Sommario
introduzione
Problemi di scalabilità della blockchain
Cos’è una soluzione di scalabilità off-chain?
Introduzione alle catene laterali
Cos'è una catena laterale?
Come funzionano le sidechain
Perché usare le sidechain?
Introduzione al canale di pagamento
Quali sono i canali di pagamento?
Come funzionano i canali di pagamento
percorso di pagamento
Riassumere
introduzione
In generale, la scalabilità si riferisce alla capacità di un sistema di espandersi continuamente in risposta alle crescenti richieste. Nell'informatica, puoi migliorare le prestazioni del tuo computer ed eseguire alcune attività più velocemente attraverso gli aggiornamenti hardware. Quando si parla di scalabilità della blockchain, generalmente ci si riferisce al miglioramento delle prestazioni in modo che possano essere elaborate più transazioni.
Protocolli come Bitcoin presentano molti vantaggi, ma mancano di scalabilità. Se Bitcoin funzionasse su un database centralizzato, sarebbe molto più semplice per gli amministratori aumentare la velocità di elaborazione e il throughput. Tuttavia, la proposta di valore di Bitcoin (come la resistenza alla censura) richiede che molti partecipanti lavorino insieme per sincronizzare le copie della blockchain.
Problemi di scalabilità della blockchain
I nodi Bitcoin sono relativamente economici da gestire e anche le apparecchiature di fascia bassa possono svolgere il lavoro. Tuttavia, migliaia di nodi devono essere mantenuti aggiornati, con conseguente capacità limitata.
Il limite superiore di un blocco è generalmente fissato al numero di transazioni che possono essere elaborate sulla catena per evitare che i dati crescano senza controllo. Se l’incremento dei dati è troppo grande e il tasso di crescita è troppo veloce, i nodi potrebbero non essere in grado di tenere il passo. Inoltre, se un blocco è troppo grande, sarà difficile ritrasmetterlo rapidamente attraverso la rete.
Quindi, quando ciò accade, ci imbattiamo in un collo di bottiglia. Possiamo pensare alla blockchain come a un servizio ferroviario con intervalli di partenza fissi. I posti sono limitati in ogni carrozza e i passeggeri devono fare un'offerta per assicurarsi un biglietto. Se tutti volessero salire sul treno, la tariffa aumenterebbe naturalmente. Allo stesso modo, una rete intasata di transazioni non confermate richiederebbe agli utenti di pagare commissioni esorbitanti per dare priorità alle loro transazioni.
Una soluzione è l'espansione del carrello. All’aumentare del numero dei posti aumenta il flusso dei passeggeri e diminuiscono i prezzi dei biglietti. Tuttavia, è probabile che le carrozze siano ancora piene come prima. I vagoni non possono essere ampliati continuamente, così come i limiti delle tariffe per blocco e carburante non possono essere aumentati indefinitamente. Le tariffe del gas si aggiungono al costo di mantenimento dei nodi nella rete perché i nodi possono rimanere sincronizzati solo tramite aggiornamenti hardware.
Vitalik Buterin, il creatore di Ethereum, ha proposto il “Trilemma” della scalabilità per discutere le sfide che la blockchain deve affrontare. Crede che i protocolli debbano bilanciare scalabilità, sicurezza e decentralizzazione. I tre sono contraddittori tra loro. Se due di essi sono eccessivamente rafforzati, il terzo sarà notevolmente ridotto.
Pertanto, molti credono che la scalabilità dovrebbe essere raggiunta fuori dalla catena, mentre la sicurezza e la decentralizzazione dovrebbero essere massimizzate sulla blockchain stessa.
Cos’è una soluzione di scalabilità off-chain?
L'espansione fuori catena si riferisce a un metodo che supporta l'esecuzione delle transazioni ma non consente l'espansione della blockchain. Il protocollo on-chain consente agli utenti di inviare e ricevere fondi, ma le transazioni non appariranno immediatamente sulla catena principale. A questo proposito, approfondiremo due degli sviluppi più importanti: sidechain e canali di pagamento.
Introduzione alle catene laterali
Cos'è una catena laterale?
Le sidechain sono blockchain indipendenti, ma non piattaforme indipendenti, e sono collegate in una certa misura alla catena principale. La catena principale e la catena laterale possono interagire, ovvero le risorse possono fluire liberamente tra la catena principale e la catena laterale.
