TL;DR

Kripto un blokķēdes popularitāte strauji aug, tāpat kā lietotāju un darījumu skaits. Blockchain patiešām ir revolucionāra lieta. Tomēr mērogojamība, tas ir, sistēmas spēja augt, vienlaikus pielāgojoties pieaugošajam pieprasījumam, vienmēr ir izaicinājums. Ļoti decentralizētiem un drošiem publiskajiem blokķēdes tīkliem bieži ir grūti sasniegt augstu caurlaidspēju. 

To bieži raksturo kā Blockchain Trilemma, kurā teikts, ka decentralizētai sistēmai nav iespējams vienādi panākt decentralizāciju, drošību un augstu mērogojamību. Patiesībā blokķēdes tīklam var būt tikai divi no šiem trim faktoriem. 

Tomēr, par laimi, tūkstošiem entuziastu un ekspertu strādā pie mērogošanas risinājumiem. Daži no šiem risinājumiem ir paredzēti, lai mainītu galveno blokķēdes arhitektūru (1. slānis), savukārt citi koncentrējas uz 2. slāņa protokoliem, kas darbojas pamatā esošā tīkla augšdaļā.

Ievads

Tā kā ir pieejams liels skaits blokķēžu un kriptovalūtu, jūs, iespējams, nevarēsit noteikt, vai izmantojat 1. vai 2. slāņa ķēdi. Ir svarīgi izprast sistēmu, kuru izmantojat vai kurā ieguldāt. Šajā rakstā jūs sapratīsit atšķirības starp 1. un 2. slāņa blokķēdēm, kā arī dažādus mērogojamības risinājumus.

Kas ir 1. un 1. slāņa blokķēde? 2. slānis?

Termins 1. slānis attiecas uz blokķēdes arhitektūras pamata līmeni. Šis slānis ir blokķēdes tīkla galvenā struktūra. Bitcoin, Ethereum un BNB Chain ir 1. slāņa blokķēžu piemēri. 2. slānis ir tīkli, kas veidoti virs citām blokķēdēm. Tātad, ja Bitcoin ir 1. slānis, tad zibens tīkls, kas darbojas virs tā, ir 2. slāņa piemērs. 

Blokķēdes tīklu mērogojamības palielināšana var tikt iedalīta 1. un 2. slāņa risinājumos, kas tieši mainīs sākotnējās blokķēdes noteikumus un mehānismus. 2. slāņa risinājumi izmantos ārējos paralēlos tīklus, lai atvieglotu darījumus ārpus galvenās ķēdes.

Kāpēc blokķēdes mērogojamība ir svarīga?

Iedomājieties, ka starp lielu pilsētu un tās strauji augošajām priekšpilsētām tiek būvēta jauna šoseja. Palielinoties satiksmes apjomam, izmantojot šoseju, un sastrēgumiem kļūstot par ikdienu, īpaši sastrēgumstundās, vidējais laiks no A līdz punktam B var ievērojami palielināties. Tas, protams, ir tāpēc, ka ceļu infrastruktūrai ir ierobežota jauda, ​​bet pieprasījums turpina pieaugt.

Tātad, kādus pasākumus iestādes var veikt, lai palīdzētu lielākam skaitam piepilsētas iedzīvotāju ātrāk pārvietoties pa šo maršrutu? Viens no risinājumiem ir uzlabot šoseju, pievienojot joslas katrā pusē. Taču tas ne vienmēr ir praktiski, jo šis risinājums ir dārgs un radīs problēmas cilvēkiem, kuri jau izmanto šoseju. Alternatīvs risinājums ir domāt radoši un apsvērt pieejas, kas nav saistītas ar pamatinfrastruktūras izmaiņu veikšanu, piemēram, papildu pievedceļu izbūve vai pat vieglā dzelzceļa līnijas palaišana gar šoseju.

Blokķēdes tehnoloģijas jomā galvenā maģistrāle ir 1. slānis (galvenais tīkls), savukārt papildu pievedceļi ir 2. slāņa risinājumi (sekundārie tīkli, lai palielinātu kopējo jaudu).

Bitcoin, Ethereum un Polkadot tiek uzskatīti par 1. slāņa blokķēdēm. Šīs blokķēdes ir pamata slānis, kas apstrādā un reģistrē darījumus attiecīgajām ekosistēmām ar vietējām kriptovalūtām, kuras parasti izmanto, lai maksātu nodevas un nodrošinātu plašāku lietderību. Daudzstūris ir viens no Ethereum 2. slāņa mērogošanas risinājuma piemēriem. Daudzstūra tīkls regulāri pārbauda Ethereum galveno tīklu, lai atjauninātu tā statusu.

