souhrn
Obliba kryptoměn a blockchainů rychle roste, stejně jako počet uživatelů a transakcí. I když je snadné vidět, jak inovativní blockchainy jsou, škálovatelnost – schopnost systému růst a současně vyhovět rostoucí poptávce – byla vždy výzvou. Veřejné blockchainové sítě, které jsou vysoce decentralizované a bezpečné, mají často potíže s dosahováním vysoké propustnosti.
To je často popisováno jako trojrozměrné dilema blockchainů, které říká, že je reálně nemožné, aby jakýkoli decentralizovaný systém současně dosahoval stejně vysoké úrovně decentralizace, bezpečnosti a škálovatelnosti. Ve skutečnosti mohou blockchainové sítě dosáhnout pouze dvou z těchto tří faktorů.
Ale naštěstí tisíce nadšenců a odborníků pracují na řešeních pro škálování. Některá z těchto řešení jsou navržena tak, aby modifikovala strukturu hlavního blockchainu (vrstva 1), zatímco jiná se zaměřují na protokoly vrstvy 2, které běží nad hlavní sítí.
představení se
Vzhledem k velkému počtu dostupných blockchainů a kryptoměn možná nevíte, zda používáte řetězec 1. nebo 2. vrstvy. Skrytí složitosti blockchainu má své výhody, ale vyplatí se porozumět systému, do kterého investujete nebo jej používáte. Prostřednictvím tohoto článku pochopíte rozdíly mezi blockchainy vrstvy 1 a 2 a mnoha různými řešeními škálování.
Co jsou blockchainy vrstvy 1 a 2?
Vrstva 1 odkazuje na základní úroveň struktury blockchainu; Je to základní struktura blockchainové sítě. Bitcoin, Ethereum a řetězec BNB jsou příklady blockchainů první vrstvy. Druhá vrstva se týká sítí, které existují nad ostatními blockchainovými řetězci. Pokud je tedy bitcoin první vrstvou, Lightning Network nad ní je příkladem druhé vrstvy.
Vylepšení škálovatelnosti pro blockchainové sítě lze rozdělit na řešení vrstvy 1 a řešení vrstvy 2. Řešení vrstvy 1 přímo mění pravidla a mechanismy původního blockchainu. Řešení na druhé vrstvě využívají paralelní externí síť k usnadnění transakcí mimo hlavní řetězec.
Proč je škálovatelnost blockchainu důležitá?
Představte si stavbu nové dálnice mezi velkým městem a jeho rychle rostoucím předměstím. Se zvýšeným provozem na této dálnici a častým výskytem dopravních zácp – zejména ve špičce – se průměrná doba cesty z bodu A do bodu B může dramaticky prodloužit. To není překvapivé vzhledem k tomu, že silniční infrastruktura má omezenou kapacitu a poptávka se neustále zvyšuje.
Co mohou úřady udělat, aby pomohly většímu počtu lidí pohybovat se po této trase rychleji? Jedním z řešení je vylepšit samotnou dálnici přidáním více pruhů na každé její straně. To však není trvalé praktické řešení; Protože je to drahé a může způsobit velké nepříjemnosti těm, kteří silnici skutečně používají. Alternativou je uchýlit se k inovativním řešením a zvážit více přístupů, které nesouvisejí se změnami v základní infrastruktuře, jako je zřízení dalších obslužných komunikací nebo spuštění lehké železniční trati podél dálnice.
Ve světě technologie blockchain je hlavní dálnice první vrstvou (hlavní síť), zatímco trasy doplňkových služeb jsou řešení druhé vrstvy (sekundární síť, která zlepšuje celkovou kapacitu).
Bitcoin, Ethereum a Polkadot jsou blockchainy první vrstvy. To znamená, že jde o blockchainy základní vrstvy, které zpracovávají a zaznamenávají transakce pro svůj ekosystém a zahrnují nativní digitální měnu – obvykle se používá k placení poplatků a poskytování širších služeb. Polygon je příkladem škálovacího řešení vrstvy 2 pro síť Ethereum. Síť Polygon pravidelně věnuje kontrolní body hlavní síti Ethereum, aby aktualizovala její stav.
