TL;DR

Popularność kryptowalut i blockchain szybko rośnie, podobnie jak liczba użytkowników i transakcji. Blockchain to rzeczywiście rewolucja. Jednakże skalowalność, czyli zdolność systemu do rozwoju przy jednoczesnym zaspokojeniu rosnącego zapotrzebowania, zawsze stanowi wyzwanie. Wysoce zdecentralizowane i bezpieczne publiczne sieci blockchain często mają trudności z osiągnięciem wysokiej przepustowości. 

Jest to często opisywane jako Trilemma Blockchain, który stwierdza, że ​​zdecentralizowany system nie jest w stanie osiągnąć w równym stopniu decentralizacji, bezpieczeństwa i wysokiej skalowalności. W rzeczywistości sieć blockchain może mieć tylko dwa z tych trzech czynników. 

Jednak na szczęście tysiące entuzjastów i ekspertów pracuje nad rozwiązaniami skalowalnymi. Niektóre z tych rozwiązań mają na celu zmianę podstawowej architektury blockchain (warstwa 1), podczas gdy inne skupiają się na protokołach warstwy 2, które działają na wierzchu sieci bazowej.

Wstęp

Przy dużej liczbie dostępnych łańcuchów bloków i kryptowalut możesz nie być w stanie stwierdzić, czy korzystasz z łańcucha warstwy 1, czy warstwy 2. Ważne jest, aby zrozumieć system, którego używasz lub w który inwestujesz. W tym artykule zrozumiesz różnice między blockchainami warstwy 1 i warstwy 2, a także różne rozwiązania w zakresie skalowalności.

Co to jest blockchain warstwy 1 i warstwy 1? Warstwa 2?

Termin warstwa 1 odnosi się do podstawowego poziomu architektury blockchain. Ta warstwa jest główną strukturą sieci blockchain. Bitcoin, Ethereum i BNB Chain to przykłady łańcuchów bloków warstwy 1. Warstwa 2 to sieci zbudowane na innych łańcuchach bloków. Tak więc, jeśli Bitcoin jest warstwą 1, to działająca na nim sieć Lightning jest przykładem warstwy 2. 

Zwiększanie skalowalności sieci blockchain można podzielić na rozwiązania warstwy 1 i warstwy 2. Rozwiązania warstwy 1 bezpośrednio zmienią zasady i mechanizmy oryginalnego łańcucha bloków. Rozwiązania warstwy 2 będą wykorzystywać zewnętrzne sieci równoległe w celu ułatwienia transakcji poza łańcuchem głównym.

Dlaczego skalowalność blockchainu jest ważna?

Wyobraź sobie, że pomiędzy dużym miastem a szybko rozwijającymi się przedmieściami budowana jest nowa autostrada. W miarę wzrostu natężenia ruchu na autostradzie i zatorów komunikacyjnych, zwłaszcza w godzinach szczytu, średni czas podróży z punktu A do punktu B może znacznie się wydłużyć. Dzieje się tak oczywiście dlatego, że infrastruktura drogowa ma ograniczoną przepustowość, podczas gdy popyt stale rośnie.

Jakie zatem środki mogą podjąć władze, aby pomóc większej liczbie osób dojeżdżających do pracy szybciej podróżować tą trasą? Jednym z rozwiązań jest ulepszenie autostrady poprzez dodanie pasów ruchu po obu stronach. Nie zawsze jest to jednak praktyczne, gdyż rozwiązanie to jest drogie i będzie sprawiać problemy osobom, które już korzystają z autostrady. Alternatywnym rozwiązaniem jest kreatywne myślenie i rozważenie podejść niezwiązanych ze zmianami w podstawowej infrastrukturze, takich jak budowa dodatkowych dróg dojazdowych czy nawet uruchomienie linii kolei miejskiej wzdłuż autostrady.

W obszarze technologii blockchain główną autostradą jest warstwa 1 (sieć główna), natomiast dodatkowe drogi dojazdowe to rozwiązania warstwy 2 (sieci drugorzędne w celu zwiększenia całkowitej przepustowości).

Bitcoin, Ethereum i Polkadot są uważane za łańcuchy bloków warstwy 1. Te łańcuchy bloków stanowią warstwę bazową, która przetwarza i rejestruje transakcje dla odpowiednich ekosystemów z rodzimymi kryptowalutami, zwykle używanymi do płacenia opłat i zapewniania szerszej użyteczności. Polygon jest jednym z przykładów rozwiązania skalującego warstwy 2 dla Ethereum. Sieć Polygon regularnie sprawdza sieć główną Ethereum, aby zaktualizować jej status.

