原文：https://polkadot.com/blog/understanding-modular-blockchains/
作者：Joey Prebys
編譯：OneBlock+
區塊鏈的建構方式有很多種，而不同的架構選擇會直接影響效能、可擴展性和開發者體驗。隨著產業的發展，單體區塊鏈和模組化區塊鏈這兩種架構逐漸成形。單體區塊鏈將所有核心功能整合在單一鏈中，而模組化區塊鏈則透過分散這些功能到專業化的層中來提升擴展性、專業化和啟動速度。這項轉變不僅是技術上的創新，更是對區塊鏈三難（去中心化、可擴展性和安全性）的有效回應。
Polkadot 從創立之初就採用了模組化設計，並透過其獨特的架構和工具推動了這一發展。本文將介紹模組化區塊鏈與單體區塊鏈的區別，還將探討Polkadot SDK和即將推出的JAM 升級如何進一步加速模組化區塊鏈的實現，幫助團隊更快速地啟動、更輕鬆地擴展，並以更大的靈活性進行構建。無論您是開發者、投資者，還是對Polkadot 感興趣的加密愛好者，了解這些架構模型對於評估未來的區塊鏈基礎設施至關重要。
區塊鏈設計的演變
在加密貨幣的早期，像Bitcoin 和Ethereum 這樣的單體區塊鏈設定了標準。這些網路將所有核心功能——執行、共識、數據可用性和結算—— 集中在單一鏈上處理。雖然這種捆綁設計簡單、明了且安全，但隨著需求的增長，它也帶來了顯著的可擴展性限制。
隨著加密貨幣的採用量激增，單體模型的限制逐漸顯現。為了應對這項挑戰，Layer 2 解決方案應運而生，透過將執行過程卸載到獨立的環境中，從而幫助以太坊擴展。然而，儘管Layer 2 解決了吞吐量問題，它們並未從根本上解決區塊鏈設計中的核心結構性權衡。
這就是模組化區塊鏈設計的關鍵所在—— 作為可擴展性與去中心化挑戰的長期解決方案。模組化架構並非透過在單體模型上堆疊更多層來擴展，而是透過將核心功能進行分離來優化。這不僅是一種擴展性上的變通方法，更是對區塊鏈三難問題（去中心化、可擴展性和安全性之間的平衡）的結構性回應。
每條主鏈都必須面對這種設計權衡。 Bitcoin傾向於去中心化和安全性，通常以犧牲可擴展性為代價；Ethereum雖然最初是單體的，但現在正在通過rollups 和分片等方式改造為模組化。但有一個網絡，Polkadot，從一開始就考慮到了模組化設計。它的白皮書於2016 年發布，並在2020 年主網啟動時，架構已經結構化，可以從根本上解決區塊鏈的三難困境。
什麼是模組化區塊鏈?