Esistono molti modi per garantire un trasferimento regolare dei fondi. In alcuni casi, i fondi possono essere depositati in un indirizzo speciale e le risorse della catena principale possono essere trasferite alla catena laterale. In questo momento, i fondi non vengono effettivamente trasferiti, ma sono bloccati nell'indirizzo e la catena laterale riceverà l'importo corrispondente. Un approccio più diretto (che può favorire la centralizzazione) consiste nell’inviare i fondi a un custode, che utilizza il margine per scambiare fondi per la catena laterale.
Come funzionano le sidechain
Diciamo che la nostra amica Alice possiede cinque Bitcoin. Spera di scambiarlo con cinque valute equivalenti nella catena laterale Bitcoin (le chiamiamo "monete della catena laterale"). La sidechain di cui abbiamo discusso è un ancoraggio a due vie, in cui gli utenti possono trasferire le proprie risorse dalla catena principale alla sidechain e viceversa.
Non dimenticare, le sidechain sono blockchain indipendenti con diversi blocchi, nodi e meccanismi di verifica. Per ottenere monete sidechain, Alice invierà i suoi cinque bitcoin a un altro indirizzo. L'indirizzo potrebbe essere di proprietà di qualcuno. Dopo aver ricevuto i Bitcoin, il proprietario dell'indirizzo accredita queste 5 monete sidechain all'indirizzo sidechain di Alice. Inoltre, l'indirizzo potrebbe avere una sorta di configurazione trustless massima, con il software che accredita automaticamente le monete della sidechain quando rileva il pagamento.
Alice ha convertito le sue partecipazioni in Bitcoin in monete sidechain. Può anche lavorare al contrario, convertendo le monete della sidechain in Bitcoin. Dopo aver posseduto l'asset sulla catena laterale, ora può commerciare liberamente su questa blockchain indipendente. Proprio come la catena principale, può inviare o ricevere monete della sidechain da altri.
Ad esempio, può pagare a Bob una moneta sidechain per acquistare una felpa con cappuccio Binance. Quando vuole scambiare i suoi bitcoin, può inviare le restanti quattro monete sidechain a un indirizzo speciale. Dopo la conferma della transazione, i quattro Bitcoin verranno sbloccati e trasferiti all'indirizzo da lei controllato sulla catena principale.
Perché usare le sidechain?
Forse ti starai chiedendo perché dovresti usare le sidechain. Non va bene che Alice utilizzi semplicemente la blockchain di Bitcoin?
La risposta è che le sidechain potrebbero avere caratteristiche che Bitcoin non ha. Blockchain è un sistema di transazioni off-chain attentamente progettato. Sebbene Bitcoin sia la criptovaluta decentralizzata più sicura, non è ancora il leader in termini di throughput. Sebbene le transazioni Bitcoin siano più veloci rispetto ai metodi tradizionali, la velocità è leggermente inferiore rispetto ad altri sistemi blockchain. I blocchi possono essere estratti solo ogni dieci minuti e, quando la rete è congestionata, le commissioni possono aumentare in modo significativo.
Ma dobbiamo ammettere che i piccoli pagamenti giornalieri potrebbero non richiedere affatto un livello di sicurezza così elevato. Se Alice va a comprare il caffè, sicuramente non aspetterà la conferma della transazione. Se è così, la sua transazione sarà sempre in coda e, nel momento in cui la transazione sarà confermata, il suo caffè sarà freddo.
Le sidechain non sono soggette a questa regola. Funziona anche senza utilizzare la prova di lavoro. Sei libero di scegliere il meccanismo di consenso, fidarti di un singolo validatore o modificare un numero qualsiasi di parametri. Le sidechain possono implementare aggiornamenti non disponibili sulla catena principale, generare blocchi più grandi ed eseguire liquidazioni veloci.
È interessante notare che, anche se la catena laterale va terribilmente storta, ciò non influenzerà la catena base. In questo modo, possono fungere da piattaforme sperimentali per lanciare funzionalità che dovrebbero dominare la maggior parte del consenso della rete.
Se gli utenti sono soddisfatti delle transazioni off-chain, le sidechain possono essere un passaggio fondamentale per una scalabilità efficiente. Non è necessario che il nodo della catena principale memorizzi tutte le transazioni della catena laterale. Alice può entrare nella sidechain con una singola transazione Bitcoin, eseguire centinaia di transazioni valutarie nella sidechain e quindi uscire. Per quanto riguarda la blockchain di Bitcoin ha completato solo due operazioni: una in entrata ed una in uscita.
Ethereum Plasma è simile, ma ci sono differenze significative. Si prega di leggere "Cos'è Ethereum Plasma (Plasma)?" ",Saperne di più:
Introduzione al canale di pagamento
Quali sono i canali di pagamento?
