Kryptovalutaer har udviklet sig meget siden introduktionen af Bitcoin i 2008. Men som ti minutters Bitcoin-transaktioner eller ublu Ethereum-gasgebyrer kan bevidne, kan de ikke helt matche Visas transaktionshastigheder eller fuldstændigt erstatte fiat-valutaer. I bund og grund stammer disse problemer fra manglende skalerbarhed – et problem, som Layer 2-løsninger kunne løse.
Denne artikel undersøger, hvorfor blockchain-arkitektur i sagens natur introducerer skalerbarhedsproblemer, og tre måder, hvorpå Layer 2-løsninger kan løse dem.
Hvorfor skalerbarhed er svært
Blockchain-arkitekturer står over for adskillige skalerbarhedsudfordringer. I modsætning til traditionelle betalingssystemer er de ikke afhængige af en centraliseret mellemmand, der ensidigt kan godkende transaktioner, mens de kun vedligeholder en enkelt database. I stedet er de afhængige af et netværk af noder og et kompliceret konsensussystem for at fungere uden nogen autoritetsfigur – og det øger omkostningerne.
Nogle af de største udfordringer inkluderer:
- KonsensusMange blockchains bruger konsensusmekanismer, der bevidst bremser transaktionsprocessen for at forhindre svindel. For eksempel, proof-of-work-algoritmer kræver en vanskelig beregning at tilføje en blok. Disse komplekse beregninger afskrækker ondsindede aktører fra at forsøge at brute-forcere en transaktion.
- nodesMange blockchains kræver, at hver node lagrer en komplet kopi af blockchainen, hvilket kan blive ressourcekrævende over tid, efterhånden som transaktioner tilføjes. Derudover skal blockchains udbrede transaktioner og blokke til hver node i deres netværk, hvilket introducerer netværkslatenstid.
- BlocksBitcoin og andre blockchains har en fast blokstørrelse, hvilket begrænser antallet af transaktioner pr. sekund. For eksempel kan Bitcoin behandle omkring syv transaktioner pr. sekund, hvilket er betydeligt mindre end traditionelle betalingssystemer.
Disse udfordringer skaber adskillige skalerbarhedsproblemer:
- BegrænsningerBlockchains har begrænset transaktionsgennemstrømning og behandlingshastigheder takket være deres konsensusmekanisme og blokstørrelser. Desuden kan blockchains have svært ved at imødekomme efterspørgslen, efterhånden som antallet af netværksdeltagere stiger.
- transaktionsgebyrerHøje transaktionsgebyrer på grund af vanskelige konsensusmekanismer og andre faktorer gør det dyrt for brugerne at gennemføre transaktioner og hæmmer en blockchains evne til at skalere.
- SvartidProblemer med skalerbarhed kan føre til længere svartider. For eksempel kan Bitcoin kun behandle syv transaktioner i sekundet, hvilket betyder, at brugerne muligvis skal vente længe, før en transaktion officielt er gennemført. Og overbelastede netværk med et utilstrækkeligt antal noder kan forværre disse problemer.
Disse udfordringer skaber den såkaldte blockchain-trilemma – eller den opfattelse, at decentraliserede netværk kun kan give to ud af tre fordele vedrørende decentralisering, sikkerhed og skalerbarhed. For eksempel ville det være enkelt at forbedre skalerbarheden, hvis man centraliserede konsensusmekanismen eller ikke bekymrede sig om svigagtige transaktioner.
Hvad er Layer 2-løsninger?
Det meste software er bygget i lag, hvorimod applikationer generelt er bygget på et enkelt fundament. Så det burde ikke være overraskende, at blockchains også er lavet i lag. Lag 1-blockchains, som Bitcoin og Ethereum, danner et fundament for Layer 2-løsninger og andre økosystemer. Og det viser sig, at disse yderligere lag kan være afgørende for at løse skalerbarhedsproblemer.
Lag 2-løsninger fungerer oven på en underliggende blockchain-protokol for at forbedre skalerbarhed og effektivitet. For eksempel er Lightning Network et andet lag for Bitcoin, der bruger mikrobetalingskanaler til at skalere blockchainens evne til at håndtere transaktioner mere effektivt (og omkostningseffektivt), hvilket forbedrer Bitcoins notorisk langsomme transaktioner.
Når det er sagt, betyder fremkomsten af Layer 2-løsninger ikke, at der ikke har været bestræbelser på at forbedre Layer 1-netværk. For eksempel, Ethereum 2.0 er gået over til en mere effektiv proof-of-stake (PoS) konsensusmekanisme, mens migreringen fra EVM til eWASM dramatisk vil reducere transaktionstiderne ved at kompilere kode i stedet for at fortolke den i realtid.
Lag 2-løsninger har også deres egne kompromiser. Selvom de kan forbedre skalerbarheden, går mange løsninger på kompromis med decentralisering eller sikkerhed. Men den gode nyhed er, at disse løsninger er blevet støt forbedret. Nye tilgange har en tendens til at forbedre skalerbarheden mere end at skade de andre komponenter i blockchain-trilemmaet.
Skalerbarhedsmetoder på lag 2
Lag 2-løsninger bruger flere forskellige strategier til at forbedre skalerbarheden af deres underliggende niveau 1-blockchain. Men generelt falder disse strategier ind under tre kategorier.
Indlejrede Blockchains
Indlejrede blockchains har et parent-child-forhold til en Layer 1 blockchain. Parent blockchainen delegerer arbejde til child chains, der behandler arbejdet og returnerer det til parent blockchainen, når det er færdigt. Parent chainen er normalt kun involveret, når der er en transaktionstvist med resultatet af child chainen.
