Ponieważ coraz więcej osób i organizacji stosuje technologię blockchain, skalowalność stała się bardziej widoczna. Być może spotkałeś się z tym terminem jako największym problemem branży kryptograficznej.
Ale co dokładnie oznacza „skalowalność”, zwłaszcza w odniesieniu do technologii blockchain, i dlaczego ma to tak duże znaczenie?
Spis treści:
Czym jest skalowalność Blockchain?
„Skalowalność” odnosi się do zdolności systemu lub procesu do dalszego funkcjonowania pomimo zmian wolumenu lub skali. Podobnie skalowalność łańcucha bloków odnosi się do zdolności protokołu łańcucha bloków do dalszego optymalnego funkcjonowania — bez zwiększania kosztów — gdy jest więcej transakcji, danych i użytkowników.
Sugeruje Vitalik Buterin [PDF] że protokoły blockchain starają się być zdecentralizowane, bezpieczne i skalowalne, ale osiągają tylko dwie z tych właściwości. A najczęściej poświęcaną cechą jest skalowalność.
Kiedy łańcuch bloków nie jest skalowalny, przetwarza transakcje powoli, co może prowadzić do przeciążenia sieci (zaległości w płatnościach) i wyższych opłat. Tymczasem skalowalny łańcuch bloków może obsłużyć dużą liczbę transakcji na sekundę (TPS) bez spadku bezpieczeństwa, doświadczenia użytkownika i opłat lub podejmowania decyzji (osiągnięcie konsensusu z rozległą siecią podmiotów typu peer-to-peer).
Trzy kluczowe wskaźniki określają skalowalność protokołu blockchain:
Większość nowszych protokołów blockchain, takich jak Solana, jest bardziej skalowalna niż starsze protokoły, takie jak Bitcoin; jednakże zazwyczaj osiągają to kosztem słabszego systemu bezpieczeństwa lub większej centralizacji.
Aby łańcuchy bloków mogły wspierać ogromne gospodarki i bazy użytkowników, muszą być skalowalne. Ludzie nie przyjmą protokołów blockchain, jeśli są powolne i drogie, zwłaszcza że istnieją szybkie i tanie tradycyjne opcje. Na przykład szybciej i taniej jest płacić za pizzę za pomocą karty VISA niż za pomocą Bitcoina. Stąd znaczenie skalowalności blockchainu.
3 kluczowe metody skalowania Blockchain
Kilka protokołów blockchain zaimplementowało liczne techniki w celu poprawy opóźnień, przepustowości i kosztów bez poświęcania bezpieczeństwa i decentralizacji. Jednak żadne rozwiązanie nie było w stanie rozwiązać trylematu blockchain, zwłaszcza że wiele z nich poświęca decentralizacji lub bezpieczeństwa.
Źródło obrazu: Trikona/Shutterstock
W rezultacie protokoły blockchain zazwyczaj wykorzystują wiele rozwiązań w celu poprawy skalowalności blockchain.
Techniki te można podzielić na trzy szerokie rozwiązania.
1. Rozwiązania warstwy 1
W tym przypadku celem jest ulepszenie podstawowej sieci blockchain do obsługi zużytych transakcji. Może to obejmować rozwiązania takie jak zwiększanie bloków, skracanie czasu transakcji lub szybsze gromadzenie odpowiedzi w celu uzyskania konsensusu.
Rozwiązania warstwy 1 są wdrażane w łańcuchu, koncentrując się na ulepszaniu podstawowego protokołu blockchain bez angażowania jakiejkolwiek dodatkowej struktury. Zazwyczaj te ulepszenia są wprowadzane przy użyciu forka blockchain.
Na przykład Bitcoin aktywował Segregated Witness (SegWit) poprzez soft fork w 2017 roku. Ta zmiana zwiększyła limity rozmiaru bloku protokołu i wydajność transakcji. W tym samym roku hard fork doprowadził do powstania Bitcoin Cash (BCH), alternatywnego łańcucha bloków z większymi rozmiarami bloków, krótszymi czasami transakcji i niższymi opłatami transakcyjnymi.
