Ключові висновки
Масштабованість блокчейну — це здатність мережі обробляти більше транзакцій у міру зростання попиту. Для мереж блокчейну цього складно досягти без компромісів у безпеці або децентралізації.
Blockchain trilemma (трилема блокчейну) описує складність досягнення масштабованості, безпеки та децентралізації одночасно.
Сайдчейни — це окремі блокчейни, пов’язані з основним ланцюгом, які дають змогу виконувати транзакції за іншими правилами та з більш швидкими швидкостями, ніж на базовому рівні.
Платіжні канали дозволяють двом сторонам здійснювати транзакції офлайн. На блокчейні з’являються лише транзакції відкриття та закриття, що зменшує перевантаження та комісії.
Вступ
Під масштабованістю загалом мається на увазі здатність системи зростати й справлятися зі збільшенням попиту. У обчисленнях ви можете підвищити продуктивність машини, оновивши її обладнання. У мережах блокчейну проблема інша. Масштабування блокчейну означає збільшення його потужності для обробки більшої кількості транзакцій, зберігаючи при цьому безпеку та доступність для багатьох учасників.
Хороший приклад — біткоїн. Його децентралізована природа означає, що тисячі вузлів мають залишатися синхронізованими між собою. Це створює обмеження на те, скільки транзакцій можна обробляти одночасно. Коли попит перевищує потужність, комісії за транзакції можуть зростати, а час підтвердження — збільшуватися.
Замість того щоб намагатися вирішити все це на базовому рівні, багато розробників зосередилися на рішеннях поза ланцюгом (off-chain). Два з найважливіших підходів — сайдчейни та платіжні канали. Ця стаття пояснює, як вони працюють і як вони вписуються в ширший ландшафт рівня 2.
Проблема масштабованості блокчейну
Запуск вузла біткоїна відносно недорогий, і навіть скромного обладнання зазвичай достатньо. Але оскільки тисячі вузлів мають залишатися синхронізованими, мережа має обмеження на те, скільки транзакцій вона може обробити. Обмеження на розміри блоків і час між блоками допомагають підтримувати базу даних керованою для всіх учасників.
Це «вузьке місце» стає помітним у періоди високого попиту. Уявіть це як поїзд із фіксованою кількістю місць, який відправляється за розкладом. Коли бажаючих сісти більше, ніж є місць, ціни зростають. Перевантажена мережа підвищує витрати на транзакції за секунду (TPS) і сповільнює підтвердження для тих, хто не платить преміальну комісію.
Засновник Ethereum Віталік Бутерін назвав цю проблему «трилемою блокчейну». Він запропонував, що системи блокчейну мають компроміси між трьома властивостями: масштабованістю, безпекою та децентралізацією. Поліпшення будь-яких двох з них може зробити третю гіршою. Через це багато хто вважає, що масштабованість найкраще вирішувати на вторинному рівні, а не безпосередньо на головному ланцюгу.
Що таке рішення масштабування поза ланцюгом?
Масштабування поза ланцюгом дозволяє виконувати транзакції без навантаження на основний блокчейн. Протоколи, побудовані поверх ланцюга, дають користувачам змогу надсилати й отримувати кошти, але окремі транзакції не записуються в основний ланцюг. Це зберігає базовий рівень легким, водночас забезпечуючи високі обсяги транзакцій.
Два з найперших і найпоширеніших підходів — сайдчейни та платіжні канали. Обидва зменшують навантаження на основний ланцюг, але працюють зовсім по-різному.
Вступ до сайдчейнів
Що таке сайдчейн?
Сайдчейн — це окремий блокчейн, який працює паралельно з основним ланцюгом і з’єднаний із ним через двосторонній peg. Активи можуть переміщуватися між основним ланцюгом і сайдчейном — і назад. Сайдчейн працює незалежно, з власними правилами консенсусу, часами створення блоків і валідаторами.
Як працює сайдчейн?
Коли користувач переводить активи на сайдчейн, його кошти в основному ланцюгу блокуються, а еквівалентна кількість випускається на сайдчейні. Коли він повертається назад, токени сайдчейну спалюються, а початкові кошти розблоковуються. Цей механізм називається двостороннім peg.
