Kryptovalutor har kommit långt sedan Bitcoin introducerades 2008. Men, vilket tiominuters Bitcoin-transaktioner eller orimliga Ethereum-gasavgifter kan vittna om, kan de inte riktigt matcha Visas transaktionshastigheter eller helt ersätta fiatvalutor. I grund och botten härrör dessa problem från bristande skalbarhet – ett problem som Layer 2-lösningar skulle kunna lösa.
Den här artikeln undersöker varför blockkedjearkitektur i sig medför skalbarhetsproblem och tre sätt som lager 2-lösningar kan åtgärda dem.
Varför skalbarhet är svårt
Blockkedjearkitekturer står inför flera skalbarhetsutmaningar. Till skillnad från traditionella betalningssystem förlitar de sig inte på en centraliserad mellanhand som ensidigt kan godkänna transaktioner samtidigt som de bara underhåller en enda databas. Istället förlitar de sig på ett nätverk av noder och ett komplicerat konsensussystem för att fungera utan någon auktoritetsfigur – och det ökar kostnaderna.
Några av de största utmaningarna inkluderar:
- KonsensusMånga blockkedjor använder konsensusmekanismer som avsiktligt saktar ner transaktionsprocessen för att förhindra bedrägerier. Till exempel, proof-of-work-algoritmer kräver en svår beräkning för att lägga till ett block. Dessa komplexa beräkningar avskräcker obehöriga aktörer från att försöka bruteforcera en transaktion.
- NodesMånga blockkedjor kräver att varje nod lagrar en komplett replika av blockkedjan, vilket kan bli resurskrävande med tiden allt eftersom transaktioner läggs till. Dessutom måste blockkedjor sprida transaktioner och block till varje nod i sitt nätverk, vilket introducerar nätverkslatens.
- BlockBitcoin och andra blockkedjor har en fast blockstorlek, vilket begränsar antalet transaktioner per sekund. Bitcoin kan till exempel behandla cirka sju transaktioner per sekund, betydligt färre än traditionella betalningssystem.
Dessa utmaningar skapar flera skalbarhetsproblem:
- BegränsningarBlockkedjor har begränsad transaktionskapacitet och bearbetningshastighet tack vare sin konsensusmekanism och blockstorlekar. Dessutom, i takt med att antalet nätverksdeltagare ökar, kan blockkedjor få svårt att möta efterfrågan.
- TransaktionsavgifterHöga transaktionsavgifter på grund av svåra konsensusmekanismer och andra faktorer gör det kostsamt för användare att slutföra transaktioner och hindrar en blockkedjas skalningsförmåga.
- SvarstiderSkalbarhetsproblem kan leda till längre svarstider. Bitcoin kan till exempel bara behandla sju transaktioner per sekund, vilket innebär att användare kan behöva vänta länge innan en transaktion officiellt är slutförd. Och överbelastade nätverk med ett otillräckligt antal noder kan förvärra dessa problem.
Dessa utmaningar skapar den s.k. blockchain-trilemma – eller tron att decentraliserade nätverk bara kan ge två av tre fördelar gällande decentralisering, säkerhet och skalbarhet. Till exempel skulle det vara enkelt att förbättra skalbarheten om man centraliserade konsensusmekanismen eller inte oroade sig för bedrägliga transaktioner.
Vad är Layer 2 Solutions?
De flesta programvaror är byggda i lager, medan applikationer generellt sett bygger på en enda grund. Så det borde inte vara förvånande att blockkedjor också är gjorda i lager. Lager 1-blockkedjor, som Bitcoin och Ethereum, utgör en grund för Lager 2-lösningar och andra ekosystem. Och det visar sig att dessa ytterligare lager kan vara avgörande för att hantera skalbarhetsproblem.
Lager 2-lösningar fungerar ovanpå ett underliggande blockkedjeprotokoll för att förbättra skalbarhet och effektivitet. Till exempel är Lightning Network ett andra lager för Bitcoin som använder mikrobetalningskanaler för att skala blockkedjans förmåga att hantera transaktioner mer effektivt (och kostnadseffektivt), vilket förbättrar Bitcoins notoriskt långsamma transaktioner.
Med det sagt betyder inte uppkomsten av lager 2-lösningar att det inte har gjorts ansträngningar för att förbättra lager 1-nätverk. Till exempel, Ethereum 2.0 övergått till en mer effektiv proof-of-stake (PoS) konsensusmekanism, medan migreringen från EVM till eWASM dramatiskt kommer att minska transaktionstiderna genom att kompilera kod snarare än att tolka den i realtid.
Lager 2-lösningar har också sina egna avvägningar. Även om de kan förbättra skalbarheten, kompromissar många lösningar med decentralisering eller säkerhet. Men den goda nyheten är att dessa lösningar stadigt har förbättrats. Nya tillvägagångssätt tenderar att förbättra skalbarheten mer än att skada de andra komponenterna i blockkedjetrilemmat.
Skalbarhetsmetoder för lager 2
Lager 2-lösningar använder flera olika strategier för att förbättra skalbarheten hos sin underliggande nivå 1-blockkedja. Men generellt sett faller dessa strategier under tre kategorier.
Kapslade blockkedjor
Kapslade blockkedjor har en förälder-barn-relation till en lager 1-blockkedja. Förälderblockkedjan delegerar arbete till underordnade kedjor som bearbetar arbetet och returnerar det till förälderblockkedjan när det är klart. Förälderkedjan är å sin sida vanligtvis bara involverad när det finns en transaktionstvist med resultatet av underordnade kedjan.
