Tiivistelmä
Kryptojen ja lohkoketjun suosio kasvaa eksponentiaalisesti, samoin kuin käyttäjien ja transaktioiden määrä. Vaikka on helppoa nähdä, kuinka vallankumouksellinen lohkoketju on, skaalautuvuus – järjestelmän kyky kasvaa samalla, kun se mukautuu kasvavaan kysyntään – on aina ollut haasteellista. Julkisten lohkoketjuverkkojen, jotka ovat erittäin hajautettuja ja turvallisia, suurimpiin ongelmiin kuuluu usein korkean suorituskyvyn saavuttaminen.
Tätä kutsutaan usein lohkoketjun trilemmaksi, jonka mukaan hajautetun järjestelmän on käytännössä mahdotonta saavuttaa samanaikaisesti yhtä korkea hajauttamisen, turvallisuuden ja skaalautuvuuden taso. Realistisesti lohkoketjuverkoissa voi olla vain kaksi näistä kolmesta tekijästä.
Onneksi kuitenkin tuhannet harrastajat ja asiantuntijat työskentelevät skaalausratkaisujen parissa. Jotkin näistä ratkaisuista on suunniteltu päälohkoketjun arkkitehtuurin (ensimmäisen tason) säätämiseksi, kun taas toiset kohdistuvat toisen tason protokolliin, jotka toimivat taustalla olevan verkon päällä.
Johdanto
Koska saatavilla on suuri määrä lohkoketjuja ja kryptoja, et ehkä tiedä, käytätkö ensimmäisen tai toisen tason ketjua. Lohkoketjun monimutkaisuuden piilottamisesta on hyötyä, mutta kannattaa ymmärtää järjestelmä, johon sijoitat tai jota käytät. Tämän artikkelin avulla voit ymmärtää erot ensimmäisen ja toisen tason lohkoketjujen ja erilaisten skaalautuvuusratkaisujen välillä.
Mikä on lohkoketjun ensimmäinen tai toinen taso?
Termi ensimmäinen taso viittaa lohkoketjuarkkitehtuurin perustasoon. Se on lohkoketjuverkoston päärakenne. Bitcoin, Ethereum ja BNB Chain ovat esimerkkejä ensimmäisen tason lohkoketjuista. Toinen taso viittaa verkkoihin, jotka on rakennettu muiden lohkoketjujen päälle. Joten jos Bitcoin on ensimmäinen taso, sen päällä toimiva Lightning-verkko on esimerkki toisesta tasosta.
Lohkoketjuverkon skaalautuvuuden parannukset voidaan luokitella ensimmäisen tason ja toisen tason ratkaisuihin. Ensimmäisen tason ratkaisu muuttaa suoraan alkuperäisen lohkoketjun sääntöjä ja mekanismeja. Toisen tason ratkaisu käyttää ulkoista, rinnakkaista verkkoa transaktioiden suorittamiseen pääketjun ulkopuolella.
Miksi lohkoketjun skaalautuvuus on tärkeää?
Kuvittele, että suurkaupungin ja sen nopeasti kasvavan lähiön välille rakennetaan uusi moottoritie. Kun liikenteen määrä kasvaa moottoritiellä ja ruuhkat yleistyvät erityisesti ruuhka-aikoina, keskimääräinen aika päästä paikasta A paikkaan B voi pidentyä merkittävästi. Tämä ei ole yllättävää, kun otetaan huomioon, että tieinfrastruktuurin kapasiteetti on rajallinen ja kysyntä kasvaa jatkuvasti.
Mitä viranomaiset sitten voivat tehdä auttaakseen suurempaa määrää työmatkalaisia kulkemaan nopeammin tällä reitillä? Yksi ratkaisu olisi parantaa itse moottoritietä lisäämällä ylimääräisiä kaistoja tien molemmille puolille. Tämä ei kuitenkaan ole aina käytännöllistä, koska kyseessä on kallis ratkaisu, joka aiheuttaisi huomattavia ongelmia niille, jotka jo käyttävät moottoritietä. Vaihtoehtona on olla luova ja harkita erilaisia lähestymistapoja, jotka eivät liity ydininfrastruktuurin muutoksiin, kuten uusien teiden rakentaminen tai jopa pikaraitiotien rakentaminen moottoritien varteen.
