TL;DR

Obliba krypto a blockchain rychle roste, stejně jako počet uživatelů a transakcí. Blockchain je skutečně revoluční věc. Škálovatelnost, tedy schopnost systému růst a zároveň vyhovět rostoucí poptávce, je vždy výzvou. Vysoce decentralizované a bezpečné veřejné blockchainové sítě často bojují o dosažení vysoké propustnosti.

Toto je často popisováno jako Blockchain Trilemma, které říká, že pro decentralizovaný systém je nemožné dosáhnout decentralizace, bezpečnosti a vysoké škálovatelnosti stejnou měrou. Ve skutečnosti může blockchainová síť mít pouze dva z těchto tří faktorů.

Na škálovacích řešeních však naštěstí pracují tisíce nadšenců a odborníků. Některá z těchto řešení jsou navržena tak, aby změnila primární blockchain architekturu (vrstva 1), zatímco jiná se zaměřují na protokoly vrstvy 2, které fungují nad základní sítí.

Úvod

Vzhledem k velkému počtu dostupných blockchainů a kryptoměn možná nebudete schopni rozpoznat, zda používáte řetězec vrstvy 1 nebo vrstvy 2. Je důležité porozumět systému, který používáte nebo do kterého investujete. V tomto článku pochopíte rozdíly mezi blockchainy vrstvy 1 a 2 a také různými řešeními škálovatelnosti.

Co je blockchain vrstvy 1 vs. vrstvy 1? Vrstva 2?

Termín Layer 1 označuje základní úroveň blockchainové architektury. Tato vrstva je hlavní strukturou blockchainové sítě. Bitcoin, Ethereum a BNB Chain jsou příklady blockchainů vrstvy 1. Vrstva 2 jsou sítě postavené na jiných blockchainech. Pokud je tedy bitcoin vrstvou 1, pak Lightning Network, která na ní funguje, je příkladem vrstvy 2.

Zvýšení škálovatelnosti blockchainových sítí lze kategorizovat do Layer 1 a Layer 2 řešení, která přímo změní pravidla a mechanismy původního blockchainu. Řešení na druhé vrstvě budou využívat externí paralelní sítě k usnadnění transakcí mimo hlavní řetězec.

Proč je škálovatelnost blockchainu důležitá?

Představte si, že se mezi velkým městem a jeho rychle rostoucími předměstími staví nová dálnice. Vzhledem k tomu, že se objem dopravy využívající dálnici zvyšuje a kongesce se stávají běžnými, zejména během dopravní špičky, může se průměrná doba z bodu A do bodu B výrazně prodloužit. Je to samozřejmě proto, že silniční infrastruktura má omezenou kapacitu, zatímco poptávka stále roste.

Jaká opatření tedy mohou úřady přijmout, aby pomohly většímu počtu dojíždějících cestovat po této trase rychleji? Jedním z řešení je zlepšit dálnici přidáním pruhů na každé straně. To však není vždy praktické, protože toto řešení je drahé a způsobí problémy lidem, kteří již dálnici využívají. Alternativním řešením je myslet kreativně a zvažovat přístupy, které nesouvisejí s prováděním změn v základní infrastruktuře, jako je budování dalších přístupových cest nebo dokonce spuštění lehké železniční trati podél dálnice.

V oblasti technologie blockchain je hlavní dálnicí vrstva 1 (hlavní síť), zatímco další přístupové cesty jsou řešení vrstvy 2 (sekundární sítě pro zvýšení celkové kapacity).

Bitcoin, Ethereum a Polkadot jsou považovány za blockchainy vrstvy 1 Tyto blockchainy jsou základní vrstvou, která zpracovává a zaznamenává transakce pro jejich příslušné ekosystémy s nativními kryptoměnami, které se obvykle používají k placení poplatků a poskytují širší využití. Polygon je jedním z příkladů řešení škálování vrstvy 2 pro Ethereum. Polygon Network pravidelně kontroluje síť Ethereum, aby aktualizovala její stav.

Schopnost propustnosti je důležitým prvkem blockchainu. Jedná se o měřítko rychlosti a efektivity, které ukazuje počet transakcí, které lze zpracovat a zaznamenat během určitého časového období. S rostoucím počtem uživatelů a rostoucím počtem současných transakcí se blockchainy vrstvy 1 stanou pomalými a drahými na používání. To platí zejména pro blockchainy vrstvy 1, které využívají mechanismy Proof of Work spíše než Proof of Stake.

Aktuální problémy vrstvy 1

Bitcoin a Ethereum jsou skvělými 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. Všechny tyto těžební uzly soutěží v řešení složitých výpočetních hádanek. Úspěšní těžaři získají odměny v podobě nativní kryptoměny sítě.

Jinými slovy, všechny transakce vyžadují před potvrzením nezávislé ověření z více uzlů. Jedná se o efektivní způsob, jak vkládat a zaznamenávat správná, ověřená data do blockchainu a zároveň zmírňovat riziko útoků ze strany škodlivých aktérů. Jakmile se však síť stane tak populární jako Ethereum nebo Bitcoin, požadavky na propustnost se stanou stále větším problémem. V době přetížení sítě uživatelé zaznamenají pomalejší potvrzovací časy a vyšší transakční poplatky.

Jak funguje řešení škálování vrstvy 1?