模組化區塊鏈是一種架構，其中核心責任被分離到不同的層，並且可以獨立管理。每一層專注於以下一個或多個核心功能：
執行：處理交易和智能合約的邏輯。
共識：確保網路達成一致，確認哪些是有效的交易。
資料可用性：確保交易資料可以被網路檢索並驗證。
結算：完成交易並將其最終錨定到基礎鏈上。
單體區塊鏈將這些功能集中在單一協定內處理，而模組化區塊鏈則透過解耦將其分佈到專門的組件或鏈上。
可以將模組化區塊鏈比喻為餐廳。單體區塊鏈像是一位廚師在小廚房裡同時做所有的事情：切菜、烹飪、擺盤和清潔—— 每次做一道菜。雖然當需求不高時這種方式是有效的，但它在擴展性上存在瓶頸。
而模組化區塊鏈更像是晚餐高峰期的米其林星級廚房。每位廚師負責一個特定的崗位，從調醬到擺盤，精確且有效率地完成各自的任務。由於每個環節都被專門化，廚房能夠接待更多的客人、處理更複雜的菜餚，並且保持高水準。
模組化執行的實際用例
Rollups 是模組化區塊鏈設計的典型例子。它們將執行從主鏈卸載，同時依賴主鏈的共識和結算來確保安全性。為了解決區塊鏈三難困境並實現擴展，以太坊已經開始透過rollups 和即將推出的分片路線圖採用模組化方法，但這是後期改造而非其原始架構的一部分。
相比之下，Polkadot 從一開始就考慮到了模組化。 Polkadot 中繼鏈處理共識和共享安全，而rollups（之前稱為平行鏈）則獨立管理執行層。
其他區塊鏈生態系統也在採納模組化設計，但各有不同的方法。 Celestia專注於數據可用性，作為其他區塊鏈的輕量級基礎層。 Cosmos支援透過IBC 協議連接的應用特定鏈，允許獨立鏈之間傳遞訊息和資產。 EigenDA是以太坊模組化堆疊中的一個新補充，專為rollups 提供去中心化的資料可用性。
儘管這些生態系統的實現方式各不相同，但它們都有一個共同的目標：透過專業化的組件來建立更具可擴展性和靈活性的基礎設施。
模組化的優勢：可擴展性、靈活性和上線速度
模組化不僅僅是可擴展性的解決方案；它是一種設計選擇，為開發者建立現實世界應用程式提供了更快速的啟動、更大的專業化空間和更多的靈活性。由於模組化區塊鏈將執行、共識和數據可用性分離，多個鏈或rollups 可以並行運行，每個鏈都可以針對特定功能或用例進行最佳化。
這意味著新團隊不必從零開始建立一個完整的區塊鏈系統，而可以專注於執行並連接共享的共識和資料層，這大大降低了啟動的複雜性和時間成本。
自2020 年模組化從理論變為現實以來，數千名新開發者加入了模組化區塊鏈生態系統。這是因為模組化網路讓開發者能夠跳過啟動鏈最困難的部分，專注於建立去中心化應用程式（dapps）。
像Polkadot SDK（前身為Substrate SDK）這樣的開放框架使得在鏈上建置變得更加容易。 SDK（軟體開發工具包）提供了一組預先建置的工具和模組，開發者可以利用這些工具快速組裝和客製化區塊鏈。在Polkadot 的案例中，SDK 提供了現成的執行、治理和互通性元件，團隊因此可以更快啟動，同時不犧牲彈性。
這種靈活性使模組化網路更加適應特定應用的需求。例如，區塊鏈遊戲平台可能優先考慮速度和低延遲；DeFi 協議可能需要自訂的費用邏輯或快速的最終性；而以身分為中心的鏈可能會專注於隱私和可審計性。在模組化系統中，開發者可以圍繞這些需求進行設計，選擇或建立最合適的工具，而不必擔心影響可擴展性或安全性。
結果是更快的創新回饋循環，實驗變得更容易，迭代更迅速，新想法可以在短時間內從概念轉化為最小可行產品（MVP）。
Polkadot：模組化區塊鏈的開創者
Polkadot 從一開始就考慮到了模組化，遠早於其成為區塊鏈設計的廣泛趨勢。在共同創立以太坊後，Gavin Wood 博士對以太坊在可擴展性和互通性方面的限制感到擔憂。當在基礎層解決這些挑戰的努力停滯不前，協議開始依賴Layer-2 等外部解決方案時，Gavin Wood 創立了Polkadot：一個旨在直接解決這些問題的異質多鏈框架。
