Le blockchain modulari sono specializzate nell'esecuzione di un'operazione specifica piuttosto che cercare di eseguire tutte le funzioni principali contemporaneamente. Il principio fondamentale è quello di disaggregare le funzioni blockchain in singoli moduli specializzati che svolgono molto bene un lavoro. Dunque le blockchain modulari rappresentano una nuova architettura per le blockchain dividendo le varie funzioni in componenti distinti, consentendo una maggiore flessibilità e scalabilità. Sostanzialmente la modularità consiste nel costruire un sistema che sia più efficiente della somma delle sue singole parti. 

Vediamo i vari moduli e facciamo riferimenti a progetti specifici:

Come si evince, il design modulare della blockchain separa le funzioni chiave (disponibilità e consenso dei dati, sequencing ed esecuzione) in parti specializzate per creare il design blockchain più scalabile ed efficiente possibile. Dunque una blockchain modulare costituita da parti specializzate in una certa funzione rende meglio di una che cerca di fare tutto. 

L'obiettivo del livello DA (Data Availability) è quello di verificare in modo sicuro che i dati di un determinato blocco siano stati pubblicati correttamente nella rete e siano accessibili da tutti i partecipanti alla rete. La verificabilità è uno dei principali vantaggi dell'utilizzo delle blockchain per qualsiasi transazione. La disponibilità dei dati è fondamentale per verificare se i dati sono stati pubblicati o meno e sono accessibili da ogni nodo della rete.

DATA AVAILABILITY

Man mano che gli utenti eseguono le transazioni e i sequencer di rollup raggruppano queste transazioni in singoli blocchi, inizia il processo di verifica del livello DA. Una volta completata la verifica, il blocco viene aggiunto alla catena. Il lancio di Celestia (su Cosmos) nel novembre 2023 ha inaugurato l'importanza di queste soluzioni. Sebbene l'aggiornamento Dencun abbia permesso l'utilizzo di Ethereum per DA con blobspace (una soluzione di archiviazione dei dati), le limitazioni di blobspace sono più restrittive rispetto all'utilizzo di una soluzione altDA. Tuttavia, va notato che la pubblicazione di dati direttamente su Ethereum L1 raggiunge il massimo livello di sicurezza e decentralizzazione, a differenza di soluzioni quali Celestia.

Celestia, utilizzata già da molte chains (tra cui il layer2 Manta), si concentra esclusivamente sull'ordinazione delle transazioni e sulla messa a disposizione dei dati delle transazioni. Piuttosto che concentrarsi sull'esecuzione degli smart contract, Celestia immagazzina dati ed esternalizza l'esecuzione ai rollup, questo permette di scalare i network che la utilizzano. 

Celestia utilizza il Data Availability Sampling (DAS) costituito da nodi leggeri che verificano i dati senza dover scaricare interi blocchi. Avail, simile a Celestia, utilizzerà KZG, la codifica di cancellazione e le prove di validità per DA matematiche, insieme al campionamento "light" della disponibilità dei dati dei client. Avail supporta anche altri due prodotti, Nexus e Fusion, che garantiranno liquidità cross-chain, nonché la sicurezza multi-token condivisa.

Altri DA sono Near, EigenDA e Zero Gravity.

EXECUTION LAYER

L'execution (noto anche come Virtual Machine Layer) fa parte dello stack blockchain modulare specializzato nell'elaborazione e nell'esecuzione di contratti e transazioni smart.

La più importante delle VM è l'EVM, la macchina virtuale che alimenta Ethereum e tutte le altre chains EVM. Quest'ultimo ha dominato il panorama delle macchine virtuali, fungendo da spina dorsale per innumerevoli applicazioni decentralizzate, tuttavia ci sarà un nuovo competitor chiamato "altVM" o "next-gen VM" nello spazio modulare. Gli ambienti di esecuzione ad alte prestazioni, sicuri e parallelizzati diventeranno lo standard man mano che i rollup e le applicazioni mireranno sempre più a ridurre la congestione e a operare in ambienti ad alta velocità effettiva.

Una delle più grandi innovazioni delle altVM è l'idea dell'esecuzione parallela, ad esempio la differenza tra Ethereum e Solana Virtual Machine (SVM) è che quest'ultima offre un'esecuzione parallela (più transazioni contemporaneamente), invece su Ethereum sono sequenziali.

All'interno dell'EVM, c'è un'unica commissione sul gas per tutte le transazioni, indipendentemente dal tipo di transazione e questa tende ad aumentare all'aumentare delle transazioni quindi della congestione della rete (affinchè una transazione sia validata velocemente, bisogna pagare di più per avere la priorità).

Gli ambienti di esecuzione attualmente degni di nota sono:

Web Assembly (Wasm) di Fluent Labs

FuelVM di Fuel Labs

MoveVM di Movement Labs e Lumio

La LinuxVM di Cartesi

CairoVM di StarkWare (Starknet/Starkex)

SolanaVM (SVM) di Eclipse

zkVM da RiscZero

Questi team stanno creando rollup usando altVMs per aumentare la velocità effettiva e la sicurezza a livello di esecuzione. 

SCALARE ALL'INFINITO

Attualmente stiamo assistendo a Layer2 e a molte delle tradizionali chains "monolitiche" che si stanno spostando verso la scalabilità tramite un approccio più modulare. I vari Layer3 di Arbitrum, Fractal Scaling di Starknet, Op Stack per Optimism ma anche Avalanche ha delle subnet (per scalare parallelamente potenzialmente all'infinito). Si parla della necessità di scalare Solana con i rollup. Dymension e Initia sono Layer1 a sé stanti con rollup costruiti sopra di loro (ad esempio Nim Network per Dymension). Tuttavia, nel prossimo futuro molti rollup si stabilizzeranno direttamente su Celestia, così come altri Layer1 lanceranno i propri framework di rollup per scalare una singola macchina a stati in modo decentralizzato.

INTEROPERABILITA' CROSS CHAIN E SHARED SEQUENCER

Il toolkit modulare rende abbastanza semplice il lancio e la personalizzazione delle blockchain. Ad esempio, i fornitori di rollup-as-a-service (RaaS) come Altlayer, Caldera, Conduit insieme a framework di rollup come Initia e Dymension, stanno facilitando le implementazioni di rollup in pochi minuti tramite interfacce no-code. Tuttavia, con tutte queste nuove chains la liquidità viene dispersa e frammentata. La liquidità frammentata provoca slippage sul bridging e sugli swap. 

A questo proposito, esistono diversi protocolli di interoperabilità che aprono la strada alla continua espansione di catene come Hyperlane, costruendo un framework di interoperabilità permissionless. Ovviamente bridge noti quali Wormhole, LayerZero, DeBridge, Jumper, Bungee, etc Senza scordarci di Union Build, focalizzata sull'interoperabilità dei client zk-light, Omni Network con lo standard Open Liquidity Network, Mitosis per la liquidità e Catalyst con gli AMM. L'interoperabilità completa lo stack modulare e consente l'unificazione dell'ecosistema modulare in un mondo di rollup.