OMG-netværket er en af de mest populære indlejrede blockchains. Ved at samle Ethereum-transaktioner, komprimere dem til én transaktion og validere dem på en optimeret underkæde, kan netværket behandle tusindvis af transaktioner i sekundet, hvilket reducerer Ethereums transaktionsomkostninger med en tredjedel og løser dets skalerbarhedsproblemer.
Statlige kanaler
Tilstandskanaler åbner tovejskommunikation mellem en blockchain og en off-chain transaktionskanal. I off-chain kanalen kan deltagerne udføre et ubegrænset antal private transaktioner, som kun de kan observere. Når de er færdige, registreres transaktionens endelige tilstand i den underliggende Layer 1 blockchain.
Lightning Network er et populært eksempel på en tilstandskanal bygget på Bitcoin-blockchainen. Når du vil foretage en transaktion eller en række transaktioner, kan du udnytte netværket til at foretage ubegrænsede betalinger, der sker øjeblikkeligt og til en brøkdel af prisen. Når du beslutter dig for at lukke kanalen, konsolideres alle transaktionerne og føjes til Bitcoin.
sidekæder
Sidekæder er blockchain-tilstødende transaktionskæder til store batchtransaktioner. Mens hovedkæden opretholder den overordnede sikkerhed og løser tvister, har sidekæderne en uafhængig konsensusmekanisme, der er optimeret til hastighed og skalerbarhed. Og en tovejs-peg sikrer, at der ikke er nogen modpartsrisiko, når disse løsninger bruges.
For eksempel er Liquid Network en open source-sidekæde bygget på Bitcoins blockchain. Mens Bitcoin har en blokeringstid på ti minutter, er Liquids blokopdagelsestid kun et minut, hvilket betyder, at der kan tilføjes ti gange så mange blokke til sidekæden. I stedet for proof-of-work mining er Liquid afhængig af et hurtigt netværk af funktionærer til at verificere transaktioner.
Roll-ups
Roll-ups er en Layer 2-løsning, der udfører beregning og lagring off-chain og kun indsender det endelige bevis til den underliggende Layer 1-blockchain. De to mest populære typer roll-ups inkluderer zk-Roll-ups (zero knowledge) og optimistiske roll-ups. Og hver har sit eget sæt afvejninger for hastighed, sikkerhed og kompleksitet.
For eksempel samler Optimistic Ethereum flere transaktioner sammen og sender kun et resumé til mainchain, hvilket dramatisk forbedrer gennemløbshastigheden og sænker omkostningerne kraftigt. "Optimisme"-delen antager, at alle transaktioner er gyldige, medmindre de bliver anfægtet inden for en bestemt tidsramme, hvilket skaber et vindue til opdagelse af svindel.
Lag 1-strategier
Ud over disse lag 2-strategier begynder nogle lag 1-blockchains at implementere ændringer for at blive mere effektive på egen hånd. For eksempel overgår nogle blockchains fra en proof-of-work til en proof-of-stake-konsensusmekanisme for at forbedre transaktionshastighederne ved at reducere beregningsomkostninger.
Sharding er en anden Lag 1-strategi til at forbedre gennemløbshastigheden. Ved at opdele transaktioner i små sæt og derefter bruge en horisontal opdelingsbehandlingsalgoritme til at behandle dem parallelt, kan Lag 1-blockchains mere effektivt arbejde sig igennem deres backlogs uden at skulle sende transaktioner til dedikerede Lag 2-løsninger.
Udfordringer og risici
Lag 2-løsninger hjælper med at forbedre skalerbarheden af gennemløb, men kan også øge risikoen eller kompromittere andre områder af blockchain-trilemmaet. Før du bruger en lag 2-løsning, bør du tage dig tid til at forstå, hvordan den fungerer, og de potentielle risici, der er involveret.
Nogle udfordringer og risici, man skal huske på, omfatter:
- SikkerhedSikkerheden af Layer 2-løsninger afhænger af mainchainen, hvilket gør dem sårbare over for eventuelle problemer, der påvirker mainchainen. Derudover kan Layer 2-løsninger, der udnytter smarte kontrakter, have potentielle sikkerhedsrisici.
- KompleksitetLag 2-løsninger tilføjer endnu et lag af kompleksitet til lag 1-blockchains, hvilket kan øge overfladearealet for fejl, forlænge udviklingstidslinjer, øge vedligeholdelsesomkostninger og have en negativ indvirkning på brugeroplevelsen.
- LatencyLag 2-løsninger burde reducere transaktionslatens, men behovet for at afstemme transaktioner med en lag 1-blockchain kan øge latensen frem og tilbage.
The Bottom Line
Blockchains lover at revolutionere finansbranchen, men mange blockchains står over for iboende begrænsninger i skalerbarhed. Heldigvis kan Layer 2-løsninger hjælpe med at løse disse udfordringer uden at gå på kompromis med integriteten og resultaterne af den underliggende Layer 1-blockchain. Og selvfølgelig fortsætter nogle Layer 1-blockchains med at implementere deres egne forbedringer.
Hvis du handler med kryptoaktiver, kan ZenLedger hjælpe dig med at organisere dine transaktioner til skattetid, beregne din kapitalgevinst eller -tab og generere de nødvendige skatteformularer. Derudover kan vores værktøj til indsamling af skattetab hjælpe dig med at identificere muligheder for at spare op året rundt.
Ovenstående er kun til generel informationsformål og bør ikke tolkes som professionel rådgivning. Søg venligst uafhængig juridisk, finansiel, skattemæssig eller anden rådgivning, der er specifik for din særlige situation.
