Розробка рішень на модульному стеку (execution + DA + settlement)

Розробка модульного стеку (execution + DA + settlement)

Монолітний блокчейн робить все сам: виконує транзакції, забезпечує доступність даних, фіналізує стан. Модульний підхід розбиває ці функції між спеціалізованими шарами. Результат — екосистема, де можна вибирати компоненти як модулі: Celestia для DA, Ethereum для settlement, OP Stack або Arbitrum Orbit для execution. Це не теорія — так будуються десятки mainnet L2 та L3 у 2024–2025 році.

Типичний запит: «хочемо свій appchain з низькими комісіями і кастомною логікою, але з безпекою Ethereum». Це правильно сформульована задача, і модульний стек — правильна відповідь на неї.

Шари й їхні ролі

Execution Layer

Виконує транзакції, поддерживает стан. Це ваш ланцюг — зі своїми правилами, gas токеном, precompiles.

OP Stack (Optimism, Base, Zora) — найзрілніший фреймворк для Optimistic Rollup-based L2/L3. EVM-еквівалентність. op-geth + op-node + op-batcher + op-proposer.

Arbitrum Orbit — Arbitrum-based L2/L3. Підтримує Stylus (WASM смарт-контракти на Rust/C++). Більш гнучка кастомізація gas, permission models.

Polygon CDK — ZK-based chain development kit. zkEVM під капотом. Складніше в експлуатації, але ZK finality замість fraud window.

Sovereign rollup через Rollkit — execution layer з будь-яким execution environment, settlement у будь-якій ланцюзі (або без settlement взагалі). Максимальна гнучкість, мінімальна зрілість.

Data Availability Layer

Блоки повинні бути доступні для завантаження — інакше fraud proofs і state reconstruction неможливі. DA layer зберігає дані транзакцій (calldata або blobs).

Ethereum L1 (EIP-4844 blobs) — максимальна безпека, найвища вартість. Після EIP-4844: ~3–6 blobs на блок, кожен blob ~128KB, вартість blob gas відокремлена від execution gas. Blobs видаляються через ~18 днів, але commitment (KZG) залишається назавжди.

Celestia — спеціалізований DA layer. Data availability sampling (DAS): light nodes перевіряють доступність через випадкове семплювання, не завантажуючи весь блок. Вартість на порядки нижча ніж Ethereum blobs при порівняних security guarantees для більшості use cases.

EigenDA — DA layer поверх Ethereum через EigenLayer restaking. Економічна безпека від рестейкнутого ETH. Значно вища пропускна здатність ніж Ethereum L1 з вищими security гарантіями ніж Celestia (на сьогодні).

Avail — DA layer з data availability sampling, forkless upgrades. Гарна альтернатива Celestia.

Settlement Layer

Фіналізація: визначає, що є канонічним станом rollup. Обробляє withdrawals, вирішує спори.

Для більшості проектів — Ethereum mainnet через L1 bridge contract. Альтернатива для L3 — використовувати L2 як settlement layer (наприклад, Arbitrum One як settlement для Orbit chain).

Практична збірка: OP Stack + Celestia + Ethereum

Конкретна конфігурація, яку використовують у production.

Компоненти

[Users/Apps]
     ↓
[op-geth (execution)] ← кастомний EVM, ваші precompiles
     ↓
[op-node (rollup node)] ← derive chain state, communicate with L1
     ↓
[op-batcher] → [Celestia] ← публікує batch даних в Celestia
     ↓
[op-proposer] → [L1 Settlement Contract] ← публікує state roots на Ethereum

Настройка Celestia DA

// Celestia client для відправки blobs
import (
    "github.com/celestiaorg/celestia-node/api/rpc/client"
    "github.com/celestiaorg/celestia-openrpc/types/blob"
)

type CelestiaDA struct {
    client    *client.Client
    namespace blob.Namespace
}

func (c *CelestiaDA) Submit(ctx context.Context, data []byte) (uint64, error) {
    b, err := blob.NewBlob(0, c.namespace, data)
    if err != nil {
        return 0, fmt.Errorf("create blob: %w", err)
    }
    
    height, err := c.client.Blob.Submit(ctx, []*blob.Blob{b}, blob.DefaultGasPrice())
    if err != nil {
        return 0, fmt.Errorf("submit blob: %w", err)
    }
    
    return height, nil
}

func (c *CelestiaDA) Retrieve(ctx context.Context, height uint64) ([]byte, error) {
    blobs, err := c.client.Blob.GetAll(ctx, height, []blob.Namespace{c.namespace})
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    if len(blobs) == 0 {
        return nil, ErrBlobNotFound
    }
    return blobs[0].Data, nil
}

Namespace — 29-байтовий ідентифікатор вашого rollup у Celestia. Потрібно зарезервувати унікальний namespace до запуску.

