Модульные сети или монолиты: куда движется архитектура Web3

Celestia концентрируется на консенсусе и доступности данных, а Ethereum постепенно превращается из монолитной сети в фундамент для роллапов и других внешних уровней исполнения.

Здесь важно не пытаться выбрать одну сеть только по числу транзакций в секунду. Такой показатель сам по себе почти ничего не говорит о том, где выполняются операции, где хранятся их данные и кто отвечает за окончательные расчеты. Чтобы сравнение было честным, давайте разберемся вместе: из каких функций состоит блокчейн, почему их разделение стало отдельным архитектурным направлением и какие компромиссы оно приносит.

Анатомия блокчейна: четыре работы, которые трудно делать одновременно

Блокчейн часто представляют единым цифровым пространством: пользователь отправляет транзакцию, майнер или валидатор проверяет ее, а сеть сохраняет результат. В реальности за этой простой схемой стоят как минимум четыре разные обязанности:

1. Исполнение — вычисление результата транзакций по правилам смарт-контрактов.

2. Расчеты — принятие окончательного результата, разрешение споров и фиксация состояния.

3. Консенсус — согласование порядка транзакций и общего состояния между независимыми узлами.

4. Доступность данных — возможность участников получить опубликованные блокчейном данные и проверить, что они действительно доступны.

Монолитный блокчейн выполняет все четыре функции внутри одной интегрированной архитектуры. Именно так начиналась история отрасли: основу такой модели заложил Биткоин, созданный в 2008 году, а к числу известных монолитных систем относят ранний Ethereum и Solana.

У такого устройства есть понятные преимущества. Все операции проходят через единый базовый слой, результат работы приложений легче проследить, а участникам не приходится собирать защищенную систему из нескольких независимых протоколов. Если сеть уже имеет большую базу валидаторов, устойчивый консенсус и узнаваемую безопасность, монолитная структура становится удобной средой для разработки.

Но по мере роста нагрузки отдельные функции начинают мешать друг другу. Представьте большой ресторан, где официанты принимают заказы, повара готовят, касса проводит оплату, а кладовщик выдает продукты — и все это находится в одном тесном зале. Можно расширить одно рабочее место, но рано или поздно узким станет весь зал. В блокчейне похожая связанность возникает между вычислениями, хранением данных, пропускной способностью и правилами консенсуса.

Если исполнение требует сложных вычислений, сеть должна принимать и сохранять связанные с ними данные. Если увеличивается доступный объем блоков, возрастает нагрузка на узлы, которые проверяют и хранят информацию. Повышение требований к оборудованию, в свою очередь, может затруднить вход новых участников. Один компонент словно тянет за собой остальные.

Модульная архитектура предлагает другой подход: не пытаться усилить каждую функцию внутри одного слоя, а поручить специализированную работу отдельным уровням. Один слой отвечает за доступность данных, другой — за исполнение, третий может обеспечивать расчеты. Связь между ними становится сложнее, зато компоненты можно развивать независимо и подбирать под конкретную задачу.

Это не означает, что монолитные сети устарели. Они по-прежнему удобны там, где нужна цельная среда с единой точкой взаимодействия. Модульность — не кнопка, после нажатия которой производительность автоматически вырастет, а способ распределить ограничения. Вопрос в том, готовы ли участники принять новые связи, интерфейсы и правила координации, которые появятся вместо одной общей системы.

Блокчейн — это не просто общий компьютер, а несколько разных обязанностей, которые можно поручить отдельным слоям.

Философия Celestia: базовый слой без собственного исполнения

Celestia изначально проектировалась как специализированный модульный блокчейн первого уровня. Вместо того чтобы самостоятельно исполнять все смарт-контракты, сеть сосредоточена на двух функциях:

• согласовании порядка данных и состояния;
• обеспечении доступности опубликованных блоков.

Исполнение передается внешним системам — прежде всего роллапам и специализированным блокчейнам приложений. Представьте, что обычный блокчейн похож на универсальный склад: там же принимают товар, проверяют накладные, ведут бухгалтерию и обслуживают посетителей. Celestia на специализированный логистический центр. Он отвечает за надежную приемку, хранение и доступность грузов, но не решает, что именно находится в каждом ящике и как магазин будет продавать товар.

