Scalabilitatea blockchain-ului

Structura de bază a rețelelor descentralizate ale blockchain-ului se confruntă în prezent cu o provocare unică numită trilema blockchain: actul de echilibrare între descentralizare, securitate și scalabilitate în infrastructura blockchain .

Descentralizarea blockchain se referă la distribuția semnificativă a puterii de calcul și a consensului în întreaga rețea. În timp ce securitatea reflectă apărarea protocolului blockchain împotriva actorilor rău intenționați și a atacurilor cibernetice. Ambele sunt considerate indispensabile pentru funcționarea unei rețele blockchain.

Scalabilitate, se referă la capacitatea unei rețele blockchain de a sprijini un proces mare de tranzacții și o creștere viitoare. Scalabilitatea este crucială, deoarece reprezintă singura modalitate prin care rețelele blockchain pot concura în mod rezonabil cu platformele centralizate, cu timpi de decontare rapidi.

O comparație folosită în mod obișnuit pentru a evidenția lacunele în scalabilitate este că Bitcoin procesează între 4-7 tranzacții pe secundă (TPS). Pe de altă parte, Visa procesează mii de TPS. Pentru a concura cu aceste sisteme existente, tehnologia blockchain trebuie să egaleze sau să depășească acest nivel ridicat de scalabilitate.

Soluțiile de scalare Layer-1 și Layer 2 s-au născut pentru a depăși aceste probleme.

Concepte de bază ale stratului 1 și stratului 2

Layer-1 (Layer 1) se referă la un blockchain subiacent, cum ar fi Bitcoin, Ethereum.

Layer 2 (Layer 2) este un strat de rețea suprapus deasupra blockchain-urilor platformei, cum ar fi Lightning Network, Polygon... care poate fi utilizat cu blockchain de nivel 1.

Soluție de extensie Layer-1

Soluțiile de scalare Layer-1 îmbunătățesc stratul de bază al protocolului blockchain în sine pentru a îmbunătăți scalabilitatea.

Iată cum funcționează nivelul 1: soluțiile de nivel 1 schimbă direct regulile de protocol pentru a crește capacitatea și viteza tranzacțiilor, găzduind în același timp mai mulți utilizatori și date.

Soluțiile de scalare de nivel 1 pot presupune cerințe precum creșterea cantității de date conținute în fiecare bloc sau creșterea vitezei la care blocurile sunt confirmate, pentru a crește debitul general al rețelei.

Două soluții populare de nivel 1 sunt:

• Schimbați protocolul de consens

• Sharding

Schimbați protocolul de consens

Proof of Work (PoW) este un protocol de consens utilizat în prezent pe blockchain-uri populare precum Bitcoin. Deși PoW este sigur, este lent. De aceea, multe blockchain-uri noi favorizează un mecanism de consens Proof of Stake (PoS).

În loc să le solicite minerilor să rezolve algoritmi criptografici folosind puterea de calcul ca în PoW, sistemele PoS procesează și validează noi blocuri de date privind tranzacțiile pe baza participanților care împuținează active ipotecare în rețea.

Ethereum 2.0 va trece la PoS, care va crește semnificativ capacitatea rețelei, sporind în același timp descentralizarea și protejând securitatea rețelei.

Sharding

Sharding este un mecanism adaptat din bazele de date distribuite care a devenit una dintre cele mai populare soluții de scalare layer-1.

Partajarea implică împărțirea starii întregii rețele blockchain în seturi de date separate numite „shards”. Aceste segmente sunt procesate simultan în paralel de către rețea, permițând efectuarea de lucrări secvențiale pe mai multe tranzacții.

În plus, fiecare nod este alocat unui anumit fragment, în loc să mențină o copie întreagă a blockchain-ului. Fragmentele individuale oferă dovadă lanțului principal și interacționează între ele pentru a partaja adrese, solduri și stare comună folosind protocoale de comunicare între fragmente.

Ethereum 2.0 este un protocol blockchain de ultimă generație care explorează cioburi, împreună cu Zilliqa, Tezos și Qtum.

Soluție de extensie Layer-2

Layer-2 se referă la o rețea sau o tehnologie care funcționează pe deasupra unui protocol blockchain subiacent, pentru a îmbunătăți scalabilitatea și eficiența blockchain-ului.

O soluție de scalare de nivel 2 presupune mutarea unei părți a sarcinii de tranzacție a protocolului blockchain către o arhitectură de sistem adiacentă, care apoi procesează și raportează către blockchain-ul principal. Prin urmare, blockchain-ul de bază este mai puțin aglomerat și, în cele din urmă, mai scalabil.

Soluțiile de nivel 2 includ:

• Blockchain imbricat

• Canal de stat.

• Sidechain.

Blockchain-uri imbricate

Un blockchain imbricat este în esență un blockchain în, sau mai degrabă, pe un alt blockchain. Arhitectura blockchain imbricată implică de obicei un blockchain principal, care stabilește parametrii pentru o rețea mai largă. În timp ce execuția are loc pe o rețea interconectată de lanțuri secundare.

Mai multe niveluri de blockchain pot fi construite deasupra unui lanț principal, fiecare nivel folosind o conexiune părinte-copil. Firul părinte deleagă procesarea firelor de execuție secundare și returnează rezultatele firului părinte la finalizare. Blockchain-ul subiacent nu participă la funcțiile de rețea ale lanțului secundar, cu excepția cazului în care este necesară soluționarea litigiilor.