Caurlaides spēja ir svarīgs blokķēdes elements. Tas ir ātruma un efektivitātes rādītājs, kas parāda darījumu skaitu, ko var apstrādāt un reģistrēt noteiktā laika periodā. Pieaugot lietotāju skaitam un pieaugot vienlaicīgu darījumu skaitam, 1. slāņa blokķēdes kļūs lēnas un dārgas. Tas jo īpaši attiecas uz 1. slāņa blokķēdēm, kurās tiek izmantoti Proof of Work mehānismi, nevis Proof of Stake. 

Pašreizējās 1. slāņa problēmas

Bitcoin un Ethereum ir lieliski piemēri 1. slāņa tīkliem ar mērogošanas problēmām. Abi nodrošina tīklu, izmantojot izplatītu vienprātības modeli. Tas nozīmē, ka visus darījumus pirms apstiprināšanas pārbauda vairāki mezgli. Visi šie ieguves mezgli sacenšas, lai atrisinātu sarežģītas skaitļošanas mīklas. Veiksmīgie kalnrači saņems atlīdzību tīkla vietējās kriptovalūtas veidā. 

Citiem vārdiem sakot, visiem darījumiem pirms apstiprināšanas ir nepieciešama neatkarīga verifikācija no vairākiem mezgliem. Tas ir efektīvs veids, kā blokķēdē ievadīt un ierakstīt pareizus, pārbaudītus datus, vienlaikus mazinot ļaunprātīgu dalībnieku uzbrukumu risku. Tomēr, tiklīdz tīkls kļūst tikpat populārs kā Ethereum vai Bitcoin, caurlaidspējas prasības kļūst par pieaugošu problēmu. Tīkla pārslodzes laikā lietotājiem būs lēnāks apstiprināšanas laiks un lielākas darījumu maksas.

Kā darbojas 1. slāņa mērogošanas risinājums?

1. slāņa blokķēdēm ir pieejamas vairākas iespējas, kas var palielināt kopējo tīkla caurlaidspēju un jaudu. Ja blokķēde izmanto Proof of Work, pāreja uz Proof of Stake varētu būt iespēja palielināt darījumu skaitu sekundē (TPS), vienlaikus samazinot apstrādes izmaksas. Tomēr kriptogrāfijas kopienā ir dažādi viedokļi par Proof of Stake priekšrocībām un ilgtermiņa ietekmi.

Mērogošanas risinājumus 1. slāņa tīklos parasti ievieš projekta izstrādes komanda. Atkarībā no risinājuma, kopienai būs jāizveido cietais vai mīkstais tīkls. Dažas nelielas izmaiņas ir saderīgas ar atpakaļejošu datumu, piemēram, Bitcoin SegWit atjauninājums. 

Lielākas izmaiņas, piemēram, Bitcoin bloka lieluma palielināšana līdz 8 MB, prasa cieto dakšiņu. Tā rezultātā tiek izveidotas divas blokķēdes versijas, proti, viena ar atjauninājumiem un viena bez atjauninājumiem. Vēl viena iespēja palielināt tīkla caurlaidspēju ir sadalīšana. Šī darbība sadala blokķēdes darbības mazākās daļās, kuras var apstrādāt datus vienlaicīgi, nevis secīgi.

Kā darbojas 2. slāņa mērogošanas risinājums?

Kā minēts, 2. slāņa risinājumi balstās uz sekundārajiem tīkliem, kas darbojas paralēli vai neatkarīgi no primārās ķēdes.

Apkopojums

Nulles zināšanu apkopojums (visizplatītākais veids) sagrupē 2. slāņa transakcijas ārpus ķēdes un pēc tam nosūta tos kā vienu darījumu galvenajā ķēdē. Šī sistēma izmanto derīguma apliecinājumu, lai pārbaudītu darījumu integritāti. Līdzekļi tiek glabāti sākotnējā ķēdē ar savienojošu viedo līgumu, un pēc tam viedais līgums apstiprina, ka apkopojums darbojas, kā paredzēts. Tādā veidā vietējā tīkla drošība gūst labumu no apkopojumiem, kas nav resursietilpīgi. 

Sānu ķēde

Sidechain ir neatkarīgs blokķēdes tīkls ar savu validatoru komplektu. Tas nozīmē, ka viedā līguma savienošana galvenajā ķēdē nepārbauda sānu ķēdes tīkla derīgumu. Tāpēc jums ir jāuzticas, ka sānu ķēde darbojas pareizi, jo tā var kontrolēt sākotnējās ķēdes līdzekļus. 

