Kryptowaluty przeszły długą drogę od wprowadzenia Bitcoina w 2008 roku. Jednak, jak pokazują dziesięciominutowe transakcje Bitcoinem czy wygórowane opłaty za gaz Ethereum, nie są one w stanie dorównać szybkości transakcji Visy ani całkowicie zastąpić walut fiducjarnych. W istocie problemy te wynikają z braku skalowalności – problemu, który mogłyby rozwiązać rozwiązania warstwy 2.
W tym artykule zbadano, dlaczego architektura blockchain z natury rzeczy stwarza problemy ze skalowalnością, a także trzy sposoby rozwiązania tej kwestii za pomocą rozwiązań warstwy 2.
Dlaczego skalowalność jest trudna
Architektury blockchain stoją przed wieloma wyzwaniami związanymi ze skalowalnością. W przeciwieństwie do tradycyjnych systemów płatności, nie opierają się one na scentralizowanym pośredniku, który może jednostronnie zatwierdzać transakcje, utrzymując jednocześnie tylko jedną bazę danych. Zamiast tego, opierają się na sieci węzłów i skomplikowanym systemie konsensusu, aby działać bez żadnego autorytetu – a to generuje dodatkowe koszty.
Do największych wyzwań należą:
- ZgodaWiele blockchainów wykorzystuje mechanizmy konsensusu, które celowo spowalniają proces transakcji, aby zapobiec oszustwom. Na przykład: algorytmy proof-of-work Dodanie bloku wymaga skomplikowanych obliczeń. Te złożone obliczenia zniechęcają hakerów do prób siłowego przeprowadzenia transakcji.
- WęzłyWiele blockchainów wymaga, aby każdy węzeł przechowywał kompletną replikę blockchaina, co z czasem, w miarę dodawania transakcji, może stać się zasobochłonne. Co więcej, blockchainy muszą propagować transakcje i bloki do każdego węzła w swojej sieci, co powoduje opóźnienia w sieci.
- BlokiBitcoin i inne blockchainy mają stały rozmiar bloku, co ogranicza liczbę transakcji na sekundę. Na przykład Bitcoin może przetwarzać około siedmiu transakcji na sekundę, znacznie mniej niż tradycyjne systemy płatności.
Wyzwania te stwarzają szereg problemów związanych ze skalowalnością:
- OgraniczeniaBlockchainy mają ograniczoną przepustowość transakcji i prędkość przetwarzania ze względu na mechanizm konsensusu i rozmiary bloków. Co więcej, wraz ze wzrostem liczby uczestników sieci, blockchainy mogą mieć trudności z zaspokojeniem popytu.
- Opłaty transakcyjneWysokie opłaty transakcyjne wynikające z trudnych mechanizmów konsensusu i innych czynników sprawiają, że realizacja transakcji jest dla użytkowników kosztowna, a ponadto utrudniają skalowanie technologii blockchain.
- Czas reakcjiProblemy ze skalowalnością mogą prowadzić do dłuższego czasu reakcji. Na przykład Bitcoin może przetwarzać tylko siedem transakcji na sekundę, co oznacza, że użytkownicy mogą musieć długo czekać, zanim transakcja zostanie oficjalnie zakończona. A przeciążone sieci z niewystarczającą liczbą węzłów mogą pogłębiać te problemy.
Wyzwania te tworzą tzw. trylogia blockchain – lub przekonanie, że zdecentralizowane sieci mogą zapewnić tylko dwie z trzech korzyści: decentralizację, bezpieczeństwo i skalowalność. Na przykład, poprawa skalowalności byłaby prosta, gdyby scentralizować mechanizm konsensusu lub nie martwić się o oszukańcze transakcje.
Jakie są rozwiązania warstwy 2?
Większość oprogramowania jest zbudowana warstwowo, podczas gdy aplikacje zazwyczaj opierają się na jednym fundamencie. Nic więc dziwnego, że blockchainy również są zbudowane warstwowo. Blockchainy warstwy 1, takie jak Bitcoin i Ethereum, stanowią fundament dla… Rozwiązania warstwy 2 i innych ekosystemach. Okazuje się, że te dodatkowe warstwy mogą mieć kluczowe znaczenie dla rozwiązania problemów ze skalowalnością.
