Содержание
Вход
Проблема масштабируемости блокчейна
Что такое решения для масштабирования вне сети?
Введение в сайдчейны
Что такое боковая цепь?
Как работает сайдчейн?
Почему используются боковые цепи?
Доступ к платежным каналам
Каков канал оплаты?
Как работают каналы оплаты?
Переадресация платежей
последние идеи
Вход
Масштабируемость обычно означает способность системы расти для удовлетворения растущего спроса. На компьютерах вы можете повысить производительность вашего компьютера, обновив оборудование для более быстрого выполнения определенных операций. Говоря о масштабируемости блокчейна, мы говорим об увеличении мощности системы, чтобы она могла обрабатывать больше транзакций.
Такие протоколы, как Биткойн, имеют много сильных сторон, но масштабируемость не входит в их число. Если бы Биткойн работал в централизованной базе данных, администраторам было бы довольно легко повысить скорость и эффективность. Но ценностное предложение Биткойна (например, устойчивость к цензуре) требует, чтобы копия блокчейна была синхронизирована большим количеством участников.
Проблема масштабируемости блокчейна
Стать узлом биткойнов относительно дешево, и это могут сделать даже самые простые устройства. Однако, поскольку тысячи узлов должны быть в курсе друг друга, существуют определенные ограничения на пропускную способность узлов.
Чтобы предотвратить чрезмерный рост базы данных, на количество транзакций, которые могут быть совершены в цепочке, налагается верхний предел. Если база данных слишком быстро становится слишком большой, узлам будет трудно успевать за ней. Более того, если блоки слишком велики, их невозможно быстро передать по сети.
В результате мы оказываемся в узком месте. Блокчейн можно рассматривать как поезд, который отправляется через определенные промежутки времени. В каждом вагоне определенное количество мест, и пассажирам приходится платить более высокую цену, чтобы получить билет. Если все попытаются сесть в поезд одновременно, цена будет высокой. Аналогичным образом, в сети, перегруженной ожидающими транзакциями, пользователи, которые хотят, чтобы их транзакции были включены быстро, должны платить более высокую комиссию за транзакцию.
Одним из решений может быть увеличение вагонов. Это означает больше мест, более высокую эффективность и более низкие цены на билеты. Однако нет никакой гарантии, что места не заполнятся сразу, как раньше. Точно так же, как блоки или пределы блочного газа не могут масштабироваться бесконечно, вагоны также не могут масштабироваться бесконечно. Другое решение состоит в том, чтобы сделать пребывание узлов в сети более дорогостоящим, поскольку узлам тогда потребуется более дорогое оборудование для синхронизации.
Создатель Ethereum Виталик Бутерин придумал концепцию Трилеммы масштабируемости , чтобы объяснить проблемы, с которыми сталкиваются блокчейны. Согласно теории Бутерина, протоколы должны обеспечивать баланс между масштабируемостью, безопасностью и децентрализацией. Эти трое противоречат друг другу. Например, если слишком много внимания уделяется двум функциям, третья функция будет ослаблена.
По этой причине многие люди думают, что безопасность и децентрализация должны быть максимизированы в самом блокчейне, в то время как масштабируемость может быть достигнута вне блокчейна.
Что такое решения для масштабирования вне сети?
Масштабирование вне цепочки относится к подходам, которые позволяют совершать транзакции, не засоряя блокчейн. Пользователи могут отправлять и получать средства через протоколы, добавленные в цепочку, при этом их транзакции не видны в основной цепочке. Мы поговорим о двух наиболее важных достижениях в этом направлении: сайдчейнах и платежных каналах.
Введение в сайдчейны
Что такое боковая цепь?
Сайдчейн — это отдельный блокчейн. Однако это не платформа сама по себе, поскольку она каким-то образом связана с основной цепочкой. Основная и боковая цепи совместимы, что означает, что активы могут свободно перемещаться из одной цепочки в другую.