Такое разделение меняет представление о базовом слое. В традиционной архитектуре базовый блокчейн не только делает данные доступными, но и непосредственно участвует в исполнении правил приложений. В модельной системе базовый уровень может обеспечивать консенсус и доступность данных, а прикладная логика работает отдельно. Поэтому Celestia нельзя рассматривать как более быструю копию Ethereum, просто устроенную немного иначе. Это другой тип базовой инфраструктуры.

У такого решения есть несколько потенциальных преимуществ. Роллап или блокчейн приложения может выбирать собственную среду исполнения и настраивать ее под задачи проекта, не конкурируя за каждый вычислительный ресурс с остальной сетью. Базовый слой при этом специализируется на работе, для которой создан. Кроме того, разные приложения получают возможность использовать общий механизм консенсуса и доступности данных, не создавая полностью независимую систему с нуля.

Однако специализация не отменяет обязанности — она перераспределяет их. Сеть Celestia может подтвердить, что блок данных опубликован и доступен участникам, но сама по себе не является универсальной средой исполнения пользовательского приложения. Проверять корректность переходов, разрешать споры и обеспечивать работу конкретной прикладной логики должна соответствующая система поверх базового слоя. Значит, архитектура приложения теперь состоит минимум из двух частей, и качество их соединения напрямую влияет на всю конструкцию.

В октябре 2022 года Celestia привлекла 55 миллионов долларов в раунде под руководством Bain Capital Crypto и Polychain Capital. Сам по себе раунд не доказывает техническое превосходство сети, но показывает, что модульная модель рассматривалась инвесторами как самостоятельное направление с собственной инфраструктурной ценностью, а не как временная оптимизация одной конкретной платформы.

Модульность не убирает сложность, а переносит ее с общего ядра на стыки между специализированными слоями.

Как Celestia проверяет данные без полной загрузки блока

Главная техническая особенность Celestia связана с доступностью данных. Здесь возникает закономерный вопрос: откуда легкий узел знает, что весь блок действительно опубликован, если не хочет загружать и проверять каждую часть информации?

Для этого Celestia использует выборку доступности данных — Data Availability Sampling, или DAS, — вместе с двумерным кодированием Рида — Соломона. Сначала данные организуются в двухмерной структуре, а затем кодируются с избыточностью. Дополнительные элементы дают возможность восстановить исходную информацию, даже если отдельные фрагменты не удалось получить сразу.

После этого легкий узел берет выборки из разных частей расширенного блока. Ему не нужно загружать весь объем: несколько точечных проверок позволяют обнаружить, что значительная часть данных отсутствует или недоступна. Благодаря избыточности отдельные фрагменты можно восстановить по другим частям структуры. В результате узел проверяет доступность данных без полного скачивания блока.

Это похоже на проверку большой посылки по контрольным наклейкам. Покупателю не нужно вскрывать коробку и пересчитывать все предметы, если на упаковке есть несколько независимых отметок, подтверждающих целостность отправления. При этом столь точная аналогия, конечно, не описывает всю математику, стоящую за кодированием и выборкой, но помогает уловить принцип: полное чтение заменяется проверяемыми фрагментами.

В инфраструктуре Celestia выделяют несколько типов узлов:

Такое распределение ролей важно для понимания сети. Легкий узел не становится полной копией каждого валидатора, но может самостоятельно участвовать в проверке доступности. При этом проект, которому нужно исполнять смарт-контракты, не получает автоматически полноценную среду исполнения только от наличия базового слоя Celestia. Между консенсусом, доступностью данных и прикладной логикой сохраняется четкая граница.

У DAS есть и своя цена. Кодирование добавляет избыточные данные, выборка требует координации, а разные узлы должны использовать совместимые правила проверки. Кроме того, доступность опубликованной информации — лишь одна часть безопасности. Она подтверждает, что данные можно получить, но не отвечает на все вопросы о правильности конкретного приложения.

Поэтому сравнивать Celestia и Ethereum только по принципу «у одной есть DAS, а у другой нет» было бы слишком грубо. Ethereum тоже развивает доступность данных в рамках Layer 2 и дорожной карты шардинга/Danksharding, просто архитектурно базовый слой Ethereum исторически включал больше функций и меняется в другом направлении.