OMG-nätverket är en av de mest populära kapslade blockkedjorna. Genom att bunta ihop Ethereum-transaktioner, komprimera dem till en transaktion och validera dem på en optimerad underkedja kan nätverket behandla tusentals transaktioner per sekund, vilket minskar Ethereums transaktionskostnader med en tredjedel och åtgärdar dess skalbarhetsproblem.
Statliga kanaler
Tillståndskanaler öppnar tvåvägskommunikation mellan en blockkedja och en transaktionskanal utanför kedjan. I kanalen utanför kedjan kan deltagarna utföra ett obegränsat antal privata transaktioner som bara de kan observera. När de är klara registreras transaktionens slutliga tillstånd i den underliggande lager 1-blockkedjan.
Lightning Network är ett populärt exempel på en tillståndskanal byggd på Bitcoin-blockkedjan. När du vill göra en transaktion eller en serie transaktioner kan du utnyttja nätverket för att göra obegränsade betalningar som sker direkt och till en bråkdel av kostnaden. När du bestämmer dig för att stänga kanalen konsolideras alla transaktioner och läggs till Bitcoin.
sidokedjor
Sidokedjor är blockkedjor som är anslutna till blockkedjan för stora batchtransaktioner. Medan huvudkedjan upprätthåller den övergripande säkerheten och löser tvister, har sidokedjorna en oberoende konsensusmekanism optimerad för hastighet och skalbarhet. Och en tvåvägskoppling säkerställer att det inte finns någon motpartsrisk när man använder dessa lösningar.
Till exempel är Liquid Network en sidkedja med öppen källkod byggd på Bitcoins blockkedja. Medan Bitcoin har en blocktid på tio minuter, är Liquids blockupptäcktstid bara en minut, vilket innebär att tio gånger så många block kan läggas till sidkedjan. Istället för proof-of-work-utvinning förlitar sig Liquid på ett snabbt nätverk av funktionärer för att verifiera transaktioner.
Roll-Ups
Rollups är en Layer 2-lösning som utför beräkning och lagring utanför kedjan och endast skickar in det slutliga beviset till den underliggande Layer 1-blockkedjan. De två mest populära typerna av rollups inkluderar zk-Rollups (noll kunskap) och optimistiska rollups. Och var och en har sin egen uppsättning avvägningar vad gäller hastighet, säkerhet och komplexitet.
Till exempel paketerar Optimistic Ethereum flera transaktioner tillsammans och skickar bara en sammanfattning till huvudkedjan, vilket dramatiskt förbättrar genomströmningen och kraftigt sänker kostnaderna. "Optimism"-delen antar att alla transaktioner är giltiga om de inte ifrågasätts inom en viss tidsram, vilket skapar ett fönster för att upptäcka bedrägerier.
Nivå 1-strategier
Utöver dessa Layer 2-strategier börjar vissa Layer 1-blockkedjor implementera förändringar för att bli effektivare på egen hand. Till exempel övergår vissa blockkedjor från en proof-of-work-mekanism till en proof-of-stake-konsensusmekanism för att förbättra transaktionshastigheterna genom att minska beräkningskostnaderna.
Sharding är en annan Layer 1-strategi för att förbättra dataflödet. Genom att dela upp transaktioner i små uppsättningar och sedan använda en horisontell delad bearbetningsalgoritm för att bearbeta dem parallellt kan Layer 1-blockkedjor mer effektivt arbeta igenom sina eftersläpningar utan att behöva skicka transaktioner till dedikerade Layer 2-lösningar.
Utmaningar och risker
Lager 2-lösningar hjälper till att förbättra skalbarheten för dataflödet men kan också öka risken eller kompromettera andra områden i blockkedjetrilemmat. Innan du använder en lager 2-lösning, ta dig tid att förstå hur den fungerar och de potentiella riskerna.
Några utmaningar och risker att tänka på inkluderar:
- SäkerhetSäkerheten för Layer 2-lösningar beror på huvudkedjan, vilket gör dem sårbara för eventuella problem som påverkar huvudkedjan. Dessutom kan Layer 2-lösningar som utnyttjar smarta kontrakt ha potentiella säkerhetsrisker.
- KomplexitetLager 2-lösningar adderar ytterligare ett lager av komplexitet till lager 1-blockkedjor, vilket kan öka ytan för buggar, förlänga utvecklingstidslinjer, öka underhållskostnader och negativt påverka användarupplevelsen.
- LatensLager 2-lösningar bör minska transaktionslatensen, men behovet av att stämma av transaktioner med en lager 1-blockkedja kan öka latensen tur och retur.
The Bottom Line
Blockkedjor lovar att revolutionera finansbranschen, men många blockkedjor står inför inneboende skalbarhetsbegränsningar. Lyckligtvis kan Layer 2-lösningar hjälpa till att hantera dessa utmaningar utan att kompromissa med integriteten och meritlistan hos den underliggande Layer 1-blockkedjan. Och naturligtvis fortsätter vissa Layer 1-blockkedjor att implementera sina egna förbättringar.
Om du handlar med kryptotillgångar kan ZenLedger hjälpa dig att organisera dina transaktioner inför skattedeklarationen, beräkna din kapitalvinst eller kapitalförlust och generera nödvändiga skatteblanketter. Dessutom kan vårt verktyg för skatteförlustinsamling hjälpa dig att identifiera möjligheter att spara året runt.
Ovanstående är endast för allmän information och ska inte tolkas som professionell rådgivning. Vänligen sök oberoende juridisk, finansiell, skattemässig eller annan rådgivning som är specifik för din specifika situation.
