Was ist der Unterschied zwischen modularen und monolithischen Blockchains?

Architekturphilosophie

1. Modulare Blockchains trennen Kernfunktionen – Konsens, Ausführung, Datenverfügbarkeit und Abrechnung – in verschiedene, interoperable Schichten.

2. Monolithische Blockchains integrieren alle vier Funktionen in einer einzigen Kette, sodass jeder Knoten alle Aufgaben gleichzeitig ausführen muss.

3. In modularen Designs kann die Ausführung außerhalb der Kette oder auf speziellen Rollups erfolgen, während man sich auf eine gemeinsame Datenverfügbarkeitsschicht wie Celestia oder EigenDA verlässt.

4. Monolithische Systeme wie Bitcoin und das frühe Ethereum erzwingen Einheitlichkeit: Jeder Validator führt dieselbe Software aus, validiert dieselben Transaktionen und speichert denselben Statusverlauf.

5. Die Trennung in modulare Architekturen ermöglicht es Teams, jede Schicht unabhängig zu optimieren – zum Beispiel durch die Verwendung von ZK-Proofs für die Ausführungseffizienz und gleichzeitig die Nutzung von DA-Schichten mit hohem Durchsatz für die Skalierbarkeit.

Konsens- und Validierungsmodelle

1. Modulare Ketten verwenden häufig heterogene Konsensmechanismen: Die Datenverfügbarkeitsschicht verwendet möglicherweise Tendermint, während die Abwicklungsschicht Proof-of-Stake mit benutzerdefinierten Slashing-Bedingungen verwendet.

2. Monolithische Ketten binden den Konsens eng an die Ausführung – die Beacon Chain von Ethereum hat Konsens und Ausführungsvalidierung in einem koordinierten Prozess zusammengeführt, auch nach der Fusion.

3. Validatoren in monolithischen Netzwerken müssen vollständige Blöcke herunterladen, alle Transaktionen erneut ausführen und Zustandsübergänge lokal überprüfen.

4. Modulare Validatoren können sich spezialisieren: Einige überprüfen nur die Datenverfügbarkeit durch Stichproben, andere bestätigen die Gültigkeit von ZK-Beweisen, ohne Code auszuführen, und wieder andere kümmern sich um die Endgültigkeit auf einer souveränen Abrechnungsebene.

5. Diese Spezialisierung reduziert die Hardwareanforderungen für die Teilnahme und erhöht das Dezentralisierungspotenzial des Netzwerks über verschiedene Vertrauensannahmen hinweg.

Datenverfügbarkeit und -speicherung

1. In monolithischen Ketten speichert jeder vollständige Knoten alle historischen Transaktionsdaten und Zustandsänderungen, wodurch ein lineares Speicherwachstum entsteht, das den langfristigen Knotenbetrieb belastet.

2. Modulare Systeme entkoppeln die Datenveröffentlichung von der Berechnung – Rollups veröffentlichen komprimierte Aufrufdaten oder Beweise auf einer dedizierten DA-Ebene, nicht in der Ausführungskette selbst.

3. Datenverfügbarkeitsstichproben ermöglichen es Light-Clients, probabilistisch zu überprüfen, ob alle Transaktionsdaten zugänglich sind, ohne ganze Blöcke herunterladen zu müssen.

4. Monolithischen Ketten fehlt die native Unterstützung für ein solches Sampling; Die Verifizierung erfordert entweder einen vollständigen Block-Download oder die Verwendung zentraler Block-Explorer oder RPC-Endpunkte.

5. Projekte wie Polygon CDK und Fuel nutzen externe DA-Schichten, um eine Aufblähung ihrer eigenen Ketten mit Anrufdaten zu vermeiden, den Durchsatz zu erhalten und die Gebühren für Endbenutzer zu senken.

Sicherheitsannahmen und Vertrauensgrenzen

1. Monolithische Ketten leiten ihre Sicherheit von einem einzigen Validatorsatz ab, der alle Funktionen sichert – eine Beeinträchtigung des Konsenses bedeutet eine Beeinträchtigung der Ausführung und Datenintegrität.

2. Modulare Stapel führen die Zusammensetzbarkeit von Vertrauen ein: Ein optimistisches Rollup erbt betrugssichere Sicherheit von seinem Verifizierersatz, während seine DA-Schicht die Datenveröffentlichung durch wirtschaftliches Engagement und Stichproben sichert.

3. Abrechnungsschichten wie Optimism's Bedrock oder Arbitrum's Orbit führen keine Benutzerlogik aus, sondern verankern Beweise und lösen Streitigkeiten – wodurch Angriffsflächen weg von Laufzeitumgebungen verlagert werden.

4. Layerübergreifende Upgrades erfordern die Koordination mehrerer unabhängiger Teams und Governance-Prozesse, was die Komplexität erhöht, aber das Risiko systemischer Ausfälle verringert.

5. Eine Schwachstelle in der EVM-Implementierung einer monolithischen Kette betrifft jede dApp, wohingegen sich ein Fehler in einer modularen Ausführungsumgebung nicht auf andere ausbreitet, die dieselbe DA oder Abwicklungsschicht nutzen.

Häufig gestellte Fragen

F: Beseitigt die modulare Architektur die Notwendigkeit von Minern oder Validatoren? A: Nein. Validatoren bleiben wichtig – aber ihre Rollen werden detaillierter. Einige validieren DA, andere prüfen ZK-Beweise und wieder andere schließen Abrechnungen ab. Spezialisierung ersetzt einheitliche Beteiligung.

F: Kann eine monolithische Kette modulare Funktionen hinzufügen, ohne sich zu verzweigen? A: Nicht nativ. Ethereum hat Proto-Danksharding (EIP-4844) eingeführt, um die DA-Kapazität zu verbessern, dennoch bleibt es auf Protokollebene monolithisch – Ausführung, Konsens und Abwicklung bleiben gebündelt.

F: Sind modulare Blockchains von Natur aus weniger sicher als monolithische? A: Sicherheit hängt von der Implementierung ab. Ein gut gestalteter modularer Stack mit kryptoökonomischen Garantien über Schichten hinweg kann mit der monolithischen Sicherheit mithalten oder diese übertreffen – aber falsch ausgerichtete Anreize zwischen Schichten führen zu neuen Fehlermöglichkeiten.

F: Sind alle Layer-2-Lösungen modular? A: Nicht unbedingt. Nur diejenigen, die ausdrücklich darauf ausgelegt sind, Kernfunktionen – insbesondere Datenverfügbarkeit und -abwicklung – an externe, erlaubnislose Schichten zu delegieren, sind qualifiziert. Viele L2s verlassen sich immer noch auf zentralisierte Sequenzer und Ethereum für DA ohne echte Modularität.