Lohkoketjuteknologian maailmassa ensisijainen moottoritie on ensimmäisen tason verkko (pääverkko), kun taas lisätiet ovat toisen tason ratkaisuja (toissijainen verkko kokonaiskapasiteetin parantamiseksi).
Bitcoinia, Ethereumia ja Polkadotia pidetään kaikkia ensimmäisen tason lohkoketjuina. Ne ovat perustason lohkoketjuja, jotka käsittelevät ja tallentavat transaktioita ekosysteemeihinsä, ja niillä kaikilla on oma natiivikryptonsa, jota käytetään tyypillisesti maksujen maksamiseen ja laajemman hyödyn tarjoamiseen. Polygon on yksi esimerkki Ethereumin toisen tason skaalausratkaisusta. Polygon-verkko sitoo säännöllisesti tarkistuspisteitä Ethereumin pääverkkoon päivittääkseen sen tilan.
Siirtonopeus on olennainen osa lohkoketjua. Se on nopeuden ja tehokkuuden mittari, joka osoittaa, kuinka monta transaktiota voidaan käsitellä ja tallentaa tietyn ajanjakson aikana. Kun käyttäjien määrä ja samanaikaisten transaktioiden määrä kasvaa, ensimmäisen tason lohkoketjusta voi tulla hidas ja kallis käyttää. Tämä pätee erityisesti ensimmäisen tason lohkoketjuihin, jotka käyttävät työntodistemekanismia varantotodisteen sijaan.
Nykyiset ensimmäisen tason ongelmat
Bitcoin ja Ethereum ovat hyviä esimerkkejä ensimmäisen tason verkoista, joissa on skaalausongelmia. Molemmat suojaavat verkon hajautetulla konsensusmallilla. Tämä tarkoittaa, että useat solmut todentavat kaikki transaktiot ennen niiden hyväksymistä. Niin sanotut louhintasolmut yrittävät kaikki kilvan ratkaista monimutkaisen laskennallisen pulman, ja menestyksekkäät louhijat saavat palkkion verkon natiivikryptossa.
Toisin sanoen kaikki transaktiot edellyttävät useiden solmujen riippumatonta todentamista ennen vahvistusta. Tämä on tehokas tapa kirjata ja tallentaa oikeita, todennettuja tietoja lohkoketjuun ja samalla vähentää huonojen toimijoiden hyökkäysriskiä. Kuitenkin kun käytössä on niin suosittu verkko kuin Ethereum tai Bitcoin, kysynnästä tulee jatkuvasti paheneva ongelma. Verkon ruuhkautuessa käyttäjät tulevat huomaamaan, että vahvistusajat ovat hitaampia ja transaktiomaksut korkeampia.
Miten ensimmäisen tason skaalausratkaisut toimivat?
Ensimmäisen tason lohkoketjuilla on useita vaihtoehtoja, jotka voivat lisätä siirtonopeutta ja verkon kokonaiskapasiteettia. Jos lohkoketjut käyttävät työntodistetta, siirtyminen varantotodisteeseen voisi olla vaihtoehto lisätä sekunnin aikana suoritettavien transaktioiden määrää ja vähentää samalla käsittelymaksuja. Silti kryptoyhteisössä on erilaisia näkemyksiä varantotodisteen eduista ja pitkän aikavälin vaikutuksista.
Ensimmäisen tason verkkojen skaalausratkaisut esittelee tyypillisesti projektin kehitystiimi. Ratkaisusta riippuen yhteisön on joko suoritettava kova tai pehmeä haarautuminen verkossa. Jotkin pienet muutokset ovat taaksepäin yhteensopivia, kuten Bitcoinin SegWit-päivitys.
Suuremmat muutokset, kuten Bitcoinin lohkokoon kasvattaminen 8 Mt:hen, vaativat kovan haarautumisen. Tämä luo lohkoketjusta kaksi versiota, joista toinen toimii päivityksen kanssa ja toinen ilman sitä. Toinen vaihtoehto verkon siirtonopeuden lisäämiseen on shardaus. Tämä jakaa lohkoketjun toiminnot useisiin pienempiin osiin, jotka voivat käsitellä tietoja samanaikaisesti peräkkäin käsittelyn sijaan.
Miten toisen tason skaalausratkaisut toimivat?
Kuten jo mainitsimme, toisen tason ratkaisut perustuvat toissijaisiin verkkoihin, jotka toimivat rinnakkain pääketjun kanssa tai siitä riippumattomina.