Уявімо, що в Аліси є п’ять біткоїнів, і вона хоче скористатися швидшим сайдчейном. Вона надсилає свої біткоїни на адресу моста, яка їх блокує. Потім вона отримує на сайдчейні п’ять відповідних токенів.
Тепер Аліса може вільно здійснювати транзакції на сайдчейні. Коли вона буде готова повернутися, вона надсилає токени сайдчейну на спеціальну адресу, і її біткоїни вивільняються в основному ланцюгу. Якщо говорити про біткоїн, то вона виконала лише дві транзакції: одну, щоб увійти в сайдчейн, і одну, щоб вийти.
Навіщо використовують сайдчейни?
Сайдчейни не обмежуються правилами основного ланцюга. Вони можуть використовувати різні механізми консенсусу, створювати блоки частіше й швидше підтверджувати транзакції. Також вони можуть слугувати середовищем для тестування нових функцій, адже помилка на сайдчейні не впливає на базову мережу.
Компроміс полягає в безпеці. Сайдчейн зазвичай менш безпечний, ніж основний ланцюг, оскільки має менше валідаторів і власну модель консенсусу. Користувачі, які проводять транзакції на сайдчейні, покладаються на його правила, а не на правила біткоїна.
Ethereum's Plasma був раннім фреймворком, який мав певні схожості із сайдчейнами. Він використовував ієрархію дочірніх ланцюгів, щоб розвантажувати транзакції з головної мережі Ethereum. Попри деякі обмеження, він допоміг закласти основу для більш просунутих рішень рівня 2.
Вступ до платіжних каналів
Що таке платіжний канал?
Платіжний канал дозволяє двом сторонам здійснювати транзакції офлайн, не публікуючи кожну транзакцію в блокчейні. Найвідомішою реалізацією є Lightning Network для біткоїна. Платіжні канали використовують смартконтракти, щоб забезпечити спільний баланс між учасниками, даючи їм змогу вільно оновлювати цей баланс без сплати on-chain комісій кожного разу.
Як працює платіжний канал?
Щоб відкрити канал, двоє учасників вносять кошти на спільну мультипідписну адресу. Ця адреса вимагає підпису обох сторін для будь-якої транзакції. Разом вони ведуть приватну таблицю балансу, яка відстежує, скільки кожна людина має.
Якщо Аліса й Боб кожен вносять по 10 BTC на спільну адресу, вони починають з по 10 BTC кожен. Якщо Аліса хоче заплатити Бобу 1 BTC, вона оновлює таблицю балансу так, щоб це відобразити: у Аліси стає 9 BTC, у Боба — 11 BTC. Це оновлення не зачіпає блокчейн. Вони можуть продовжувати перекази туди-сюди, оновлюючи баланс стільки разів, скільки їм потрібно.
Коли вони завершують, вони підписують фінальну транзакцію, яка надсилає кожній людині її поточний баланс. Потрібно лише дві on-chain транзакції незалежно від того, скільки оновлень відбувалося off-chain: одна, щоб відкрити канал, і одна, щоб його закрити. Усі транзакції між цим — безкоштовні та майже миттєві.
Маршрутизація платежів
Платіжні канали стають особливо потужними, коли їх з’єднують у мережу. Якщо у Боба відкритий канал із Керол, то Аліса може заплатити Керол, не відкриваючи прямого каналу з нею. Вона маршрутизує платіж через Боба, який передає його Керол. Така маршрутизація може розширюватися на кілька «хопів».
У добре зв’язаній мережі між будь-якими двома учасниками часто існує кілька маршрутів. Платіж знаходить шлях із достатньою пропускною здатністю та пересилає суму. Саме так Lightning Network дозволяє здійснювати біткоїн-платежі між користувачами, які ніколи не взаємодіяли напряму.
Як еволюціонувало масштабування рівня 2?
Після того як було запроваджено сайдчейни та платіжні канали, екосистема рівня 2 значно зросла. Новий клас рішень для масштабування, званий ролапами, став домінуючим підходом для Ethereum. Ролапи виконують транзакції поза основним ланцюгом і публікують стиснені дані назад у головний ланцюг, успадковуючи безпеку Ethereum, а не покладаючись на окремий набір валідаторів.