Distribuirea muncii conform acestui model reduce sarcina de procesare a lanțului principal pentru a îmbunătăți scalabilitatea în mod exponențial. Proiectul OMG Plasma este un exemplu de infrastructură blockchain imbricată de nivel 2, utilizată pe lângă protocolul Ethereum de nivel 1 pentru a facilita tranzacții mai rapide și mai ieftine.

Canal de stat

Canalele de stat facilitează comunicarea bidirecțională între canalele de tranzacții blockchain și cele din afara lanțului și îmbunătățesc capacitatea și viteza de tranzacționare.

Un canal de stare nu necesită confirmare de către nodurile de rețea de nivel 1. În schimb, este o resursă adiacentă rețelei care este blocată folosind un mecanism multisig sau un contract inteligent.

Când o tranzacție sau o serie de tranzacții este finalizată pe un canal de stat, „starea” finală a „canalului” și toate tranzițiile sale inerente sunt înregistrate în blockchain-ul de bază. Liquid network, Celer, Bitcoin Lightning și Ethereum's Raiden Network sunt exemple de canale de stat.

În echilibrul dintre trio-ul Blockchain, canalul de stare de sacrificiu trebuie să sacrifice un anumit grad de descentralizare pentru a obține o scalabilitate mai mare.

Sidechain

Un sidechain este un lanț de tranzacții adiacent blockchain-ului care este adesea folosit pentru tranzacții în loturi mari. Sidechains utilizează un mecanism de consens independent – ​​adică separat de lanțul original – care poate fi optimizat pentru viteză și scalabilitate.

Cu arhitectura sidechain, rolul principal al lanțului principal este de a menține securitatea generală, de a confirma înregistrările tranzacțiilor în loturi și de a rezolva disputele. Sidechain-urile se disting de canalele de stat într-un număr de moduri integrate.

În primul rând, tranzacțiile sidechain nu sunt secrete, ele sunt înregistrate public în registru. În plus, o încălcare a securității sidechain nu afectează lanțul principal sau alte sidechain. Configurarea unui sidechain poate necesita un efort semnificativ, deoarece infrastructura este adesea construită de la zero.

Avantajele a 2 solutii

Layer-1 nu trebuie să adauge nimic pe deasupra arhitecturii existente.

Layer-2 nu se încurcă cu protocolul blockchain de bază. Soluții de nivel 2, cum ar fi canalele de stat și în special Rețeaua Lightning, pentru a face posibile microtranzacții multiple fără a pierde timpul verificând minerii și plătind taxe de tranzacție inutile.

Problema există pentru ambele soluții

Există două probleme importante cu soluțiile de scalabilitate layer-1 și layer-2.

În primul rând, există dificultăți în adăugarea acestor soluții la protocoalele existente.

Ethereum și Bitcoin au ambele capitalizări de piață de miliarde de dolari. Milioane de dolari sunt tranzacționate în fiecare zi. Acesta este motivul pentru care nu are sens să adăugați cod inutil și complicații la experimentarea acestor protocoale, experimentând cu mulți bani.

În al doilea rând, chiar dacă creați un protocol de la zero care încorporează aceste tehnici, este posibil ca acestea să nu rezolve dilema de scalabilitate.

Termenul „triada de scalabilitate” a fost inventat de fondatorul Ethereum, Vitalik Buterin. Acesta este compromisul pe care trebuie să îl facă proiectele blockchain atunci când decid cum să-și optimizeze arhitectura, prin echilibrarea următoarelor trei proprietăți – descentralizare, securitate și scalabilitate.

De exemplu: Bitcoin vrea să optimizeze securitatea și descentralizarea, motiv pentru care trebuie să facă compromisuri în ceea ce privește scalabilitatea.

Soluție de rezolvat

Soluția este să construiești un protocol de la zero cu aceste soluții încorporate. În plus, poate rezolva și dilema scalabilității.

Câștigătorul Premiului Turing, Silvio Micali, construiește un proiect numit „Algorand”, care încearcă să facă exact asta. Algorand folosește un protocol de consens numit pură dovadă a mizei (PPoS).

În PPoS:

• Liderii și verificatorii selectați (SV) sunt aleși din fiecare pas al Acordului bizantin.

• Costul de calcul cu care se confruntă un utilizator este legat doar de generarea și verificarea semnăturii, precum și de operațiuni simple de numărare.

• Costul nu depinde de numărul de utilizatori selectați pentru fiecare bloc. Acest număr este constant și nu este afectat de dimensiunea întregii rețele.

• Creșterea puterii de calcul îmbunătățește direct performanța, făcând Algorand perfect scalabil. Aceasta înseamnă că, pe măsură ce rețeaua crește în dimensiune, va menține viteze mari de tranzacție fără a suporta costuri suplimentare.

Încheia

Scalabilitatea este cel mai mare motiv care împiedică adoptarea curentă a criptomonedelor. Pentru a ne asigura că criptomonedele sunt scalabile și suficient de rapide pentru tranzacțiile de zi cu zi, avem nevoie de protocoale create special pentru a rezolva această problemă.

Soluțiile de scalare Layer-1 și Layer-2 sunt două fețe ale aceleiași monede criptomonede. Sunt strategii concepute pentru a face rețelele blockchain mai rapide și mai receptive la o bază de utilizatori în creștere rapidă.

De asemenea, aceste strategii nu se exclud reciproc. Multe rețele blockchain explorează o combinație de soluții de scalare layer-1 și layer-2 pentru a obține o scalabilitate sporită, fără a sacrifica securitatea sau descentralizarea completă.

Sursa: Compilat (Gemini-Cryptopedia, Petro Wallace)