Рішення для масштабування рівня 1 проти рівня 2 блокчейна

TL; DR

Популярність криптографії та блокчейну зростає в геометричній прогресії, а також кількість користувачів і транзакцій. Хоча легко зрозуміти, наскільки революційним є блокчейн, масштабованість – здатність системи розвиватися, одночасно задовольняючи зростаючий попит – завжди була проблемою. Загальнодоступним блокчейн-мережам, які є високодецентралізованими та безпечними, часто важко досягти високої пропускної здатності.

Це часто називають трилемою блокчейну, яка стверджує, що децентралізованій системі практично неможливо одночасно досягти однаково високих рівнів децентралізації, безпеки та масштабованості. Реально, блокчейн-мережі можуть мати лише два з трьох факторів.

Проте, на щастя, тисячі ентузіастів і експертів працюють над рішеннями для масштабування. Деякі з цих рішень призначені для налаштування архітектури основного блокчейну (рівень 1), тоді як інші націлені на протоколи рівня 2, які працюють поверх основної мережі.

вступ

Оскільки доступна велика кількість блокчейнів і криптовалют, ви можете не знати, чи використовуєте ви ланцюжок рівня 1 чи рівня 2. У приховуванні складності блокчейну є переваги, але варто зрозуміти систему, у яку ви інвестуєте або використовуєте. У цій статті ви зрозумієте відмінності між блокчейном рівня 1 і рівня 2 і різними рішеннями масштабованості.

Що таке блокчейн рівня 1 проти рівня 2?

Термін «Рівень 1» відноситься до базового рівня архітектури блокчейну. Це основна структура мережі блокчейн. Bitcoin, Ethereum і BNB Chain є прикладами блокчейнів рівня 1. Рівень 2 відноситься до мереж, побудованих поверх інших блокчейнів. Отже, якщо біткойн є рівнем 1, мережа Lightning Network, яка працює поверх нього, є прикладом рівня 2.

Покращення масштабованості мережі блокчейну можна розділити на рішення рівня 1 і рівня 2. Рішення рівня 1 безпосередньо змінить правила та механізми оригінального блокчейну. Рішення рівня 2 використовуватиме зовнішню паралельну мережу для полегшення транзакцій поза межами основного ланцюга.

Чому важлива масштабованість блокчейна?

Уявіть собі, що між великим містом і його швидкозростаючим передмістям будують нову магістраль. Оскільки кількість транспорту, що проходить через шосе, зростає, а затори стають поширеними, особливо в години пік, середній час, щоб дістатися від А до Б, може значно збільшитися. Не дивно, враховуючи, що дорожня інфраструктура має обмежені можливості, а попит постійно зростає.

Тепер, що влада може зробити, щоб допомогти більшій кількості пасажирів подорожувати цим маршрутом швидше? Одним із рішень було б покращити саму магістраль, додавши додаткові смуги з кожного боку дороги. Однак це не завжди практично, оскільки це дороге рішення, яке може завдати значних проблем тим, хто вже користується шосе. Альтернативою є творчий підхід і розгляд різноманітних підходів, не пов’язаних із внесенням змін до основної інфраструктури, таких як будівництво додаткових службових доріг або навіть запуск транзитної лінії легкорейкового транспорту вздовж шосе.

У світі технології блокчейн основною магістраллю буде Рівень 1 (основна мережа), тоді як додаткові службові дороги будуть рішеннями Рівня 2 (вторинна мережа для підвищення загальної пропускної здатності).

Bitcoin, Ethereum і Polkadot вважаються блокчейном рівня 1. Це блокчейни базового рівня, які обробляють і записують транзакції для своїх відповідних екосистем і містять рідну криптовалюту, яка зазвичай використовується для сплати комісій і надання більшої користі. Polygon є одним із прикладів рішення для масштабування рівня 2 для Ethereum. Мережа Polygon регулярно передає контрольні точки в основну мережу Ethereum, щоб оновлювати її статус.

Пропускна здатність є життєво важливим елементом блокчейну. Це показник швидкості та ефективності, який показує, скільки транзакцій можна обробити та записати протягом певного періоду часу. Зі збільшенням кількості користувачів і збільшенням кількості одночасних транзакцій блокчейн рівня 1 може стати повільним і дорогим у використанні. Особливо це стосується блокчейнів рівня 1, які використовують механізм підтвердження роботи на відміну від підтвердження частки.

Поточні проблеми рівня 1

Біткойн і Ethereum є хорошими прикладами мереж рівня 1 з проблемами масштабування. Обидва захищають мережу за допомогою моделі розподіленого консенсусу. Це означає, що всі транзакції перевіряються кількома вузлами перед підтвердженням. Усі так звані вузли майнінгу змагаються, щоб вирішити складну обчислювальну головоломку, а успішні майнери отримують винагороду у власній криптовалюті мережі.

Іншими словами, усі транзакції потребують незалежної перевірки кількох вузлів перед тим, як отримати підтвердження. Це ефективний спосіб реєстрації та запису правильних перевірених даних у блокчейн, одночасно зменшуючи ризик атак зловмисників. Однак коли у вас є така популярна мережа, як Ethereum або Bitcoin, попит на пропускну здатність стає дедалі більшою проблемою. Під час перевантаження мережі користувачі стикаються з повільнішим часом підтвердження та вищими комісіями за транзакції.

Як працюють рішення для масштабування рівня 1?