I canali di pagamento hanno lo stesso scopo delle sidechain in termini di scalabilità, ma sono fondamentalmente diversi. Similmente alle sidechain, i canali di pagamento separano le transazioni dalla catena principale, impedendo alla blockchain un’espansione illimitata. Tuttavia, la differenza con le sidechain è che non hanno bisogno di fare affidamento su una blockchain indipendente,
I canali di pagamento supportano le transazioni degli utenti tramite contratti intelligenti senza la necessità di pubblicare transazioni sulla blockchain. Funziona utilizzando un software per far rispettare l'accordo tra i due partecipanti.
Come funzionano i canali di pagamento
Nel popolare modello Lightning Network, entrambe le parti depositano prima i token su un indirizzo di proprietà congiunta. Questo è un indirizzo con più firme e richiede due firme per spendere i fondi. Pertanto, se Alice e Bob creano un indirizzo di questo tipo, i fondi potranno essere trasferiti solo di comune accordo.
Supponiamo che entrambe le persone depositino 10 Bitcoin allo stesso indirizzo e che il saldo dell'indirizzo sia di 20 Bitcoin. Sono in grado di determinare facilmente il saldo iniziale, ovvero che Alice e Bob hanno 10 Bitcoin ciascuno. Se Alice deve trasferire un token a Bob, il registro può essere aggiornato in: Alice possiede 9 Bitcoin e Bob possiede 11 Bitcoin. Non hanno bisogno di registrare transazioni sulla blockchain per aggiornare i loro saldi.
Dopo che tutte le transazioni sono state finalmente completate, diciamo che Alice possiede 5 Bitcoin e Bob ne possiede 15. Possono creare transazioni, inviare questi saldi ai rispettivi indirizzi, firmarli e trasmetterli sulla catena.
Alice e Bob avrebbero potuto registrare dozzine, centinaia o addirittura migliaia di transazioni nel registro. Ma a livello blockchain, hanno eseguito solo due operazioni on-chain: una era la transazione di finanziamento iniziale e l’altra ridistribuiva il saldo dopo aver completato la transazione. Ad eccezione dei due punti precedenti, tutte le altre transazioni vengono condotte fuori catena, senza commissioni di gestione e con completamento quasi istantaneo. Entrambe le parti non devono pagare commissioni minerarie o attendere conferme di blocco.
Naturalmente, gli esempi discussi sopra si basano sulla comprensione reciproca e sulla stretta collaborazione tra le parti coinvolte nella transazione e non sono adatti agli estranei. Tuttavia, è possibile utilizzare anche meccanismi speciali per punire le frodi e consentire a soggetti sconosciuti di effettuare transazioni in sicurezza.
percorso di pagamento
Per entrambi i soggetti con transazioni frequenti i canali di pagamento sono ovviamente più convenienti e veloci. Anche questo approccio sta migliorando di giorno in giorno. La rete di questi canali può essere continuamente arricchita e ottimizzata, consentendo ad Alice di pagare beneficiari con i quali non ha un contatto diretto. Se Bob e Carol aprono un canale di pagamento, Alice può pagare Carol attraverso il canale purché la capacità sia sufficiente. Può prima pagare tramite il canale di pagamento di Bob e Bob trasferisce i fondi sul canale di Carol. La stessa operazione può essere effettuata se Carol è connessa ad un altro partecipante, Dan.
Questa struttura di rete alla fine si è evoluta in una topologia distribuita, dove chiunque può connettersi a più nodi peer. Esistono molti canali di pagamento e gli utenti possono scegliere autonomamente il canale più efficace.
Riassumere
In precedenza abbiamo discusso due scenari di scalabilità. Entrambi consentono di completare le transazioni senza aumentare il carico sulla blockchain sottostante. Le sidechain e i canali di pagamento sono ancora immaturi, ma vengono adottati da un numero crescente di utenti che desiderano aggirare le carenze delle transazioni di livello base.
Nel corso del tempo, man mano che gli utenti continuano ad aderire alla rete, mantenere la decentralizzazione diventa cruciale. Per raggiungere l’obiettivo, è possibile limitare la crescita della capacità della blockchain in modo da poter aggiungere nuovi nodi in qualsiasi momento. I sostenitori delle soluzioni di scalabilità off-chain ritengono che con lo sviluppo della tecnologia, la catena principale servirà solo transazioni di alto valore in futuro, o sarà utilizzata solo per accedere/disconnettere catene laterali e aprire/chiudere canali di pagamento.