Propustná kapacita je nezbytnou součástí každého blockchainu. Je to měřítko rychlosti a efektivity, které ukazuje, kolik transakcí lze zpracovat a zaznamenat v určitém časovém rámci. Jak se počet uživatelů a počet souběžných transakcí zvyšuje, může být blockchain první vrstvy pomalý a nákladný. To platí konkrétně pro blockchainy první vrstvy, které používají mechanismus proof-of-work, na rozdíl od těch, které používají proof of stake.
Aktuální problémy první třídy
Bitcoin a Ethereum jsou dobrými příklady sítí první vrstvy, které mají problémy se škálováním. Oba zajišťují síť prostřednictvím modelu distribuovaného konsenzu. To znamená, že všechny transakce jsou před auditováním ověřeny více uzly. Všechny takzvané těžařské uzly soutěží o vyřešení složité počítačové hádanky a těžaři, kteří jej vyřeší, dostávají odměny v nativní digitální měně sítě.
Jinými slovy, všechny transakce vyžadují nezávislou autentizaci z více uzlů, než mohou být potvrzeny. Jedná se o efektivní způsob, jak zahrnout a zaznamenat platná a ověřená data v blockchainu a zároveň snížit riziko útoku ze strany lidí se špatnými úmysly. Jakmile se ale síť stane tak populární jako Ethereum nebo Bitcoin, poptávka po propustnosti se stává rostoucím problémem. Během období vysokého zatížení sítě budou uživatelé zažívat pomalejší potvrzovací časy a vyšší transakční poplatky.
Jak fungují řešení rozšíření vrstvy 1?
Pro blockchainy vrstvy 1 je k dispozici mnoho řešení, která mohou zvýšit propustnost a celkovou kapacitu sítě. V případě blockchainů, které využívají Proof of Work, může být převod na Proof of Stake možností, jak zvýšit počet transakcí za sekundu (TPS) a zároveň snížit poplatky za zpracování. V kryptoměnové komunitě však panují smíšené názory ohledně výhod a dlouhodobých důsledků Proof of Stake.
Řešení rozšíření na sítích vrstvy 1 obvykle poskytuje vývojový tým projektu. V závislosti na řešení bude muset komunita provést buď řetězové rozvětvení nebo upgrade protokolu. Některé malé změny jsou zpětně kompatibilní, jako je aktualizace SegWit.
Větší změny, jako je zvýšení velikosti bitcoinového bloku na 8 MB, vyžadují řetězové rozvětvení. Tím se vytvoří dvě kopie blockchainu, jedna s aktualizací a jedna bez. Další možností, jak zvýšit propustnost sítě, je segmentace. Hašování rozděluje blockchainové operace do několika malých oddílů, které mohou zpracovávat data současně, nikoli postupně.
Jak fungují řešení rozšíření vrstvy 2?
Jak již bylo zmíněno, řešení vrstvy 2 spoléhají na sekundární sítě, které fungují paralelně nebo nezávisle na hlavním řetězci.
Sestavy
Fondy nulových znalostí (nejběžnější typ) shromažďují transakce na 2. vrstvě mimo řetězec a odesílají je jako jednu transakci v hlavním řetězci. Tyto systémy používají k ověření platnosti transakcí důkazy pravosti. Aktiva jsou držena na původním řetězci se smlouvou smart peg, která potvrzuje, že pool funguje, jak má. To poskytuje zabezpečení sítě s výhodami méně náročné agregace.
Boční řetězy
Sidechainy jsou nezávislé blockchainové sítě, které mají své vlastní skupiny validátorů. To znamená, že inteligentní smlouva na hlavním řetězci nepotvrzuje pravost sítě vedlejšího řetězce. Proto byste se měli ujistit, že postranní řetězec funguje správně, protože může ovládat aktiva v původní síti.