Rozwiązania warstwy 2 działają na bazie protokołu blockchain, zwiększając skalowalność i wydajność. Na przykład sieć Lightning Network to druga warstwa dla Bitcoina, która wykorzystuje kanały mikropłatności do skalowania możliwości blockchaina w celu wydajniejszego (i bardziej ekonomicznego) przetwarzania transakcji, co pozwala na ograniczenie notorycznie powolnych transakcji Bitcoina.
Mimo to, wzrost popularności rozwiązań warstwy 2 nie oznacza, że nie podejmowano wysiłków na rzecz ulepszenia sieci warstwy 1. Na przykład, Ethereum 2.0 przeszli na wydajniejszy mechanizm konsensusu proof-of-stake (PoS), natomiast migracja z EVM do eWASM znacznie skróci czas transakcji poprzez kompilację kodu zamiast jego interpretowania w czasie rzeczywistym.
Rozwiązania warstwy 2 również wiążą się z pewnymi kompromisami. Choć mogą one poprawiać skalowalność, wiele z nich wiąże się z kompromisem w kwestii decentralizacji lub bezpieczeństwa. Dobra wiadomość jest jednak taka, że te rozwiązania są stale udoskonalane. Nowe podejścia zazwyczaj bardziej poprawiają skalowalność niż szkodzą pozostałym elementom trylematu blockchain.
Podejścia do skalowalności warstwy 2
Rozwiązania warstwy 2 wykorzystują kilka różnych strategii w celu poprawy skalowalności bazowego blockchaina poziomu 1. Ogólnie rzecz biorąc, strategie te można podzielić na trzy kategorie.
Zagnieżdżone łańcuchy bloków
Zagnieżdżone blockchainy mają relację rodzic-dziecko z blockchainem warstwy 1. Blockchain nadrzędny deleguje zadania do łańcuchów potomnych, które przetwarzają je i zwracają do blockchaina nadrzędnego po zakończeniu. Łańcuch nadrzędny jest zazwyczaj zaangażowany tylko w przypadku sporu transakcyjnego z wynikiem łańcucha potomnego.
Sieć OMG to jeden z najpopularniejszych zagnieżdżonych blockchainów. Łącząc transakcje Ethereum, kompresując je w jedną transakcję i weryfikując w zoptymalizowanym łańcuchu potomnym, sieć może przetwarzać tysiące transakcji na sekundę, zmniejszając koszty transakcyjne Ethereum o jedną trzecią i rozwiązując problemy ze skalowalnością.
Kanały państwowe
Kanały stanowe umożliwiają dwukierunkową komunikację między blockchainem a kanałem transakcji poza łańcuchem. W kanale poza łańcuchem uczestnicy mogą przeprowadzać nieograniczoną liczbę prywatnych transakcji, które tylko oni mogą obserwować. Po ich zakończeniu, końcowy stan transakcji jest rejestrowany w bazowym blockchainie warstwy 1.
Sieć Lightning Network to popularny przykład kanału stanowego zbudowanego na blockchainie Bitcoina. Kiedy chcesz dokonać transakcji lub serii transakcji, możesz wykorzystać sieć do dokonywania nieograniczonych płatności, które są realizowane natychmiastowo i po ułamku kosztów. Kiedy zdecydujesz się zamknąć kanał, wszystkie transakcje zostaną skonsolidowane i dodane do Bitcoina.
Łańcuchy boczne
Łańcuchy boczne to łańcuchy transakcyjne oparte na blockchainie, przeznaczone do dużych transakcji zbiorczych. Podczas gdy łańcuch główny zapewnia ogólne bezpieczeństwo i rozwiązuje spory, łańcuchy boczne posiadają niezależny mechanizm konsensusu zoptymalizowany pod kątem szybkości i skalowalności. Dwukierunkowe powiązanie gwarantuje brak ryzyka kontrahenta podczas korzystania z tych rozwiązań.
Na przykład Liquid Network to łańcuch boczny typu open source zbudowany na blockchainie Bitcoina. Podczas gdy Bitcoin ma dziesięciominutowy czas tworzenia bloku, czas odnajdywania bloku w Liquid wynosi zaledwie minutę, co oznacza, że do łańcucha bocznego można dodać dziesięć razy więcej bloków. Zamiast kopania w oparciu o proof-of-work, Liquid opiera się na szybkiej sieci operatorów weryfikujących transakcje.