Поряд із ролапами з’явилися state channels, які є узагальненням платіжних каналів. Вони дозволяють відбуватися off-chain будь-яким змінам стану, а не лише переказам токенів між учасниками. Це відкриває можливості для застосунків, що виходять за межі простих платежів.
У біткоїні Lightning Network продовжує розвиватися як основне рішення для платіжних каналів. Також зросли біткоїн-специфічні мережі рівня 2: вони додають можливості смартконтрактів і мостять ліквідність біткоїна до інших екосистем. Кожен підхід передбачає різні припущення щодо довіри, тож розуміння компромісів важливе, коли ви обираєте, яке рішення використовувати.
Поширені запитання
Що таке масштабованість блокчейну?
Масштабованість блокчейну — це здатність мережі блокчейну обробляти більше транзакцій у міру зростання попиту. Більшість блокчейнів мають обмеження на те, скільки транзакцій вони можуть обробити за секунду, що може спричиняти перевантаження та вищі комісії за високого попиту.
Що таке трилема блокчейну?
Трилема блокчейну — це ідея, що блокчейн не може повністю досягти масштабованості, безпеки та децентралізації одночасно. Покращення однієї з цих властивостей часто потребує компромісу з іншою.
У чому різниця між сайдчейном і платіжним каналом?
Сайдчейн — це окремий блокчейн, який працює поруч із основним ланцюгом. Він має власних валідаторів і власні правила консенсусу. Платіжний канал — це off-chain домовленість між двома сторонами, яка використовує смартконтракт для відстеження балансів без окремого блокчейну.
Чи безпечна для використання Lightning Network?
Lightning Network використовує криптографічні контракти, щоб зменшити ризик шахрайства. Учасники, які намагатимуться транслювати старий стан каналу, можуть бути покарані іншою стороною. Втім, користувачам варто тримати свій вузол онлайн або використовувати сервіс watchtower для моніторингу каналів. Як і з будь-якою технологією, перед використанням варто розуміти ризики.
Що таке ролапи та чим вони відрізняються від сайдчейнів?
Ролапи виконують транзакції поза основним ланцюгом, але публікують назад у нього стиснені дані транзакцій, успадковуючи безпеку базового рівня. Натомість сайдчейни працюють із власною незалежною моделлю безпеки. Це означає, що сайдчейни можуть бути швидшими та гнучкішими, але вони покладаються на свої власні валідатори, а не на гарантії безпеки основного ланцюга.
Останні думки
Сайдчейни та платіжні канали були одними з найперших підходів до вирішення проблеми масштабованості блокчейну. Обидва націлені на те, щоб перенести транзакції з основного ланцюга, зменшуючи перевантаження та комісії, зберігаючи при цьому доступ до базового рівня для врегулювання.
Додаткове читання
Що таке мережі Bitcoin Layer 2?
Оптимістичні vs. Zero-Knowledge Rollups: у чому різниця?
Що таке ZK-Rollups? Техніка масштабування рівня 2
Що таке Ethereum і як він працює?
Пояснення Proof of Work
Застереження: цей контент надається вам у форматі «як є» лише для загальної інформації та навчальних цілей без будь-яких тверджень чи гарантій будь-якого типу. Його не слід тлумачити як фінансову, юридичну або іншу професійну консультацію, а також він не має на меті рекомендувати придбання будь-якого конкретного продукту чи послуги. Вам слід звернутися по власну консультацію до відповідних кваліфікованих фахівців. Якщо контент надано третім учасником, будь ласка, майте на увазі, що висловлені там погляди належать третьому учаснику і не обов’язково відображають позицію Binance Academy. Ціни на цифрові активи можуть бути волатильними. Вартість вашої інвестиції може зменшитися або збільшитися, і ви можете не отримати назад суму, яку інвестували. Ви несете відповідальність за власні інвестиційні рішення, а Binance Academy не несе відповідальності за будь-які збитки, яких ви можете зазнати. Для отримання додаткової інформації див. наші Умови користування, Повідомлення про ризики та Умови Binance Academy.