我们通常不会过多关注加密中的区块链设计 — 主要是因为我们大多数人并不直接参与其处理和开发。但学习任何你感兴趣的行业的技术细节总是有回报的。让我们讨论一下模块化和单片区块链的基础知识及其功能！
单体区块链已经存在十多年了。这些区块链的主要特点是能够处理三个核心功能：共识（取决于它们是PoW还是PoS）、数据可用性（区块空间量）和交易执行。
另一方面，模块化区块链则将其中一项职责外包给外部链。以太坊 PoS 上的分片就是一个很好的例子。
这两种类型的区块链具有不同的架构，分别处理去中心化和安全性，同时还具有可扩展性。
了解区块链的核心概念
模块化区块链试图通过可扩展性和去中心化性来融合两全其美的优势。
为了更好地理解这两种区块链设计的工作原理及其区别，让我们首先尝试了解区块链的核心概念是什么 — — 尤其是在这种背景下。
什么是单片区块链？
数据可用性
如果区块链旨在实现高吞吐量，它将增加其区块空间并尝试在同一个区块中容纳更多交易。这将给节点服务提供商带来压力，因为他们必须增加存储空间，并可能导致他们因资源不足（无论是技术资源还是财务资源）而退出。这种情况会降低安全性和去中心化程度。
执行
共识
整体式区块链如何运作？
单片区块链根据为区块链设定的共识协议运行。要参与，您需要运行符合网络设置要求的节点。让我们以以太坊为例。任何想要运行自己的节点的用户首先需要确定他们想要运行哪种节点。设置完成后，他们会从网络下载区块链数据。完成此过程后，他们开始按照协议规则参与网络。在 PoW 的情况下，验证者需要将其硬件（计算硬件）置于抵押状态，以便被选中在网络上挖掘区块。在 PoS 的情况下，他们的抵押会被利用。
在这两种情况下，网络为矿工/验证者发放的货币溢价都是使他们参与协议的原因。
整体式区块链平台示例
整体式区块链设计的好处
整体区块链的问题
节点需要同时执行所有三个操作。然而，如果区块链在上述任何方面有所妥协，那么区块链的三难困境就会出现。它包括可扩展性、去中心化和安全性。之所以会出现三难困境，是因为传统意义上的区块链只能实现这三个组成部分中的两个。
我们已经在上面探讨过这个问题，因此我在这里只简单谈一下。
如果区块链是去中心化的，它就是安全的。但为了保持安全性，它不能扩展，因此吞吐量较低。
如果区块链具有可扩展性和去中心化性，那么它就有可能不安全，因为验证者会受到进入壁垒的影响。
如果区块链具有可扩展性和安全性，那么它可能就不是去中心化的。
解决这个问题的一种方法是增加区块空间。但这反过来会给网络上现有的验证者带来压力，从而损害去中心化。由于没有这样做，用户最终会为简单的交易支付高昂的 gas 费用。这有好处也有坏处。
好处：它保证区块链的完全安全。
后果：它影响区块链的经济可行性，从而促使用户寻找替代方案。
优化区块链的安全性、去中心化和可扩展性的唯一方法变得太难了。这就是为什么他们求助于外部帮助，比如分片和/或汇总。这就是模块化区块链发挥作用的地方，它改变了整个区块链设计。
什么是模块化区块链？
执行
我们首先来谈谈执行，因为这是区块链旨在提高吞吐量的方式。
对于模块化区块链来说，Layer1 并不是执行交易的唯一地方。事实上，交易被拆分到 Layer1 和 Rollup 上。
Rollups 是 L1 的补充执行层。它们的运作假设是它们无法改变 L1 的底层基础设施；也就是说，它们不假设交易本身有任何安全性。相反，它们只专注于交易的执行。然后，它们可以决定将这些交易分批发送回 L1。然后，网络将这些交易添加到区块中。
可以看出，rollup 有效地帮助减轻了 L1 的负担，同时又不损害去中心化。正如数学家 David Hoffman 所说，你可以将它们视为区块链的“压缩”代理——类似于计算机上文件的压缩。这大大提高了区块链的效率。
数据可用性
分片是这里的核心原则，它有助于在不损害去中心化或安全性的情况下成倍地扩展区块链。当我们“分片”以太坊的数据层时，网络上的验证者会分布在不同的小型网络上。然后，这些较小的网络会验证区块链上的各种交易。这有效地帮助增加了该链上的区块空间，从而增加了网络的整体吞吐量。
从底层来讲，整个 PoS 网络中的验证者只需要验证各个委员会的验证者验证过的签名，并不需要验证整个交易本身，后者由各个委员会的验证者来完成。
例如，如果网络上有 100K 个验证者，并且每个委员会有 100 个 1K 个验证者，那么只需要验证 100K 个签名，而不是验证这些验证者签名的所有区块。
共识
权益证明（PoS）链有助于区块链的模块化，因为它有一个非常简单但基础的原则。
在工作量证明 (PoW) 中，网络的安全性取决于矿工提供的计算硬件。硬件越复杂，就越有可能解决加密计算问题，从而帮助区块链保持活力。
然而，在权益证明中，安全性是用户决定锁定（或绑定）到网络的经济资本的一个因素。
调制器区块链设计的优势
模块化区块链的最大优势之一是它能够将各种任务拆分成多个部分。任务/职责的这种拆分有助于区块链在不影响安全性的情况下实现扩展。随着区块空间随着数据分片而增加，以及汇总引入可扩展性，区块链的整体吞吐量也会增加。
所有这一切都是通过 PoS 链实现的，与 PoW 链相比，PoS 链的进入门槛较低。
模块化区块链平台示例
正如上面所讨论的，以太坊 PoS 可能是模块化区块链的最大例子之一。另一个例子是 Celestia，一个相对较新的区块链。
以太坊如何在模块化环境中发挥作用？
以太坊可能是目前存在的模块化区块链的完美示例之一。虽然它目前遵循 PoW 共识机制，但当它在 2022 年底过渡到 PoS 时，它的目标是成为最具可扩展性、去中心化和高度安全的区块链之一。
以太坊 PoS 更可预测的未来是，随着越来越多的验证者加入网络，更大的集合将能够分布在不同的分片上。随着更多分片的引入，可以存储更多数据（即区块空间增加）——随着更多分片的引入，rollup 可以消耗更多数据。因此，以太坊吞吐量的影响将因两个分片的可用性和 rollup 的引入而加剧。