Polkadot 的核心設計是Polkadot Chain（又稱中繼鏈），它提供共識和共享安全性，而專業化的rollups 則是獨立負責執行。這種模組化架構實現了平行交易處理和水平可擴展性，使網路能夠透過增加更多鏈來擴展，每條鏈都針對不同的用例進行最佳化。
Polkadot 最大的優勢之一是共享安全性。網路上的所有rollups 都受益於Polkadot Chain 的去中心化驗證者集——這些參與者負責驗證和完成整個系統的交易。這意味著，當rollup 將交易提交回Polkadot Chain 時，交易的最終性會迅速確認—— 即交易會快速確認並鎖定，無法逆轉，無需等待額外的確認或依賴外部基礎設施來確認交易的有效性。這一點與改造後的模組化系統不同，在這些系統中，交易通常需要額外的步驟或第三方工具才能被視為最終完成。
互通性對可擴展性和共享安全性同樣至關重要—— Polkadot 從一開始就將其作為核心功能。 Polkadot 上的rollups 可以透過XCM（跨共識訊息系統）無縫地進行通信，並且相互轉移資產，無需第三方橋樑或相容性工具。在Polkadot 上，應用程式和rollups 可以像在同一個網路中一樣進行通訊—— 無需切換平台、複製貼上訊息，甚至無需翻譯。一切從設計上就講同一種語言。
Polkadot 如何進一步推動模組化
Polkadot 的模組化設計不僅限於Polkadot Chain 和Rollups。 Polkadot SDK 為開發者提供了強大的工具包，用於建立自訂區塊鏈。從應用鏈和服務特定鏈到通用區塊鏈，同時也包含可重複使用的執行、治理和互通性模組。它的特別之處在於「鏈不可知」 的設計，開發者完全不必將自己的鏈與Polkadot 連接。
例如，Aleph Zero 是一個使用Polkadot SDK 建構的以隱私為中心的區塊鏈。它運行自己的獨立共識和基礎設施，雖然不依賴Polkadot Chain，但仍可以使用SDK 提供的模組化工具。這種靈活性展示了Polkadot 如何進一步推動模組化，使團隊能夠選擇建立快速、專業化的區塊鏈，這些區塊鏈可以與Polkadot 集成，或獨立存在。
Polkadot 正在透過即將推出的JAM 架構擴展其模組化願景，引入了一層新的垂直可擴展性。與水平可擴展性（透過增加更多並行鏈擴展）不同，垂直可擴展性則專注於在單一基礎上運行多個輕量級服務，而不影響效能或去中心化。
JAM 透過引入共享容器運行時使這一切成為可能。 Gavin Wood 博士將其形容為一朵花：花心是協調中心，統一網路的狀態，而花瓣則是支援模組化服務的核心—— 這些可以是智慧合約、dapp 環境、rollups 或全新的執行層。每個花瓣獨立運行，但在同一系統內平穩互操作。
這是一個重大進展。當其他生態系統仍在拼接rollups、排序器和資料層（通常伴隨著額外的複雜性和風險）時，Polkadot 正在建立一個統一的、面向服務的架構，其中執行、通訊和安全性從一開始就協調到位。 Polkadot 並非遵循模組化手冊，它正在撰寫模組化的新篇章。
總結：單體與模組化區塊鏈
單體區塊鏈將所有核心功能（執行、共識、數據可用性和結算）捆綁在單一鏈中。
模組化區塊鏈將這些功能分離到可以靈活組合的專業化層或系統中。
單體= 僵化，更難擴展，演變慢。
模組化= 靈活、可擴展，適應新用例。
以太坊正在透過rollups 和分片改造為模組化。
Polkadot 從第一天起就是模組化的，而且它仍在推動這一模型不斷前進。
結語：未來是模組化的
模組化區塊鏈不只是一種過渡趨勢，它們是Web3 基礎設施的未來。而Polkadot 從一開始就一直引領著這項轉變。
波卡的早期架構決策— 如將執行與共識分離，以及建構共享的原生安全性和互通性，如今在可擴展性、速度和創新方面至關重要。透過Polkadot SDK 和即將推出的JAM 架構，Polkadot 正在進一步推動模組化基礎設施：使開發者能夠更快構建，更深入定制，並在一個統一的、鏈不可知的系統內進行垂直擴展。
當產業的其他生態還在努力改造為模組化時，Polkadot 已經在建立下一步的解決方案了。