Stavové kanály
Stavový kanál je obousměrné komunikační prostředí mezi obchodními stranami. Strany uzamknou část základního blockchainu a připojí jej k mimořetězovému transakčnímu kanálu. To se obvykle provádí prostřednictvím vícenásobného podpisu nebo předem dohodnuté chytré smlouvy. Strany poté provedou transakci nebo soubor transakcí mimo řetězec, aniž by zasílaly transakční data přímo do podkladové finanční distribuované knihy (tj. hlavního řetězce). Jakmile jsou dokončeny všechny transakce ve skupině, je konečný „stav“ kanálu vysílán na blockchainu, aby se ověřila jeho platnost. Tento mechanismus umožňuje zlepšit rychlost transakcí a zvyšuje celkovou kapacitu sítě. Řešení jako Bitcoin's Lightning Network a Ethereum's Raiden fungují na základě státních kanálů.
Překrývající se blockchainy
Toto řešení je založeno na sadě sekundárních řetězců umístěných nad hlavním blockchainem. Překrývající se blockchainy fungují na základě pravidel a standardů stanovených hlavním řetězcem. Hlavní řetězec se nepodílí na provádění transakcí, ale spíše je jeho role omezena na řešení sporů v případě potřeby. Každodenní práce je delegována na podřetězce, které vracejí zpracované transakce do hlavního řetězce, když jsou dokončeny mimo něj. Projekt Plasma sítě OmiseGo je příkladem cross-chain řešení vrstvy 2.
Nevýhody řešení expanze první a druhé vrstvy
Řešení na 1. i 2. vrstvě mají své vlastní výrazné výhody a nevýhody. Práce s vrstvou 1 může poskytnout nejúčinnější řešení pro rozsáhlá vylepšení protokolu. To ale také znamená, že validátoři musí být přesvědčeni, aby přijali změny prostřednictvím rozdělení sítě.
Příkladem situace, kdy to validátoři nemusí chtít udělat, je, když přejdete z proof of work na proof of stake. Těžaři přijdou v důsledku tohoto přechodu na efektivnější systém o příjem, což je odrazuje od zlepšování škálovatelnosti.
Vrstva 2 poskytuje rychlejší způsob, jak zlepšit škálovatelnost. Ale v závislosti na použité metodě můžete ztratit značné množství zabezpečení původního blockchainu. Uživatelé důvěřují sítím jako Ethereum a bitcoin pro jejich přizpůsobivost a osvědčené výsledky v oblasti bezpečnosti. Po odstranění některých aspektů první vrstvy jste často nuceni spoléhat na tým a síť druhé vrstvy, pokud jde o efektivitu a bezpečnost.
Co následuje po první a druhé vrstvě?
Důležitou otázkou je, zda budeme potřebovat řešení vrstvy 2, pokud se vrstva 1 stane škálovatelnější. Stávající blockchainy zaznamenávají vylepšení, zatímco nové sítě jsou navrženy tak, aby měly opravdu dobrou škálovatelnost. Velkým systémům však bude trvat dlouho, než zlepší jejich škálovatelnost, a to není zaručeno. Pravděpodobnou možností je, že první vrstvy se budou spoléhat na zabezpečení, zatímco sítě druhé vrstvy umožňují, aby jejich služby byly přizpůsobeny konkrétním případům použití.
V blízké budoucnosti existuje dobrá možnost, že velké řetězce jako Ethereum zůstanou dominantní díky své velké komunitě uživatelů a vývojářů. Ale velký, decentralizovaný fond validátorů a dobrá pověst těchto řetězců vytváří základ pro cílená řešení vrstvy 2.
Závěrečné myšlenky
Od příchodu kryptoměn vedlo hledání zlepšené škálovatelnosti k duálnímu přístupu k vylepšení první vrstvy a řešení druhé vrstvy. Pokud máte diverzifikované investiční portfolio kryptoměn, je pravděpodobné, že již máte expozici sítím vrstvy 1 a 2. Nyní chápete rozdíly mezi těmito dvěma a také různé přístupy k rozšíření, které nabízejí.