Roll-Upy
Rollupy to rozwiązanie warstwy 2, które wykonuje obliczenia i przechowuje dane poza łańcuchem i przesyła jedynie ostateczny dowód do bazowego blockchaina warstwy 1. Dwa najpopularniejsze typy rollupów to zk-rollupy (z zerową wiedzą) i optymistyczne rollupy. Każdy z nich charakteryzuje się własnym zestawem kompromisów w zakresie szybkości, bezpieczeństwa i złożoności.
Na przykład, Optimistic Ethereum łączy wiele transakcji i wysyła jedynie podsumowanie do łańcucha głównego, co znacząco zwiększa przepustowość i znacząco obniża koszty. Część „optymizmu” zakłada, że wszystkie transakcje są ważne, chyba że zostaną zakwestionowane w określonym czasie, co stwarza okno na wykrywanie oszustw.
Strategie warstwy 1
Oprócz tych strategii warstwy 2, niektóre blockchainy warstwy 1 zaczynają wdrażać zmiany, aby samodzielnie zwiększyć wydajność. Na przykład, niektóre blockchainy przechodzą z mechanizmu konsensusu proof-of-work na proof-of-stake, aby zwiększyć szybkość transakcji poprzez redukcję narzutu obliczeniowego.
Sharding to kolejna strategia warstwy 1, która poprawia przepustowość. Dzieląc transakcje na małe zestawy, a następnie wykorzystując algorytm przetwarzania z podziałem poziomym do ich równoległego przetwarzania, blockchainy warstwy 1 mogą wydajniej radzić sobie z zaległościami bez konieczności wysyłania transakcji do dedykowanych rozwiązań warstwy 2.
Wyzwania i zagrożenia
Rozwiązania warstwy 2 pomagają zwiększyć skalowalność przepustowości, ale mogą również zwiększać ryzyko lub kompromitację w innych obszarach trilematu blockchain. Przed skorzystaniem z rozwiązania warstwy 2 należy poświęcić czas na zrozumienie jego działania i potencjalnych zagrożeń.
Oto niektóre wyzwania i zagrożenia, o których należy pamiętać:
- OchronaBezpieczeństwo rozwiązań warstwy 2 zależy od łańcucha głównego, co czyni je podatnymi na wszelkie problemy wpływające na łańcuch główny. Ponadto rozwiązania warstwy 2 wykorzystujące inteligentne kontrakty mogą wiązać się z potencjalnymi zagrożeniami bezpieczeństwa.
- ZłożonośćRozwiązania warstwy 2 dodają kolejną warstwę złożoności do blockchainów warstwy 1, co może zwiększyć podatność na błędy, wydłużyć czas rozwoju, zwiększyć koszty konserwacji i negatywnie wpłynąć na doświadczenia użytkowników.
- UtajenieRozwiązania warstwy 2 powinny zmniejszyć opóźnienie transakcji, ale konieczność uzgadniania transakcji z blockchainem warstwy 1 może zwiększyć opóźnienie w obie strony.
Bottom Line
Blockchainy obiecują zrewolucjonizować sektor finansowy, ale wiele z nich boryka się z ograniczeniami skalowalności. Na szczęście rozwiązania warstwy 2 mogą pomóc w rozwiązaniu tych problemów bez narażania integralności i historii działania bazowego blockchaina warstwy 1. Oczywiście, niektóre blockchainy warstwy 1 nadal wdrażają własne ulepszenia.
Jeśli handlujesz kryptowalutami, ZenLedger pomoże Ci zorganizować transakcje na czas rozliczeń podatkowych, obliczyć zysk lub stratę kapitałową oraz wygenerować niezbędne formularze podatkowe. Ponadto, nasze narzędzie do odzyskiwania strat podatkowych pomoże Ci zidentyfikować możliwości oszczędzania przez cały rok.
Powyższe informacje mają charakter wyłącznie informacyjny i nie należy ich interpretować jako porady profesjonalnej. Prosimy o zasięgnięcie niezależnej porady prawnej, finansowej, podatkowej lub innej, dostosowanej do Państwa konkretnej sytuacji.
