain L1 Near e o EigenDA do principal projeto de restaking EigenLayer.
  • Camada de Middleware: Em um cenário de múltiplas cadeias, os usuários e a liquidez estão fragmentados. Para aprimorar a experiência do usuário na camada de aplicativo, surgiram inúmeros serviços de middleware. Conceitos populares incluem Abstração de Conta (contas de usuário programáveis com funções complexas) e Abstração de Cadeia (abstração de cadeias para que os usuários possam interagir com várias cadeias sem precisar entender suas diferenças).
  • RaaS: Implantação de camada 2 com um clique integra vários serviços modulares de base, oferecendo soluções de nível empresarial para construção rápida de camada 2. Isso reduz as barreiras de desenvolvimento, indicando que a futura competição de camada 2 se concentrará mais em ecossistemas, operações e serviços de camada de aplicação do que apenas em tecnologia.
  • Tecnologia ZK: A prova de conhecimento zero (ZK) tem dois objetivos principais na blockchain: verificar a correção dos cálculos com mais rapidez sem recalcular e proteger a privacidade fornecendo provas de ZK sem revelar informações brutas. Atualmente, a tecnologia ZK é usada principalmente para verificar a correção dos cálculos na Camada 2, com direções futuras focadas em máquinas virtuais com capacidade ZK. No roteiro do Ethereum, a ZK é um componente central da fase Verge, integrando SNARKs no L1 EVM. Diversas soluções da Camada 2 também estão adotando a tecnologia ZK. O fundador do Ethereum, Vitalik Buterin, afirmou: 'Em 10 anos, todos os Rollups serão ZK'.
• Expansão do Ecossistema Cosmos
  • Após a queda da Luna em 2022, o ecossistema Cosmos foi significativamente impactado. No entanto, apesar da recessão, o ecossistema não pereceu. Em vez disso, tem visto o surgimento de muitos projetos pioneiros, incluindo Celestia como líder em camadas de disponibilidade de dados e Dymension como líder em camadas de liquidação.
  • O ecossistema Cosmos utiliza uma arquitetura multi-cadeia que suporta múltiplas blockchains independentes operando simultaneamente e interagindo entre si, oferecendo forte interoperabilidade.
  • Cosmos emprega um design modular, permitindo que os desenvolvedores selecionem e combinem diferentes módulos para construir suas próprias cadeias de aplicativos, proporcionando autonomia e flexibilidade substanciais.
  • No entanto, a Cosmos também enfrenta vários desafios, incluindo os altos custos associados à criação e manutenção de cadeias de aplicativos, a falta de um modelo de receita para o Cosmos Hub e um modelo econômico insustentável. Estes são problemas que precisarão ser abordados no futuro.
• O crescimento do ecossistema Bitcoin:
  • Desde a introdução do protocolo Ordinals, houve uma atenção significativa no ecossistema do Bitcoin. No último ano, vimos um aumento nas tendências de inscrição, desenvolvimentos da camada 2 do BTC e entusiasmo pelo restaking do Bitcoin.
  • As direções de desenvolvimento para o ecossistema Bitcoin são principalmente em dois aspectos: um é expandir com base nas próprias características técnicas do Bitcoin, e o outro é integrar com a EVM (Máquina Virtual Ethereum), conectando a liquidez entre os ecossistemas Bitcoin e Ethereum.
  • Ethereum pode ser considerado como uma extensão modular do Bitcoin, ou até mesmo como um campo de testes. Muitas tecnologias maduras do Ethereum podem ser diretamente aplicadas ao ecossistema do Bitcoin. Isso levou ao surgimento de vários projetos modulares, incluindo projetos de disponibilidade de dados como Nubit, projetos de Camada 2 como Merlin e BitLayer, e serviços de segurança compartilhada do Bitcoin (restaking) como Babylon.

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