摘要

毋庸置疑，模块化区块链将会成为下一轮周期的基建设施新叙事，但这并不意味着单体区块链将会被取代。相反，模块化区块链的发展会成为推动单体区块链的进化和前进的重要助力。两者将会优势互补地共同引领和支撑下一个 10 亿级用户的 Web3 生态；

相比于模块化区块链准确的定义，通过交易和区块数据感受和理解模块化区块链的执行层、数据可用层、共识层和结算层会产生更加直观的认识；

执行层充当了单体区块链交易扩容，计算外包的实践先行者。数据可用层不仅是在做区块链数据存储的降本增效，也实现共识层保障之下数据验证之后的可用性。共识层致力于复用去中心化的力量，打造全新的去中心化构建框架。结算层核心在于优化完善账户资产和交易流水的匹配，做到两者之间的正确关联；

单体区块链的定义、发展、优缺点和解决方案 

比特币的诞生，标志着一种去中心化电子现金系统的到来，人们通过它认识到了区块链技术的概念和工作量证明的共识机制。随后，以太坊的出现，作为一个世界计算机和智能合约平台，其强大的可编程性在金融、社交和游戏等领域展现了广阔的前景。尽管十多年的发展历程中，区块链在普及程度和技术沉淀方面都处于起步阶段，但毫无疑问，其潜力依然是巨大无穷的。 

通常情况下，我们现在所接触的公链都可以被统称为单体区块链。它们以每笔交易为载体，通过区块存储合法有效的交易记录，并通过特定的共识机制实现去中心化、无需信任、不可篡改的分布式账本网络。

单体区块链的特点是，它可以从钱包、应用、中间件到基础设施，全方位独立地建立完整的生态系统，并且各方之间维持紧密的关系，但是随着生态发展和繁荣，它又会出现交易阻塞，交易成本上升，网络参与门槛过高以及维护全网状态的成本增加等问题。当遇到高并发使用情况时，由于交易吞吐量的限制，单体区块链通常会变得昂贵且难以使用，用户体验也会受到很大影响。此外，随着区块链的不断增长，整个网络会出现状态爆炸，维护网络的门槛不仅提高，成本也不断增加。

为了解决单体区块链存在的问题，业内人士多年来，在扩容、状态修剪等方面都进行了广泛研究和探索，其中包括但不仅限于状态通道、侧链、Rollup、轻节点、分片、模块化等技术。这些技术的研究和开发，不断地优化区块链的技术栈，并且提高区块链技术的普及程度。

模块化区块链的定义及产品：

本质上，模块化区块链是通过聚合和组合的思想，重新定义和划分区块链的分层架构，并将其划分为不同的模块。这些模块互相独立，可以根据需求进行修改和扩展，并可以相互组合。这种组合而成的模块化区块链不仅可以提升各方面性能，还可以满足多样化的应用场景。

过去，站在单体区块链的架构进行思考，我们习惯对其的拆分结果为：承载去中心化应用的应用层，负责执行去中心化应用智能合约逻辑的执行层，处理交易有效性、交易顺序和区块构成的共识层，维护、存储交易和区块的数据层以及进行点对点广播通信的网络层。

对于模块化区块链的分层理解，极易以单体区块链的思维先入为主，由此会造成不少混淆。此时，可以从用户的视角通过正在运行的以太坊乐观 Rollup 的二层网络 Arbitrum 直观和深入的了解。通过 Arbitrum 白皮书关于二层网络交易流的阐述：可以知道，用户提交的交易不再直接与一层网络进行交互，转由二层网络的定序器进行收集和批量处理，定序器将批量处理的多笔交易原始数据压缩发送到一层网络，与此同时，也会对批量处理的交易进行排序，计算用户和网络状态转变，然后将状态结果发送到一层网络进行结算。

至于结算的交易 Arbitrum 的区块浏览器并没有做很好的一一对联，此处我们直接通 Arbitrum 官网部署在以太坊的智能合约入手，分析 Delayed Inbox 合约涉及到结算相关的函数：send L1 FundedContractTransaction，当结算出现分歧的时候调用；当结算没有分歧的时候调用 Outbox 合约的 updateSendRoot。相关合约地址请查阅：https://developer.arbitrum.io/useful-addresses。

现在，我们对于执行层、数据可用层、共识层和结算层各自的功能和作用有了明确直观的认识。执行层是定序器对于交易的批量处理、包括原始交易数据压缩和状态的转变计算。结算层负责确认状态转变的最终性。数据可用层是一层网络对于执行层收集压缩的交易数据的存储和维护。至于共识层，保障的是执行层在数据可用层和结算层方面依赖的安全性。

按照从上而下的定义，模块化区块链的层次结构如下图：

由于结算层涉及到不同执行层的交易有效性证明设计，例如乐观欺诈证明和零知识证明，为此，我们暂不做进一步的理解。下面，我们将直接了解模块化区块链常说的执行层、数据可用层、共识层这三个模块，着重在它们发展的背景，解决的问题，以及它们当前的发展情况和面临的挑战。

执行层产品及项目

在没有真正提出执行层产品之前，我们经常听到一个词：以太坊杀手。这说明区块链用户对于交易吞吐量、交易速度和交易成本等方面的性能需求和以太坊提供的现状存在明显的不匹配情况。为此，不少新公链尝试从单体区块链本身的交易结构、区块设计、共识机制和网络广播机制进行探索和研究，构造全新的高性能公链，去实现海量交易吞吐量、快速交易速度和便宜的交易成本。与此同时，以太坊的生态对于各种各样的技术和产品方案都进行探索研发。时至今日，以 Rollup 为主体方案 Layer 2 路线占据主导地位，其中欺诈证明的乐观 Rollup 的 Optimism 和 Arbitrum 不管在项目构建、用户吸引和留存都陆续超越其他 EVM 兼容的新公链，此外，以零知识证明为主的 ZKRollup（Starknet、Hermez、zkSync、Scroll、Taiko 等）、以并行交易为主的 Fuel，AltLayer、Smooth 等也在各自的方案领域继续前进。

随着 Rollup 等 Layer 2 的茁壮发展，泛指这些 Rollup 和并行交易产品的执行层概念正式提出。当然，不仅是以太坊，抑或是在优化了 TPS 和交易成本的 Solana、BNB Chain、Cosmos、Aptos 等公链，各自的官方或社区都提出自己的 Rollup 和执行层产品。由此，我们不仅进入多链并存的时代，也进入多类执行层并存的场景。这也为开发者、用户和生态带来不一样的问题：各自的执行层产品独立封闭，生态难以共享，用户在彼此之间操作成本繁重，开发者构建和运营时间周期和成本昂贵。为此，以 Rollup 作为服务的产品同样面世。例如 Sovereigen Labs，Stackr Labs，Eclipse Builders，Dymension 等。这些产品类比于执行层的 Hub，将原本定位于二层网络的 Rollup 转变为 Layer 3 ，由此构造单 Hub 多 Rollup 的树枝型执行层。

由于扩容场景的历史需求，执行层的产品探索和研发多年，各自的方案在这么多年都有获得重大突破。在未来的周期里，执行层的产品依然有不少尚未解决正在探索的问题：如去中心化定序器、zkEVM 和并行交易等。

数据可用层产品及项目

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