Эволюция Ethereum: от монолитного гиганта к модульной экосистеме

Ethereum изначально создавался как монолитный блокчейн. Исполнение транзакций, расчеты, консенсус и доступность данных были тесно связаны внутри одной сети. Такой подход помог сформировать единую среду для смарт-контрактов и стал одной из причин появления большой экосистемы приложений.

Со временем стало ясно, что базовый слой не должен выполнять каждую прикладную операцию. Роллапы переносят исполнение части транзакций за пределы основного уровня, а Ethereum предоставляет им общую основу для консенсуса, расчетов и доступности данных. Вместе с развитием шардинга и Danksharding это постепенно превращает Ethereum в более модульную экосистему.

Важно не перепутать два утверждения. С одной стороны, Ethereum больше нельзя описывать только как полностью монолитный блокчейн, потому что Layer 2 переносят исполнениеную активность. С другой — нельзя сказать, что базовый Ethereum уже полностью превратился в узкоспециализированный слой. Переход происходит постепенно: основной протокол сохраняет ключевые обязанности, а прикладная нагрузка распределяется между дополнительными уровнями.

Сравнение Celestia и Ethereum удобно начать с распределения ролей:

Разница особенно заметна в подходе к расчетам. В монолитной модели базовый протокол непосредственно участвует в исполнении и завершении операций. В модульной системе часть работы выполняется на внешнем уровне, а базовый слой должен предоставить ему надежный способ опубликовать и подтвердить данные. При этом Ethereum и Celestia могут рассматриваться как разные способы построения нижнего уровня, а не как два одинаковых кандидата на место одной и той же универсальной платформы.

Например, роллапу нужны данные о транзакциях, доказательства их обработки и правила, по которым участники могут оспорить неправильный результат. Базовый слой должен гарантировать, что эти материалы опубликованы и доступны, а также что вокруг них существует общий консенсус. Но отвечать за бизнес-логику конкретного приложения должен сам роллап или его специализированная среда.

Именно здесь часто возникает недопонимание. Доступность данных не равна полной проверяемости приложения, а консенсус базового слоя не автоматически заменяет консенсус внутри каждой прикладной системы. Модульный стек похож на хорошо организованный ремонт: один человек отвечает за фундамент, другой за электрику, третий за отделку. Работа может быть эффективнее, но координация всех участников становится частью результата.

Для Ethereum такая эволюция означает не отказ от базового уровня, а пересмотр его роли. Вместо попытки сделать каждый блок удобным хранилищем и вычислительной средой для всех приложений сразу, сеть стремится предоставить надежный фундамент, поверх которого разные протоколы смогут выполнять более специализированные задачи. Это медленнее и сложнее, чем простое объявление новой функции, зато направление архитектурного движения становится другим.

Инженерные вызовы: что модульность отдает и что получает

Главный риск модульности — принять несколько отдельных механизмов за одну автоматически защищенную систему. Когда блокчейн был единым, участник мог относительно ясно видеть путь транзакции: исполнение, проверка, включение в блок, консенсус и сохранение данных происходили внутри одного протокола. Теперь между этими этапами могут находиться независимые уровни, команды разработчиков и правила взаимодействия.

Первая сложность — межслойная безопасность. Базовый слой может подтвердить, что данные доступны, но приложение должно само определить, были ли они обработаны по правильным правилам. Связь между роллапом и базовым слоем становится отдельным инженерным участком. Ошибка в интерфейсе или мостовом механизме способна повлиять на работу всей конструкции, даже если каждый отдельный слой формально работает правильно.

Вторая сложность — координация обновлений. В монолитном протоколе изменение правил обычно затрагивает общую среду, но участники работают с одной понятной версией сети. В модульной системе базовый слой, роллап, приложение и средства взаимодействия между ними могут обновляться в разное время. Совместимость версий становится не менее важной, чем корректность каждого отдельного изменения.

Третья сложность связана с пользовательским путем. Пользователю не хочется вручную разбираться, где была исполнена транзакция, на каком слое находятся ее данные и куда обращаться в случае спора. Техническая граница между уровнями должна быть скрыта понятным интерфейсом, иначе преимущества специализации не будут заметны. Хорошая модульная архитектура старается спрятать межслойную механику за простым действием — например, отправкой обычной транзакции.