Існує кілька варіантів, доступних для блокчейнів рівня 1, які можуть збільшити пропускну здатність і загальну пропускну здатність мережі. У випадку блокчейнів, які використовують Proof of Work, перехід на Proof of Stake може стати опцією для збільшення кількості транзакцій за секунду (TPS) при зниженні комісії за обробку. Тим не менш, у криптоспільноті існують неоднозначні погляди щодо переваг і довгострокових наслідків Proof of Stake.

Рішення для масштабування в мережах рівня 1 зазвичай впроваджує команда розробників проекту. Залежно від рішення, спільноті потрібно буде хардфорк або м’який форк мережі. Деякі невеликі зміни мають зворотну сумісність, як-от оновлення SegWit для Bitcoin.

Великі зміни, наприклад збільшення розміру блоку біткойна до 8 МБ, вимагають хардфорка. Це створює дві версії блокчейну, одну з оновленням і іншу без. Інший спосіб збільшити пропускну здатність мережі — шардинг. Це розділяє операції блокчейну на кілька менших секцій, які можуть обробляти дані одночасно, а не послідовно.

Як працюють рішення для масштабування рівня 2?

Як обговорювалося, рішення рівня 2 покладаються на вторинні мережі, які працюють паралельно або незалежно від основного ланцюга.

Зведення

Зведені дані з нульовим знанням (найпоширеніший вид) об’єднують позаланцюгові транзакції рівня 2 і надсилають їх як одну транзакцію в основному ланцюжку. Ці системи використовують докази дійсності для перевірки цілісності транзакцій. Активи зберігаються в оригінальному ланцюжку за допомогою перемикаючого смарт-контракту, і смарт-контракт підтверджує, що зведення функціонує належним чином. Це забезпечує безпеку оригінальної мережі з перевагами менш ресурсомісткого зведення.

Сайдчейни

Сайдчейни — це незалежні блокчейн-мережі з власними наборами валідаторів. Це означає, що сполучний смарт-контракт у головному ланцюзі не перевіряє дійсність мережі сайдчейну. Тому вам потрібно бути впевненим, що сайдчейн працює правильно, оскільки він здатний контролювати активи в оригінальному ланцюзі.

Державні канали

Канал стану — це середовище двостороннього зв’язку між сторонами транзакції. Сторони закривають частину базового блокчейну та підключають його до каналу транзакцій поза ланцюгом. Зазвичай це робиться за допомогою попередньо узгодженого смарт-контракту або мультипідпису. Потім сторони виконують транзакцію або групу транзакцій поза ланцюгом, без негайної подачі даних транзакцій до базового розподіленого реєстру (тобто основного ланцюга). Після завершення всіх транзакцій у наборі остаточний «стан» каналу транслюється в блокчейн для перевірки. Цей механізм дозволяє підвищити швидкість транзакцій і збільшити загальну пропускну здатність мережі. Такі рішення, як Bitcoin Lightning Network і Raiden від Ethereum, працюють на основі державних каналів.

Вкладені блокчейни

Це рішення спирається на набір вторинних ланцюжків, які розташовані поверх основного, «батьківського» блокчейну. Вкладені блокчейни працюють відповідно до правил і параметрів, встановлених батьківським ланцюгом. Основний ланцюг не бере участі у виконанні транзакцій, і його роль обмежується вирішенням суперечок, коли це необхідно. Повсякденна робота делегується «дочірнім» ланцюгам, які повертають оброблені транзакції в головний ланцюг після завершення з основного ланцюга. Проект OmiseGO Plasma є екземпляром вкладеного блокчейн-рішення рівня 2.

Обмеження рішень для масштабування рівня 1 і рівня 2

Рішення рівня 1 і рівня 2 мають унікальні переваги та недоліки. Робота з рівнем 1 може забезпечити найефективніше рішення для широкомасштабного вдосконалення протоколу. Однак це також означає, що валідатори повинні бути переконані прийняти зміни через хардфорк.

Одним із можливих прикладів, коли валідатори можуть не захотіти цього робити, є зміна з Proof of Work на Proof of Stake. Майнери втратять дохід через цей перехід на більш ефективну систему, що позбавить їх стимулів до покращення масштабованості.

Рівень 2 забезпечує набагато швидший спосіб покращити масштабованість. Однак, залежно від використовуваного методу, ви можете втратити значну частину безпеки оригінального блокчейну. Користувачі довіряють таким мережам, як Ethereum і Bitcoin, за їх стійкість і безпеку. Знімаючи аспекти з рівня 1, вам часто доводиться покладатися на команду рівня 2 і мережу для ефективності та безпеки.

Що буде далі після рівня 1 і шару 2?

Одне з ключових питань полягає в тому, чи знадобляться нам рішення рівня 2, оскільки рівень 1 стане більш масштабованим. Існуючі блокчейни покращуються, а нові мережі вже створюються з хорошою масштабованістю. Однак основним системам знадобиться багато часу, щоб покращити свою масштабованість, і це не гарантовано. Найімовірнішим варіантом є зосередження рівня 1 на безпеці та надання мережам рівня 2 можливості адаптувати свої послуги до конкретних випадків використання.

У найближчому майбутньому велика ймовірність того, що такі великі мережі, як Ethereum, усе ще будуть домінувати завдяки великій спільноті користувачів і розробників. Однак його великий децентралізований набір валідаторів і надійна репутація створюють міцну основу для цільових рішень рівня 2.

Закриття думок

Відтоді, як крипто почалося, пошук покращеної масштабованості створив двосторонній підхід із покращеннями рівня 1 і рішень рівня 2. Якщо у вас є різноманітне крипто-портфоліо, є хороший шанс, що ви вже маєте доступ до мереж рівня 1 і рівня 2. Тепер ви розумієте відмінності між ними, а також різні підходи до масштабування, які вони пропонують.