Blockchain Ethereum również zakończył hard fork w 2022 roku. To zmieniło algorytm konsensusu protokołu z dowodu pracy na dowód stawki. Był to pierwszy etap wprowadzenia shardingu, który Buterin wierzy spowoduje dalsze skalowanie sieci.
Blockchain sharding jest rozwiązaniem warstwy 1, chociaż nie wymaga forka. Zamiast tego polega na podzieleniu sieci na mniejsze partycje — fragmenty — w celu rozproszenia i usprawnienia przetwarzania transakcji. Podczas gdy Ethereum zamierza wdrożyć sharding w 2023 roku, blockchain Zilliqa ma już cztery shardy, skracając czas transakcji, zmniejszając opłaty transakcyjne i poprawiając satysfakcję użytkowników.
2. Rozwiązania warstwy 2
W przeciwieństwie do rozwiązań warstwy 1 zaimplementowanych w głównym protokole blockchain, rozwiązania warstwy 2 zwiększają skalowalność łańcucha bloków poprzez przeniesienie niektórych transakcji lub procesów poza łańcuch. Są to struktury drugorzędne — kanały stanu i podsumowania — zbudowane w oparciu o podstawowy protokół blockchain w celu obsługi zwiększonych wolumenów transakcji.
- Kanały stanowe: dzięki kanałowi stanowemu dwie lub więcej stron może przeprowadzać transakcje szybko, poza łańcuchem, jednocześnie umożliwiając ostateczne rozliczenie transakcji w łańcuchu. Na przykład Lightning Network działa na bazie łańcucha bloków Bitcoin i umożliwia transakcje Bitcoinami poza głównym łańcuchem bloków. Za pomocą inteligentnych kontraktów transakcje są zamykane. Następnie transakcja i jej finalność są dodawane do podstawowego blockchainu, umożliwiając rozstrzygnięcie sporu i zamknięcie kanału. Innym przykładem kanału stanowego jest sieć Raiden zbudowana na Ethereum.
- Zbiorcze zestawienia: Tymczasem zestawienia — na przykład optymistyczne lub o zerowej wiedzy — wykonują transakcje poza łańcuchem, a następnie przesyłają dane transakcji lub dowód ważności do głównego protokołu blockchain, gdzie zostanie osiągnięty konsensus. Loopring i Aztec to dobre przykłady rollupów o zerowej wiedzy, podczas gdy Arbitrium One i Optimism to przykłady optymistycznych rollupów.
Ponadto istnieją inne różnice między łańcuchami bloków warstwy 1 i warstwy 2.
3. Nowe łańcuchy
Źródło obrazu: Ico Maker/Shutterstock
Można tworzyć różne formy nowych łańcuchów – łańcuchy boczne, łańcuchy plazmowe i łańcuchy Validium – w celu wspierania wydajnego przetwarzania transakcji. Na przykład Polygon to łańcuch boczny Ethereum z dostosowanymi specyfikacjami, aby spełnić określone potrzeby, ale nadal korzysta z solidnych podstaw Ethereum i na nich polega.
Chociaż rozwiązania te są czasami określane jako rozwiązania warstwy 2, są one dość różne. Rozwiązania warstwy 2 są rozszerzeniami swoich odpowiedników w warstwie 1 i zazwyczaj działają zgodnie z rdzeniem łańcucha bloków. Jednakże łańcuchy boczne, łańcuchy plazmowe i łańcuchy Validium są bardziej niezależnymi łańcuchami bloków z połączeniami z ich odpowiednikami w warstwie 1. Zwykle biorą odpowiedzialność za swoje bezpieczeństwo, algorytmy konsensusu lub parametry bloków.
Brak skalowalności Blockchain, brak masowego przyjęcia
Technologia Blockchain ma potencjał, aby zmienić świat, jaki znamy. Nie zmieni to jednak świata, jeśli skalowalność pozostanie ograniczeniem, ponieważ nie będzie masowej adopcji.
Od cyfryzacji aktywów po firmy wykorzystujące technologię blockchain do optymalizacji procesów, przyszłość technologii blockchain rysuje się w jasnych barwach, jeśli będzie można ją skalować w sposób zrównoważony bez poświęcania decentralizacji i bezpieczeństwa.