Конфігурація op-batcher для Celestia

OP Stack batcher не має нативної підтримки Celestia — потрібен кастомний DA provider через AltDA (Alternative DA) інтерфейс:

// Реалізація AltDA provider для Celestia
type CelestiaAltDA struct {
    da *CelestiaDA
}

func (c *CelestiaAltDA) GetInput(ctx context.Context, commitment []byte) ([]byte, error) {
    // Decode commitment → Celestia block height + namespace
    height, err := decodeCommitment(commitment)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    return c.da.Retrieve(ctx, height)
}

func (c *CelestiaAltDA) SetInput(ctx context.Context, data []byte) ([]byte, error) {
    height, err := c.da.Submit(ctx, data)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    return encodeCommitment(height), nil
}

У конфігурації op-batcher:

[da]
type = "celestia"
rpc = "http://celestia-light-node:26658"
auth_token = "${CELESTIA_AUTH_TOKEN}"
namespace = "0x0000000000000000000000000000000000yournamespace"

L1 Settlement контракти

На Ethereum деплоятся два контракти:

OptimismPortal — входна/вихідна точка для cross-domain сообщений і withdrawals. Обробляє challenge window для Optimistic.

L2OutputOracle — зберігає state roots, запропоновані proposer. Це те, від чого залежить finality withdrawals.

// Спрощена схема interaction
contract L2OutputOracle {
    struct OutputProposal {
        bytes32 outputRoot;    // keccak256(state_root, msg_passer_storage_root, latest_block_hash)
        uint128 timestamp;
        uint128 l2BlockNumber;
    }
    
    OutputProposal[] public l2Outputs;
    address public proposer;
    uint256 public constant FINALIZATION_PERIOD = 7 days;
    
    function proposeL2Output(
        bytes32 _outputRoot,
        uint256 _l2BlockNumber,
        bytes32 _l1BlockHash,
        uint256 _l1BlockNumber
    ) external payable {
        require(msg.sender == proposer, "Not proposer");
        // Верифікуємо що l1BlockHash відповідає _l1BlockNumber
        require(blockhash(_l1BlockNumber) == _l1BlockHash, "Bad L1 block");
        
        l2Outputs.push(OutputProposal({
            outputRoot: _outputRoot,
            timestamp: uint128(block.timestamp),
            l2BlockNumber: uint128(_l2BlockNumber)
        }));
    }
}

Кастомізація execution layer

Custom precompiles

Precompiles — передкомпільовані контракти по фіксованих адресах з нативною реалізацією. Наприклад, додати BLS12-381 операції або кастомний хеш-алгоритм:

// У op-geth: додавання custom precompile
var CustomPrecompiles = map[common.Address]vm.PrecompiledContract{
    common.HexToAddress("0x0000000000000000000000000000000000000100"): &blsG1Add{},
    common.HexToAddress("0x0000000000000000000000000000000000000101"): &customHashFunction{},
}

type blsG1Add struct{}

func (c *blsG1Add) RequiredGas(input []byte) uint64 {
    return 500  // фіксована вартість
}

func (c *blsG1Add) Run(input []byte) ([]byte, error) {
    if len(input) != 128 {
        return nil, errors.New("invalid input length")
    }
    // BLS G1 point addition
    p1 := new(bls12381.G1Affine)
    p2 := new(bls12381.G1Affine)
    p1.Unmarshal(input[:64])
    p2.Unmarshal(input[64:])
    
    result := new(bls12381.G1Affine).Add(p1, p2)
    return result.Marshal(), nil
}

Gas token кастомізація

OP Stack підтримує Custom Gas Token — native gas token, відмінний від ETH. Це дозволяє використовувати ваш ERC-20 токен як gas.

Обмеження: custom gas token повинен бути задеплоєн на L1, мати стандартний ERC-20 інтерфейс і не мати transfer fees (rebasing/fee-on-transfer токени не підтримуються).

Fee структура й sequencer revenue

User Transaction Fee = (base_fee + priority_fee) × gas_used    [L2 execution cost]
                     + L1 data fee                              [cost of DA]

Sequencer Revenue = collected fees - DA costs - L1 costs

При використанні Celestia замість Ethereum для DA, L1 data fee знижується на 90–95% для більшості транзакцій. Це головний економічний аргумент.

Моніторинг модульного стеку

Мніторити потрібно всі три шари незалежно:

# Ключові метрики
execution_layer:
  - l2_block_time_seconds        # повинен бути стабільний
  - sequencer_queue_depth        # навантаження на sequencer
  - tx_pool_size                 # розмір mempool

da_layer:
  - celestia_blob_submission_latency_ms
  - celestia_blob_submission_cost_utia  # вартість в TIA
  - da_submission_failures_total

settlement_layer:
  - l1_output_proposal_delay_blocks  # proposer не відстає?
  - l1_finalization_pending_count    # withdrawals які чекають на finalization
  - l1_gas_price_gwei                # вартість proposer transactions

Alerting: якщо DA submission починає відставати від block production — це блокуюча проблема. Без DA блоки не верифіковні, а challengers не можуть отримати дані для fraud proof.

Декомпозиція за терміном

Критичний шлях — аудит bridge контрактів. Bridge — це де живуть реальні гроші користувачів, і саме тут більшість L2 знайшла критичні уязвимості. Економити на аудиті bridge не можна.

Итого: 16–23 тижні від старту до mainnet. Команда: 2–3 backend інженера з досвідом Go, 1 Solidity розробник, DevOps/інфраструктурний інженер.