TL;DR
Obliba krypto a blockchain exponenciálně roste, stejně jako počet uživatelů a transakcí. I když je snadné vidět, jak revoluční blockchain je, škálovatelnost – schopnost systému růst a zároveň vyhovět rostoucí poptávce – byla vždy výzvou. Veřejné blockchainové sítě, které jsou vysoce decentralizované a bezpečné, často bojují o dosažení vysoké propustnosti.
Toto je často popisováno jako Blockchain Trilemma, které říká, že je prakticky nemožné, aby decentralizovaný systém současně dosahoval stejně vysoké úrovně decentralizace, bezpečnosti a škálovatelnosti. Reálně mohou blockchainové sítě mít pouze dva ze tří faktorů.
Naštěstí však tisíce nadšenců a odborníků pracují na škálovacích řešeních. Některá z těchto řešení jsou navržena tak, aby vyladila architekturu hlavního blockchainu (vrstva 1), zatímco jiná se zaměřují na protokoly vrstvy 2, které fungují nad základní sítí.
Úvod
S velkým množstvím blockchainů a kryptoměn, které jsou k dispozici, možná nevíte, zda používáte řetězec vrstvy 1 nebo vrstvy 2. Skrytí složitosti blockchainu má své výhody, ale stojí za to pochopit systém, do kterého investujete nebo jej používáte. V tomto článku pochopíte rozdíly mezi blockchainy vrstvy 1 a 2 a různými řešeními škálovatelnosti.
Co je blockchain vrstva 1 vs. vrstva 2?
Termín Layer 1 odkazuje na základní úroveň blockchainové architektury. Je to hlavní struktura blockchainové sítě. Bitcoin, Ethereum a BNB Chain jsou příklady blockchainů vrstvy 1. Vrstva 2 odkazuje na sítě postavené na jiných blockchainech. Pokud je tedy bitcoin vrstvou 1, Lightning Network, která na ní běží, je příkladem vrstvy 2.
Zlepšení škálovatelnosti blockchainové sítě lze kategorizovat do řešení vrstvy 1 a vrstvy 2. Řešení vrstvy 1 přímo změní pravidla a mechanismy původního blockchainu. Řešení vrstvy 2 bude využívat externí paralelní síť pro usnadnění transakcí mimo hlavní řetězec.
Proč je škálovatelnost blockchainu důležitá?
Představte si novou dálnici, která se staví mezi velkým městem a jeho rychle rostoucím předměstím. Vzhledem k tomu, že objem dopravy projíždějící dálnicí narůstá a kongesce se stávají běžnými – zejména během dopravních špiček – může se průměrná doba jízdy z bodu A do bodu B výrazně prodloužit. Není divu, vzhledem k tomu, že silniční infrastruktura má omezenou kapacitu a poptávka neustále roste.
Co mohou nyní úřady udělat, aby pomohly většímu počtu dojíždějících cestovat po této trase rychleji? Jedním z řešení by bylo zlepšit samotnou dálnici přidáním dalších pruhů na každou stranu silnice. To však není vždy praktické, protože jde o drahé řešení, které by způsobilo značné potíže těm, kteří již dálnici používají. Alternativou je být kreativní a zvážit různé přístupy, které nejsou spojeny s prováděním změn v základní infrastruktuře, jako je budování dalších obslužných komunikací nebo dokonce spuštění lehké železniční tranzitní linky podél dálnice.
Ve světě technologie blockchain by primární dálnicí byla vrstva 1 (hlavní síť), zatímco další obslužné komunikace by byla řešení vrstvy 2 (sekundární síť pro zlepšení celkové kapacity).
Bitcoin, Ethereum a Polkadot jsou všechny považovány za blockchainy vrstvy 1. Jsou to blockchainy základní vrstvy, které zpracovávají a zaznamenávají transakce pro své příslušné ekosystémy, s nativní kryptoměnou – obvykle používanou k placení poplatků a poskytování širšího využití. Polygon je jedním z příkladů řešení škálování vrstvy 2 pro Ethereum. Síť Polygon pravidelně posílá kontrolní body do hlavní sítě Ethereum, aby ji aktualizovala o svém stavu.
