Что такое масштабируемость в блокчейне? Простое объяснение

Поскольку все больше людей и организаций используют технологию блокчейна, масштабируемость становится все более заметной. Вероятно, вы сталкивались с этим термином как с самой большой проблемой криптоиндустрии.

Но что именно означает «масштабируемость», особенно в отношении технологии блокчейн, и почему это так важно?

Что такое масштабируемость блокчейна?

«Масштабируемость» означает способность системы или процесса продолжать функционировать, несмотря на изменения объема или масштаба. Аналогичным образом, масштабируемость блокчейна означает способность протокола блокчейна продолжать оптимально функционировать — без увеличения затрат — при наличии большего количества транзакций, данных и пользователей.

Виталик Бутерин предлагает [PDF] что протоколы блокчейна стремятся быть децентрализованными, безопасными и масштабируемыми, но они достигают только двух из этих свойств. И наиболее часто жертвуемой функцией является масштабируемость.

Когда блокчейн не масштабируем, он обрабатывает транзакции медленно, что может привести к перегрузке сети (отставанию платежей) и более высоким комиссиям. Между тем, масштабируемый блокчейн может обрабатывать большой объем транзакций в секунду (TPS) без снижения производительности. безопасность, пользовательский опыт и сборы или принятие решений (достижение консенсуса с обширной сетью одноранговых актеры).

Три ключевых показателя определяют масштабируемость протокола блокчейна:

1. Задержка: время, необходимое для трансляции транзакций узлам сети и сопоставления их ответов для достижения консенсуса, влияет на масштабируемость. Меньшая задержка приводит к более масштабируемой сети.
2. Пропускная способность: Масштабируемость протокола блокчейна также зависит от количества транзакций, которые он может обрабатывать в секунду. Более высокая пропускная способность приводит к более масштабируемой сети.
3. Расходы: Ресурсы (вычислительная мощность, пропускная способность и т. д.), необходимые для работы блокчейна, определяют его масштабируемость. Больше ресурсов будет означать более высокие сетевые стимулы, особенно для большего числа участников сети. Если стимулы не соизмеримы со стоимостью участия, участников сети может не быть.

Большинство новых протоколов блокчейна, таких как Solana, более масштабируемы, чем старые протоколы, такие как Биткойн; однако обычно они достигают этого за счет более слабой системы безопасности или большей централизации.

Чтобы блокчейны могли поддерживать огромные экономики и базы пользователей, они должны быть масштабируемыми. Люди не будут использовать протоколы блокчейна, если они медленные и дорогие, тем более, что существуют быстрые и дешевые традиционные варианты. Например, использовать VISA для оплаты пиццы быстрее и дешевле, чем использовать биткойны. Отсюда важность масштабируемости блокчейна.

3 ключевых метода масштабирования блокчейна

В нескольких протоколах блокчейна реализовано множество методов для улучшения задержки, пропускной способности и стоимости без ущерба для безопасности и децентрализации. Однако ни одно решение не смогло решить проблему. трилемма блокчейна, особенно потому, что некоторые из них жертвуют децентрализацией или безопасностью.

В результате протоколы блокчейна обычно используют несколько решений для улучшения масштабируемости блокчейна.

Эти методы можно разделить на три основных решения.

1. Решения уровня 1

Здесь цель состоит в том, чтобы улучшить первичную сеть блокчейна для обработки транзакций. Это может включать в себя такие решения, как увеличение размеров блоков, сокращение времени транзакций или более быстрое сопоставление ответов для достижения консенсуса.

Решения уровня 1 реализуются внутри цепочки с упором на улучшение основного протокола блокчейна без привлечения какой-либо вторичной структуры. Обычно эти улучшения осуществляются с помощью форка блокчейна.

Например, Биткойн активировал Segregated Witness (SegWit) посредством софт-форка в 2017 году. Это изменение увеличило ограничения размера блока протокола и эффективность транзакций. Позже в том же году хардфорк привел к созданию Биткойн Кэш (BCH), альтернативный блокчейн с большими размерами блоков, более коротким временем транзакций и более низкими комиссиями за транзакции.

Блокчейн Ethereum также завершил хардфорк в 2022 году. Это привело к переходу алгоритма консенсуса протокола с доказательство работы до доказательства доли. Это был первый этап внедрения шардинга, который Бутерин считает будет масштабировать сеть дальше.

Шардинг блокчейна является решением уровня 1, хотя для него не требуется форк. Вместо этого оно предполагает разделение сети на более мелкие разделы — сегменты — для распределения и улучшения обработки транзакций. Хотя Ethereum надеется внедрить шардинг где-то в 2023 году, блокчейн Zilliqa уже имеет четыре сегмента, что сокращает время транзакций, снижает комиссию за транзакции и повышает удовлетворенность пользователей.

2. Решения уровня 2

В отличие от решений уровня 1, реализованных на основе основного протокола блокчейна, решения уровня 2 повышают масштабируемость блокчейна за счет перемещения некоторых транзакций или процессов за пределы цепочки. Это вторичные структуры — каналы состояний и объединения — созданные на основе основного протокола блокчейна для обработки увеличенных объемов транзакций.

• Государственные каналы: Благодаря государственному каналу две или более стороны могут быстро совершать транзакции вне цепочки, при этом позволяя окончательность транзакции определяться в цепочке. Например, Сеть Молний работает поверх блокчейна Биткойн и позволяет проводить транзакции Биткойн за пределами основного блокчейна. С помощью смарт-контрактов транзакции блокируются. Затем транзакция и ее окончательность добавляются в основной блокчейн, что позволяет разрешать споры и закрывать канал. Еще одним примером государственного канала является сеть Raiden, построенная на Ethereum.
• Свернуть: Между тем, накопительные пакеты — например, оптимистические или с нулевым разглашением — выполняют транзакции вне цепочки, а затем отправить данные транзакции или подтверждение действительности в основной протокол блокчейна, где будет достигнут консенсус достиг. Loopring и Aztec являются хорошими примерами сверток с нулевым разглашением данных. Arbitrium One и оптимизм являются примерами оптимистичных сводок.

Кроме того, существуют и другие различия между блокчейнами уровня 1 и уровня 2.

3. Новые цепи

Различные формы новых цепочек — сайдчейны, плазменные цепи и цепочки Validium — могут быть созданы для повышения эффективности обработки транзакций. Например, Polygon — это сайдчейн Ethereum с настроенными спецификациями для удовлетворения конкретных потребностей, но он по-прежнему извлекает выгоду из надежной основы Ethereum и опирается на нее.

Хотя эти решения иногда называют решениями уровня 2, они совершенно разные. Решения уровня 2 являются расширениями своих аналогов уровня 1 и обычно функционируют в соответствии с основным блокчейном. Однако сайдчейны, плазменные цепи и цепи Validium являются более независимыми блокчейнами, связанными со своими аналогами уровня 1. Обычно они берут на себя ответственность за свою безопасность, алгоритмы консенсуса или параметры блоков.

Нет масштабируемости блокчейна, нет массового внедрения

Технология блокчейн может изменить мир, каким мы его знаем. Однако это не изменит мир, если масштабируемость останется ограничением, поскольку массового внедрения не будет.

Будущее — от оцифровки активов до компаний, использующих технологию блокчейна для оптимизации процессов. ярким для технологии блокчейна, если она сможет устойчиво масштабироваться, не жертвуя децентрализацией и безопасность.