Существует несколько способов перемещения средств между цепочками. В некоторых случаях активы могут быть отделены от основной цепочки путем размещения на частном адресе. Эти активы не пересылаются в буквальном смысле в другую цепочку, а вместо этого блокируются по адресу, и в сайдчейне добывается сумма, эквивалентная сумме актива. Более прямой способ (также централизованный вариант) — отправить средства хранителю, который затем конвертирует внесенную сумму в средства в сайдчейне.
Как работает сайдчейн?
Допустим, у Алисы есть пять биткойнов. Он хочет конвертировать их в пять единиц эквивалентной стоимости в боковой цепи Биткойна (назовем эти побочные монеты). Рассматриваемый сайдчейн использует двустороннюю миграцию, что означает, что пользователи могут переносить свои активы из основной цепи в сайдчейн и из сайдчейна в основную цепь.
Мы сказали, что сайдчейн — это отдельный блокчейн. Поэтому он имеет разные блоки, узлы и механизмы проверки. Алиса отправляет свои пять биткойнов на другой адрес, чтобы получить дополнительные монеты. Владельцем этого адреса может быть человек, который отправит пять монет на адрес боковой цепи Алисы после того, как биткойны достигнут его. Или вместо этого адрес может иметь структуру с минимальным доверием, и программное обеспечение может обнаружить, что платеж был сделан, и автоматически внести дополнительные монеты.
Алиса теперь конвертировала свои дополнительные монеты, но может отменить процесс в любой момент, чтобы вернуть свои биткойны. Теперь, когда он вошел в сайдчейн, он может начать совершать транзакции в этом отдельном блокчейне. Он может отправлять побочные монеты другим людям или получать побочные монеты от этих людей, как и в основной цепочке.
Например, он мог бы заплатить Бобу дополнительной монетой за толстовку Binance. Когда он хочет вернуться в Биткойн, он отправляет оставшиеся четыре дочерних монеты на специальный адрес. Как только транзакция подтверждается, четыре биткойна разблокируются и отправляются на адрес в основной цепочке, который контролирует Алиса.
Почему используются боковые цепи?
Вам может быть интересно, в чем смысл всего этого? Почему Алиса не выбирает использовать блокчейн Биткойна?
Ответ в том, что сайдчейн может делать то, чего не может Биткойн. Блокчейны — это тщательно разработанные системы обмена. Хотя Биткойн является самой безопасной и децентрализованной криптовалютой, он не является самой успешной с точки зрения эффективности. Хотя транзакции биткойнов выполняются быстрее, чем традиционные методы, они все же медленны по сравнению с другими системами блокчейна. Блоки добываются каждые десять минут, и комиссия за транзакцию может стать довольно высокой, когда сеть перегружена.
Честно говоря, такой высокий уровень безопасности, вероятно, не нужен для небольших ежедневных платежей. Если Алиса платит за кофе, она не может ждать у кассы подтверждения транзакции. Он занимает очередь на кассе, и к моменту подтверждения транзакции его кофе уже остынет.
Сайдчейны не подчиняются тем же правилам. На самом деле, для работы им даже не требуется доказательство работы. Вы можете использовать любой механизм консенсуса, доверять одному валидатору или изменять столько параметров, сколько захотите. Вы можете добавлять обновления, которые не включены в основную цепочку, производить блоки большего размера и быстрее совершать платежи.
Интересно, что сайдчейны могут иметь значительные уязвимости программного обеспечения, не затрагивая основную цепь. Это создает платформы сайдчейнов, которые можно использовать для экспериментальной работы, и позволяет добавлять в эти цепочки функции, которые обычно требуют консенсуса большей части сети.
Учитывая, что пользователи удовлетворены своими транзакциями, сайдчейны могут стать важным шагом на пути к эффективному масштабированию. Узлы основной цепи не обязаны хранить все транзакции в боковой цепи. Алиса может войти в сайдчейн с помощью одной транзакции биткойнов, совершить сотни транзакций в сайдчейне, а затем выйти из сайдчейна. С точки зрения блокчейна Биткойн Алиса совершает только две транзакции: одну входную и одну выходную.
Плазма Эфириума похожа, но имеет некоторые важные отличия. Узнать больше Что такое Ethereum Plasma? Вы можете найти его в нашей статье.