Schopnost propustnosti je zásadním prvkem blockchainu. Je to měřítko rychlosti a efektivity, které ukazuje, kolik transakcí lze zpracovat a zaznamenat v určitém časovém rámci. Jak se počet uživatelů zvyšuje a počet simultánních transakcí stoupá, blockchain vrstvy 1 se může stát pomalým a nákladným. To platí zejména pro blockchainy vrstvy 1, které používají mechanismus Proof of Work na rozdíl od Proof of Stake.
Aktuální problémy vrstvy 1
Bitcoin a Ethereum jsou dobrými příklady sítí vrstvy 1 s problémy se škálováním. Oba zajišťují síť prostřednictvím modelu distribuovaného konsenzu. To znamená, že všechny transakce jsou před ověřením ověřeny více uzly. Takzvané těžební uzly soutěží o vyřešení složitého výpočetního rébusu a úspěšní těžaři jsou odměněni v nativní kryptoměně sítě.
Jinými slovy, všechny transakce vyžadují před potvrzením nezávislé ověření několika uzlů. Jedná se o efektivní způsob protokolování a zaznamenávání správných, ověřených dat do blockchainu a zároveň zmírňuje riziko útoku špatných aktérů. Jakmile však máte síť tak populární jako Ethereum nebo Bitcoin, poptávka po propustnosti se stává stále větším problémem. V době přetížení sítě budou uživatelé čelit pomalejším dobám potvrzení a vyšším transakčním poplatkům.
Jak fungují řešení škálování vrstvy 1?
Pro blockchainy vrstvy 1 je k dispozici několik možností, které mohou zvýšit propustnost a celkovou kapacitu sítě. V případě blockchainů využívajících Proof of Work by přechod na Proof of Stake mohl být možností, jak zvýšit počet transakcí za sekundu (TPS) a zároveň snížit poplatky za zpracování. Přesto existují v kryptokomunitě smíšené názory na výhody a dlouhodobé důsledky Proof of Stake.
Řešení škálování na sítích vrstvy 1 obvykle zavádí vývojový tým projektu. V závislosti na řešení bude komunita muset síť hard fork nebo soft fork. Některé malé změny jsou zpětně kompatibilní, jako je aktualizace SegWit bitcoinů.
Větší změny, jako je zvýšení velikosti bloku bitcoinu na 8 MB, vyžadují hard fork. Tím se vytvoří dvě verze blockchainu, jedna s aktualizací a jedna bez. Další možností, jak zvýšit propustnost sítě, je sharding. To rozděluje operace blockchainu na několik menších částí, které mohou zpracovávat data současně, nikoli postupně.
Jak fungují řešení škálování vrstvy 2?
Jak již bylo uvedeno, řešení vrstvy 2 spoléhají na sekundární sítě, které fungují paralelně nebo nezávisle na hlavním řetězci.
Souhrny
Souhrny s nulovými znalostmi (nejběžnější druh) sdružují transakce na 2. vrstvě mimo řetězec a předkládají je jako jednu transakci v hlavním řetězci. Tyto systémy používají důkazy platnosti ke kontrole integrity transakcí. Aktiva jsou držena v původním řetězci s překlenovací inteligentní smlouvou a inteligentní smlouva potvrzuje, že souhrn funguje tak, jak bylo zamýšleno. To poskytuje zabezpečení původní sítě s výhodami méně náročného souhrnu.
Postranní řetězce
Sidechainy jsou nezávislé blockchainové sítě s vlastními sadami validátorů. To znamená, že překlenovací inteligentní smlouva na hlavním řetězci neověřuje platnost sítě vedlejšího řetězce. Proto musíte věřit, že postranní řetězec funguje správně, protože je schopen ovládat aktiva na původním řetězci.