Przepustowość jest ważnym elementem łańcucha bloków. Jest to miara szybkości i wydajności, która pokazuje liczbę transakcji, które można przetworzyć i zarejestrować w określonym przedziale czasu. Wraz ze wzrostem liczby użytkowników i wzrostem liczby jednoczesnych transakcji, łańcuchy bloków warstwy 1 staną się powolne i kosztowne w użyciu. Dotyczy to szczególnie łańcuchów bloków warstwy 1, które wykorzystują mechanizmy Proof of Work, a nie Proof of Stake. 

Bieżące problemy z warstwą 1

Bitcoin i Ethereum to świetne przykłady sieci warstwy 1 z problemami skalowania. Obydwa zabezpieczają sieć poprzez rozproszony model konsensusu. Oznacza to, że wszystkie transakcje są weryfikowane przez wiele węzłów przed zatwierdzeniem. Wszystkie te węzły wydobywcze konkurują w rozwiązywaniu złożonych zagadek obliczeniowych. Wybrani górnicy otrzymają nagrody w postaci natywnej kryptowaluty sieci. 

Innymi słowy, wszystkie transakcje wymagają niezależnej weryfikacji w wielu węzłach przed potwierdzeniem. Jest to skuteczny sposób wprowadzania i rejestrowania prawidłowych, zweryfikowanych danych w łańcuchu bloków, przy jednoczesnym ograniczeniu ryzyka ataków złośliwych podmiotów. Jednak gdy sieć stanie się tak popularna jak Ethereum czy Bitcoin, zapotrzebowanie na przepustowość staje się coraz większym problemem. W okresach przeciążenia sieci użytkownicy będą doświadczać wolniejszego czasu potwierdzania i wyższych opłat transakcyjnych.

Jak działa rozwiązanie skalujące w warstwie 1?

Istnieje kilka opcji dostępnych dla łańcuchów bloków warstwy 1, które mogą zwiększyć ogólną przepustowość i pojemność sieci. Jeśli blockchain korzysta z Proof of Work, przejście na Proof of Stake może być opcją pozwalającą na zwiększenie liczby transakcji na sekundę (TPS) przy jednoczesnym obniżeniu kosztów przetwarzania. Jednakże w społeczności kryptowalut istnieją różne poglądy na temat korzyści i długoterminowego wpływu Proof of Stake.

Rozwiązania skalujące w sieciach warstwy 1 są zwykle wprowadzane przez zespół programistów projektu. W zależności od rozwiązania społeczność będzie musiała przeprowadzić twardy lub miękki fork sieci. Niektóre drobne zmiany są kompatybilne wstecz, jak na przykład aktualizacja SegWit Bitcoina. 

Większe zmiany, takie jak zwiększenie rozmiaru bloku Bitcoina do 8 MB, wymagają hard forku. W rezultacie powstają dwie wersje łańcucha bloków, a mianowicie jedna z aktualizacjami i jedna bez aktualizacji. Inną opcją zwiększenia przepustowości sieci jest sharding. To działanie dzieli operacje blockchain na mniejsze części, które mogą przetwarzać dane jednocześnie, a nie sekwencyjnie.

Jak działa rozwiązanie skalujące w warstwie 2?

Jak wspomniano, rozwiązania warstwy 2 opierają się na sieciach wtórnych, które działają równolegle lub niezależnie od łańcucha głównego.

Zwiń

Pakiet zbiorczy wiedzy zerowej (najpopularniejszy typ) łączy transakcje warstwy 2 poza łańcuchem, a następnie wysyła je jako pojedynczą transakcję w głównym łańcuchu. System ten wykorzystuje dowód ważności do sprawdzania integralności transakcji. Aktywa są przechowywane w oryginalnym łańcuchu za pomocą inteligentnej umowy pomostowej, a następnie inteligentna umowa potwierdza, że ​​pakiet zbiorczy działa zgodnie z oczekiwaniami. W ten sposób natywne zabezpieczenia sieci korzystają z pakietów zbiorczych, które nie wymagają dużych zasobów. 

Łańcuch boczny

Sidechain to niezależna sieć blockchain z własnym zestawem walidatorów. Oznacza to, że mostkowanie inteligentnych kontraktów w łańcuchu głównym nie weryfikuje ważności sieci sidechain. Dlatego musisz mieć pewność, że sidechain działa poprawnie, ponieważ może kontrolować zasoby oryginalnego łańcucha. 