Pro blockchainy vrstvy 1 je k dispozici několik možností, které mohou zvýšit celkovou propustnost a kapacitu sítě. Pokud blockchain používá Proof of Work, přechod na Proof of Stake by mohl být možností, jak zvýšit počet transakcí za sekundu (TPS) a zároveň snížit náklady na zpracování. V rámci krypto komunity však existují různé názory na výhody a dlouhodobý dopad Proof of Stake.

Řešení škálování na sítích vrstvy 1 obvykle zavádí vývojový tým projektu. V závislosti na řešení bude muset komunita síť hard nebo soft forkovat. Některé drobné změny jsou zpětně kompatibilní, jako je například aktualizace SegWit bitcoinu.

Větší změny, jako je zvýšení velikosti bloku bitcoinu na 8 MB, vyžadují hard fork. Výsledkem jsou dvě verze blockchainu, a to jedna s aktualizacemi a jedna bez aktualizací. Další možností, jak zvýšit propustnost sítě, je sharding. Tato akce rozděluje blockchainové operace na menší části, které mohou zpracovávat data současně, nikoli postupně.

Jak funguje řešení škálování vrstvy 2?

Jak již bylo uvedeno, řešení vrstvy 2 spoléhají na sekundární sítě, které fungují paralelně nebo nezávisle na primárním řetězci.

Srolovat

Kumulace s nulovými znalostmi (nejběžnější typ) sdružuje transakce na 2. vrstvě mimo řetězec a poté je odesílá jako jednu transakci v hlavním řetězci. Tento systém používá důkaz platnosti ke kontrole integrity transakcí. Aktiva jsou uložena v původním řetězci s překlenovací inteligentní smlouvou a poté inteligentní smlouva potvrzuje, že souhrn funguje tak, jak bylo zamýšleno. Tímto způsobem nativní zabezpečení sítě těží z kumulativních operací, které nejsou náročné na zdroje.

Postranní řetězec

Sidechain je nezávislá blockchain síť s vlastní sadou validátorů. To znamená, že přemostění chytré smlouvy na hlavním řetězci neověřuje platnost sítě postranního řetězce. Proto musíte věřit, že postranní řetězec funguje správně, protože může ovládat aktiva na původním řetězci.

Státní kanál

Státní 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 dohodnuté chytré smlouvy nebo více podpisů. Poté strany provedou transakci nebo dávku transakcí mimo řetězec, aniž by okamžitě odeslaly data o transakci do podkladové distribuované účetní knihy (tj. hlavního řetězce). Jakmile jsou všechny transakce v řetězci dokončeny, je konečný „stav“ kanálu vysílán do blockchainu za účelem ověření. Tento mechanismus umožňuje vyšší transakční rychlosti a zvýšení celkové kapacity sítě. Řešení jako Bitcoin Lightning Network a Ethereum's Raiden fungují na základě státních kanálů.

Vnořený blockchain

Toto řešení se opírá o řadu sekundárních řetězců, které jsou umístěny na vrcholu primárního „rodičovského“ blockchainu. Vnořené blockchainy fungují na základě 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 vracejí zpracované transakce do hlavního řetězce poté, co jsou dokončeny mimo hlavní řetězec. Projekt Plasma společnosti OmiseGO je příkladem vnořeného blockchainu na vrstvě 2.

Omezení řešení škálování vrstvy 1 a 2

Řešení vrstvy 1 a vrstvy 2 mají jedinečné výhody a nevýhody. Práce s vrstvou 1 může poskytnout nejúčinnější řešení pro rozsáhlé upgrady protokolů. To však také znamená, že validátoři musí být povzbuzováni k přijímání změn prostřednictvím hard forku.

Jedním z příkladů, kdy to validátoři nemusí chtít udělat, je změna z Proof of Work na Proof of Stake. Těžaři tímto přechodem na efektivnější systémy přijdou o příjmy, což bude odrazovat od zlepšení škálovatelnosti.

Vrstva 2 poskytuje rychlejší způsob zvýšení škálovatelnosti. V závislosti na použité metodě však můžete ztratit velkou část zabezpečení původního blockchainu. Uživatelé důvěřují sítím jako Ethereum a Bitcoin kvůli jejich odolnosti a bezpečnostním záznamům. Odstraněním aspektů vrstvy 1 se často musíte spoléhat na týmy a sítě na vrstvě 2, pokud jde o efektivitu a bezpečnost.

Co bude dál po vrstvě 1 a vrstvě 2?

Jednou z důležitých otázek je, zda budeme potřebovat řešení vrstvy 2, protože vrstva 1 se stává škálovatelnější. Stávající blockchainy byly upgradovány a byly vytvořeny nové sítě s dobrou škálovatelností. Bude však trvat dlouho, než hlavní systém zvýší svou škálovatelnost, a to není zaručeno. Nejpravděpodobnější možností je, že vrstva 1 by se měla zaměřit na bezpečnost a umožnit sítím vrstvy 2 přizpůsobit své služby konkrétním účelům.

V blízké budoucnosti existuje možnost, že velké řetězce jako Ethereum budou stále dominovat díky svým velkým komunitám uživatelů a vývojářů. Velká síť decentralizovaných validátorů a důvěryhodná pověst však tvoří pevný základ pro cílená řešení na 2. vrstvě.

Zavírání

Od počátku kryptoměny vyústilo hledání zvýšené škálovatelnosti ve dvoustupňový přístup s vylepšeními vrstvy 1 a řešeními vrstvy 2 Pokud máte rozmanité portfolio kryptoměn, pravděpodobně již máte přístup k sítím na vrstvě 1 a 2 pochopit rozdíl mezi oběma spolu s různými přístupy škálování, které nabízejí.