Státní kanály
Stavový kanál je obousměrné komunikační prostředí mezi transakčními stranami. Strany uzavřou část základního blockchainu a připojí jej k mimořetězcovému transakčnímu kanálu. To se obvykle děje prostřednictvím předem dohodnuté chytré smlouvy nebo vícenásobného podpisu. Strany poté provedou transakci nebo dávku transakcí mimo řetězec, aniž by okamžitě předaly data o transakci do podkladové distribuované účetní knihy (tj. hlavního řetězce). Jakmile jsou všechny transakce v sadě dokončeny, je konečný „stav“ kanálu vysílán do blockchainu za účelem ověření. Tento mechanismus umožňuje zlepšit rychlost transakcí a zvyšuje celkovou kapacitu sítě. Řešení jako Bitcoin Lightning Network a Ethereum's Raiden fungují na základě státních kanálů.
Vnořené blockchainy
Toto řešení se opírá o sadu sekundárních řetězců, které jsou umístěny na vrcholu hlavního, „rodičovského“ blockchainu. Vnořené blockchainy fungují podle pravidel a parametrů nastavených nadřazeným řetězcem. Hlavní řetězec se nepodílí na provádění transakcí a jeho role je v případě potřeby omezena na řešení sporů. Každodenní práce je delegována na „podřízené“ řetězce, které po dokončení mimo hlavní řetězec vracejí zpracované transakce do hlavního řetězce. Plazmový projekt OmiseGO je instancí vnořeného blockchain řešení na vrstvě 2.
Omezení řešení škálování vrstvy 1 a 2
Řešení na 1. i 2. vrstvě mají jedinečné výhody a nevýhody. Práce s vrstvou 1 může poskytnout nejúčinnější řešení pro rozsáhlá vylepšení protokolu. To však také znamená, že validátoři musí být přesvědčeni, aby přijali změny prostřednictvím hard forku.
Jedním z možných příkladů, kdy to validátoři nemusí chtít udělat, je změna z Proof of Work na Proof of Stake. Těžaři tímto přechodem na efektivnější systém přijdou o příjem, což je odrazuje od zlepšování škálovatelnosti.
Vrstva 2 poskytuje mnohem rychlejší způsob, jak zlepšit škálovatelnost. V závislosti na použité metodě však můžete ztratit velkou část zabezpečení původního blockchainu. Uživatelé důvěřují sítím, jako je Ethereum a Bitcoin, pro jejich odolnost a dosavadní bezpečnost. Odebráním aspektů z vrstvy 1 se často musíte spolehnout na tým a síť vrstvy 2, pokud jde o efektivitu a bezpečnost.
Co bude dál po vrstvě 1 a vrstvě 2?
Jednou z klíčových otázek je, zda vůbec budeme potřebovat řešení vrstvy 2, protože vrstvy 1 budou škálovatelnější. Stávající blockchainy zaznamenaly zlepšení a nové sítě jsou již vytvářeny s dobrou škálovatelností. Bude však trvat dlouho, než hlavní systémy zlepší svou škálovatelnost, a to není zaručeno. Nejpravděpodobnější možností je, že se vrstva 1 zaměří na zabezpečení a umožní sítím na druhé vrstvě přizpůsobit své služby konkrétním případům použití.
V blízké budoucnosti je velká šance, že velké řetězce jako Ethereum budou stále dominovat díky své velké komunitě uživatelů a vývojářů. Jeho velká, decentralizovaná sada validátorů a důvěryhodná pověst však vytváří pevný základ pro cílená řešení na 2. vrstvě.
Závěrečné myšlenky
Od začátku kryptoměn vytvořila honba za vylepšenou škálovatelností dvoustupňový přístup s vylepšeními vrstvy 1 a řešeními vrstvy 2. Pokud máte rozmanité portfolio kryptoměn, je velká šance, že již máte přístup k sítím na 1. i 2. vrstvě. Nyní chápete rozdíly mezi těmito dvěma a také různé přístupy ke škálování, které nabízejí.