Доступ к платежным каналам
Каков канал оплаты?
Платежные каналы служат той же цели, что и сайдчейны, с точки зрения масштабируемости, но по сути это совершенно разные механизмы. Платежные каналы перемещают транзакции из основной цепочки, чтобы избежать засорения блокчейна, аналогично тому, что делают сайдчейны. Однако, в отличие от сайдчейнов, для работы этих каналов не требуется отдельный блокчейн.
Платежные каналы используют смарт-контракт, поэтому пользователи могут совершать транзакции, не передавая их в блокчейн. Это делается с помощью поддерживаемого программным обеспечением контракта между двумя участниками.
Как работают каналы оплаты?
В популярных моделях, таких как Lightning Network, монеты сначала переводятся на адрес, совместно принадлежащий двум сторонам. Это адрес с несколькими подписями, и для расходования средств требуется две подписи. Таким образом, если Алиса и Боб создадут такой адрес, средства не смогут быть переведены без подтверждения обоих.
Допустим, они оба внесли на счет по 10 BTC, и в настоящее время на счету находится 20 BTC. И Алисе, и Бобу было бы легко составить электронную таблицу, которая начиналась бы с указания, что у них есть 10 BTC. Если Алиса хочет дать Бобу монету, она может обновить таблицу, указав, что у Алисы есть 9 BTC, а у Боба — 11 BTC. Им не нужно публиковать транзакции в блокчейне, одновременно обновляя балансы таким образом.
Допустим, через некоторое время у Алисы будет 5 BTC, а у Боба — 15 BTC. В этом случае они могут создать, подписать и опубликовать транзакцию, которая отправляет балансы на адреса сторон.
Алиса и Боб могут хранить в своих таблицах десятки, сотни или тысячи транзакций. Но в случае с блокчейном они выполняют только две внутрисетевые транзакции: первоначальную транзакцию финансирования и окончательное перемещение остатков после их завершения. Помимо этих двух, все остальные транзакции недорогие и почти мгновенные, поскольку происходят вне цепочки. Не нужно платить майнерам комиссию или блокировать подтверждение, которое нужно ждать.
Конечно, упомянутый выше пример требует сотрудничества между двумя сторонами, что не идеально для людей, которые не знают друг друга. Однако можно использовать специальные механизмы для наказания сторон, пытающихся обмануть, чтобы стороны могли безопасно взаимодействовать друг с другом без необходимости доверия.
Переадресация платежей
Несомненно, каналы оплаты полезны для двух сторон, которые будут совершать транзакции в больших объемах. Но маршрутизация платежей делает еще один шаг вперед. Можно создать сеть платежных каналов, а это означает, что Алиса сможет платить стороне, с которой она не связана напрямую. Если у Боба есть открытый канал с Кэрол, Алиса может заплатить Кэрол, если имеется достаточная пропускная способность. Он направляет свои средства на сторону канала Боба, а Боб передает эти средства Кэрол. То же самое может произойти снова, если Кэрол вступит в контакт с другим участником, Дэном.
Такая сеть может стать распределенной структурой, в которой каждый подключен к нескольким узлам. В структуре такого типа обычно существует несколько путей достижения пункта назначения, и пользователи могут выбрать наиболее эффективный из них.
Последние идеи
Мы говорили о двух подходах масштабирования, которые позволяют совершать транзакции, не создавая нагрузки на базовый блокчейн. Технология как боковых цепей, так и платежных каналов еще не развита, но пользователи, которые хотят преодолеть проблемы, наблюдаемые в транзакциях базового уровня, все чаще пользуются преимуществами обоих решений.
По мере того, как время идет и к сети добавляется все больше участников, важно, чтобы децентрализация продолжалась. Это можно сделать только путем установления ограничений на рост блокчейна и, таким образом, обеспечения возможности легкого присоединения новых узлов. Сторонники решения масштабирования вне цепочки полагают, что со временем основная цепочка будет использоваться только для транзакций с высокой стоимостью или для входа/выхода и открытия/закрытия каналов в сайдчейнах.