Kanał państwowy

Kanał stanowy to dwukierunkowe środowisko komunikacji pomiędzy stronami transakcji. Strony zamykają część bazowego blockchainu i podłączają go do kanału transakcyjnego poza łańcuchem. Zwykle odbywa się to w drodze uzgodnionej inteligentnej umowy lub wielu podpisów. Następnie strony realizują transakcje lub partie transakcji poza łańcuchem bez natychmiastowego wysyłania danych transakcyjnych do podstawowej księgi rozproszonej (tj. łańcucha głównego). Po zakończeniu wszystkich transakcji w łańcuchu ostateczny „stan” kanału jest przesyłany do łańcucha bloków w celu sprawdzenia. Mechanizm ten pozwala na wyższe prędkości transakcji i zwiększoną ogólną przepustowość sieci. Rozwiązania takie jak Bitcoin Lightning Network i Raiden firmy Ethereum działają w oparciu o kanały państwowe.

Zagnieżdżony blockchain

Rozwiązanie to opiera się na szeregu łańcuchów wtórnych, które znajdują się na szczycie głównego „macierzystego” łańcucha bloków. Zagnieżdżone łańcuchy bloków działają w oparciu o reguły i parametry ustalone przez łańcuch nadrzędny. Sieć główna nie uczestniczy w zawieraniu transakcji, a jej rola ogranicza się do rozwiązywania sporów w razie potrzeby. Codzienna praca delegowana jest do „dzieci” łańcuchów, które zwracają przetworzone transakcje do głównego łańcucha po ich zakończeniu poza głównym łańcuchem. Projekt Plasma firmy OmiseGO jest przykładem zagnieżdżonego rozwiązania blockchain w warstwie 2.

Ograniczenia rozwiązań skalujących w warstwie 1 i warstwie 2

Rozwiązania warstwy 1 i warstwy 2 mają unikalne zalety i wady. Praca z warstwą 1 może zapewnić najskuteczniejsze rozwiązanie w przypadku aktualizacji protokołów na dużą skalę. Oznacza to jednak również, że należy zachęcać walidatorów do akceptowania zmian za pomocą hard forku.

Jednym z przykładów sytuacji, w której walidatorzy mogą nie chcieć tego robić, jest zmiana z Proof of Work na Proof of Stake. W związku z przejściem na bardziej wydajne systemy górnicy stracą przychody, co zniechęci do poprawy skalowalności.

Warstwa 2 zapewnia szybszy sposób na zwiększenie skalowalności. Jednak w zależności od zastosowanej metody możesz stracić wiele z bezpieczeństwa oryginalnego blockchainu. Użytkownicy ufają sieciom takim jak Ethereum i Bitcoin ze względu na ich odporność i historię bezpieczeństwa. Eliminując aspekty warstwy 1, często trzeba polegać na zespołach i sieciach warstwy 2 w zakresie wydajności i bezpieczeństwa.

Co dalej po warstwie 1 i warstwie 2?

Jednym z ważnych pytań jest to, czy będziemy potrzebować rozwiązania warstwy 2, gdy warstwa 1 stanie się bardziej skalowalna. Istniejące łańcuchy bloków zostały zmodernizowane i utworzono nowe sieci o dobrej skalowalności. Jednakże zwiększenie skalowalności głównego systemu zajmie dużo czasu i nie jest to gwarantowane. Najbardziej prawdopodobną opcją jest skupienie się warstwy 1 na bezpieczeństwie i umożliwienie sieciom warstwy 2 dostosowania usług do konkretnych zastosowań. 

W najbliższej przyszłości istnieje możliwość, że duże sieci, takie jak Ethereum, nadal będą dominować ze względu na duże społeczności użytkowników i programistów. Jednakże duża sieć zdecentralizowanych walidatorów i zaufana reputacja tworzą mocny fundament dla ukierunkowanych rozwiązań warstwy 2.

Okładka

Od początku istnienia kryptowalut poszukiwanie zwiększonej skalowalności zaowocowało dwutorowym podejściem obejmującym ulepszenia w warstwie 1 i rozwiązania w warstwie 2. Jeśli masz zróżnicowane portfolio kryptowalut, prawdopodobnie masz już kontakt z sieciami warstwy 1 i warstwy 2 zrozumieć różnicę między obydwoma rozwiązaniami, a także różne oferowane przez nie podejścia do skalowania.