Valsts kanāls

Valsts kanāls ir divvirzienu saziņas vide starp darījuma pusēm. Puses aizver daļu no pamatā esošās blokķēdes un savieno to ar ārpusķēdes darījumu kanālu. Tas parasti tiek darīts, izmantojot saskaņotu viedo līgumu vai vairākus parakstus. Pēc tam puses veic darījumu vai darījumu grupu ārpus ķēdes, nekavējoties nenosūtot darījuma datus uz pamatā esošo sadalīto virsgrāmatu (t.i., galveno ķēdi). Kad visi darījumi ķēdē ir pabeigti, kanāla galīgais “stāvoklis” tiek pārraidīts uz blokķēdi apstiprināšanai. Šis mehānisms ļauj palielināt darījumu ātrumu un palielināt kopējo tīkla jaudu. Tādi risinājumi kā Bitcoin Lightning Network un Ethereum's Raiden darbojas, pamatojoties uz valsts kanāliem.

Ligzdota blokķēde

Šis risinājums balstās uz virkni sekundāro ķēžu, kas atrodas virs primārās “vecāku” blokķēdes. Ligzdotas blokķēdes darbojas, pamatojoties uz noteikumiem un parametriem, ko nosaka vecākķēde. Galvenā ķēde nepiedalās darījumu izpildē un tās loma aprobežojas ar strīdu risināšanu nepieciešamības gadījumā. Ikdienas darbs tiek deleģēts “bērnu” ķēdēm, kas apstrādātos darījumus atgriež galvenajā ķēdē pēc tam, kad tie ir pabeigti ārpus galvenās ķēdes. OmiseGO plazmas projekts ir 2. slāņa ligzdotā blokķēdes risinājuma piemērs.

1. un 2. slāņa mērogošanas risinājumu ierobežojumi

1. un 2. slāņa risinājumiem ir unikālas priekšrocības un trūkumi. Darbs ar 1. slāni var nodrošināt visefektīvāko risinājumu liela mēroga protokolu jauninājumiem. Tomēr tas nozīmē arī to, ka apstiprinātāji ir jāmudina pieņemt izmaiņas, izmantojot cieto dakšiņu.

Viens piemērs, kad vērtētāji to nevēlas darīt, ir pāreja no darba apliecinājuma uz spēles apliecinājumu. Ar šo pāreju uz efektīvākām sistēmām kalnrači zaudēs ieņēmumus, radot šķēršļus mērogojamības uzlabošanai.

2. slānis nodrošina ātrāku veidu, kā palielināt mērogojamību. Tomēr atkarībā no izmantotās metodes jūs varat zaudēt lielu daļu sākotnējās blokķēdes drošības. Lietotāji uzticas tādiem tīkliem kā Ethereum un Bitcoin to noturības un drošības pieredzes dēļ. Likvidējot 1. slāņa aspektus, efektivitātes un drošības nodrošināšanai bieži ir jāpaļaujas uz 2. slāņa komandām un tīkliem.

Kas notiks pēc 1. un 2. slāņa?

Viens svarīgs jautājums ir, vai mums būs nepieciešams 2. slāņa risinājums, jo 1. slānis kļūs mērogojamāks. Esošās blokķēdes ir uzlabotas un ir izveidoti jauni tīkli ar labu mērogojamību. Tomēr paies ilgs laiks, līdz galvenā sistēma palielinās tās mērogojamību, un tas netiek garantēts. Visticamākā iespēja ir tāda, ka 1. slānim ir jākoncentrējas uz drošību un jāļauj 2. slāņa tīkliem pielāgot savus pakalpojumus konkrētiem lietojumiem. 

Tuvākajā nākotnē pastāv iespēja, ka lielas ķēdes, piemēram, Ethereum, joprojām dominēs to lielo lietotāju un izstrādātāju kopienu dēļ. Tomēr tā lielais decentralizēto pārbaudītāju tīkls un uzticamā reputācija rada spēcīgu pamatu mērķtiecīgiem 2. slāņa risinājumiem.

Vāks

Kopš kriptovalūtu izveides, palielinātas mērogojamības meklējumi ir radījuši divvirzienu pieeju ar 1. slāņa uzlabojumiem un 2. slāņa risinājumiem izprast atšķirību starp abiem, kā arī to piedāvātajām dažādajām mērogošanas pieejām.