Четвертый вызов — фрагментация. Несколько роллапов и специализированных блокчейнов могут использовать общий базовый слой, но при этом иметь разные правила, приложения и среды исполнения. Это открывает пространство для специализации, однако создает дополнительные границы для перемещения активов и взаимодействия между приложениями. Без надежных мостов и понятных стандартов экосистема рискует превратиться в набор изолированных комнат, каждая из которых работает по собственному расписанию.

Поэтому оценивать модульную сеть только по масштабируемости было бы ошибкой. Архитектура влияет сразу на несколько параметров:

• где находятся вычислительные операции;
• кто публикует и хранит данные;
• где принимается окончательное решение;
• как пользователь проверяет результат;
• что произойдет при сбое одного из слоев;
• насколько сложно перейти из одной прикладной среды в другую.

Точные значения TPS для Celestia и монолитных сетей в одинаковых реальных условиях нельзя привести без оговорок: пропускная способность модульной системы зависит от внешних роллапов, их реализации и распределения нагрузки. Сравнивать надо не только число операций, но и стоимость проверки, доступность данных для независимых участников, простоту подключения приложения и поведение системы при ошибках.

Для одного проекта модульный подход может оказаться естественным выбором: приложению нужна собственная среда исполнения, гибкая настройка и независимое масштабирование. Для другого важнее единая экосистема, в которой взаимодействие между контрактами происходит внутри знакомой среды. В таком случае монолитный базовый слой может оказаться практичнее, несмотря на более тесную связь всех функций.

Не стоит также считать, что разделение функций автоматически делает сеть более децентрализованной. Если для проверки данных требуется дорогое оборудование или доступ к узкому кругу специализированных посредников, преимущество специализации может быть достигнуто ценой усложнения участия. Доступность технологии важно оценивать вместе с тем, кто реально может ею пользоваться.

Модульная сеть становится масштабируемой не сама по себе, а только тогда, когда все ее слои согласованы и ошибка одного уровня не разрушает остальные.

Не замена, а смена архитектурного вопроса

Развитие Web3 постепенно уводит отрасль от идеи одного универсального блокчейна, который должен одинаково хорошо исполнять любые операции, хранить все данные и обслуживать все приложения. Монолиты не исчезают, но рядом с ними формируется более гибкий подход: консенсус, доступность данных, расчеты и исполнение можно рассматривать как отдельные элементы инфраструктуры.

Celestia показывает преимущество узкой специализации. Сеть не пытается конкурировать с Ethereum на поле универсального исполнения смарт-контрактов; она создает базовый слой, отвечающий за консенсус и доступность данных, а прикладную логику передает роллапам и блокчейнам приложений. Двумерное кодирование Рида — Соломона и DAS позволяют легким узлам проверять данные без загрузки полного блока.

Ethereum движется в похожем направлении, но проходит этот путь с другой стороны. Сеть начинала как монолитная система, а теперь использует Layer 2 и развивает доступность данных через шардинг и Danksharding. В результате Ethereum все чаще выглядит не как один большой исполнительный механизм, а как модульная экосистема с мощным базовым уровнем.

Поэтому вопрос «модульный или монолитный блокчейн — какой лучше?» не имеет универсального ответа. Монолит предлагает более цельный путь и меньше стыков между компонентами. Модульная конструкция дает больше свободы в распределении функций и потенциально позволяет независимо наращивать отдельные части системы, но требует надежных интерфейсов, ясных правил расчетов и продуманной межслойной безопасности.

Я бы не советовал искать одного победителя. Смотрите на архитектуру целиком: где исполняются операции, кто отвечает за доступность данных, где фиксируется окончательный результат, как устроена связь между слоями и что произойдет при сбое. Именно эти вопросы показывают реальную цену масштабируемости — и помогают не принять красивую схему за работающую систему.

Web3, скорее всего, будет развиваться не через полный отказ от монолитов, а через их сочетание со специализированными уровнями. Не переживайте, если после первого сравнения Celestia и Ethereum в голове пока остается много новых терминов: так бывает с любой архитектурой, где одна простая операция распределена между несколькими системами. Разобравшись с этими слоями по отдельности, вы уже гораздо лучше понимаете, куда и зачем движется современная блокчейн-инфраструктура.