Rollupit
Nollatieto-rollupit (yleisin tyyppi) niputtavat ketjun ulkopuoliset toisen tason transaktiot ja lähettävät ne yhtenä transaktiona pääketjuun. Nämä järjestelmät tarkistavat transaktioiden eheyden oikeellisuustarkistusten avulla. Varat pidetään alkuperäisessä ketjussa sillan muodostavalla älysopimuksella, ja älysopimus vahvistaa, että koonti toimii tarkoitetulla tavalla. Tämä takaa alkuperäisen verkon turvallisuuden ja vähentää samalla sen resurssien käyttöä.
Sivuketjut
Sivuketjut ovat itsenäisiä lohkoketjuverkkoja, joilla on omat vahvistajajoukkonsa. Tämä tarkoittaa, että pääketjuun sillan luova älysopimus ei vahvista sivuverkon oikeellisuutta. Siksi sinun on luotettava siihen, että sivuketju toimii oikein, koska se pystyy hallitsemaan alkuperäisen ketjun resursseja.
Tilakanavat
Tilakanava on kaksisuuntainen viestintäympäristö transaktio-osapuolten välillä. Osapuolet sulkevat osan taustalla olevasta lohkoketjusta ja yhdistävät sen ketjun ulkopuoliseen transaktiokanavaan. Tämä tehdään yleensä ennalta sovitun älysopimuksen tai usean allekirjoituksen kautta. Sen jälkeen osapuolet suorittavat transaktion tai transaktioerän ketjun ulkopuolella toimittamatta välittömästi transaktiotietoja alla olevaan hajautettuun pääkirjaan (eli pääketjuun). Kun kaikki sarjan transaktiot on suoritettu, kanavan lopullinen "tila" lähetetään lohkoketjuun vahvistusta varten. Tämän mekanismin avulla voidaan parantaa transaktionopeutta ja lisätä verkon kokonaiskapasiteettia. Ratkaisut, kuten Bitcoin Lightning Network ja Ethereumin Raiden, toimivat tilakanavien perusteella.
Sisäkkäiset lohkoketjut
Tämä ratkaisu perustuu joukkoon toissijaisia ketjuja, jotka istuvat tärkeimmän "vanhemman" lohkoketjun päällä. Sisäkkäiset lohkoketjut toimivat emoketjun asettamien sääntöjen ja parametrien mukaisesti. Pääketju ei osallistu transaktioiden toteuttamiseen, ja sen rooli rajoittuu tarvittaessa riitojenratkaisuun. Päivittäinen työ delegoidaan "lapsiketjuille", jotka palauttavat käsitellyt transaktiot pääketjuun sen jälkeen, kun ne on käsitelty pääketjun ulkopuolella. OmiseGO:n Plasma-projekti on esimerkki toisen tason sisäkkäisestä lohkoketjuratkaisusta.
Ensimmäisen ja toisen tason skaalausratkaisujen rajoitukset
Sekä ensimmäisen että toisen tason ratkaisuihin liittyy ainutlaatuisia etuja ja haittoja. Ensimmäisen tason käyttäminen voi tarjota tehokkaimman ratkaisun laajamittaisiin protokollaparannuksiin. Tämä tarkoittaa kuitenkin myös sitä, että vahvistajien on oltava vakuuttuneita, jotta he hyväksyisivät muutokset kovan haarautumisen kautta.
Yksi mahdollinen esimerkki, jossa vahvistajat eivät ehkä halua tehdä näin, on siirtyminen työntodisteesta varantotodisteeseen. Louhijat menettäisivät tuloja siirtymällä tehokkaampaan järjestelmään, mikä on esteenä skaalautuvuuden parantamiselle.
Toinen taso tarjoaa paljon nopeamman tavan parantaa skaalautuvuutta. Käytetystä menetelmästä riippuen alkuperäisen lohkoketjun turvallisuus voi kuitenkin kärsiä huomattavasti. Käyttäjät luottavat verkkoihin, kuten Ethereum ja Bitcoin, niiden sietokyvyn ja historiallisen turvallisuuden vuoksi. Kun ensimmäisen tason lohkoketjusta poistetaan osia, käyttäjän on usein luotettava siihen, että toisen tason tiimi ja verkko takaavat sen tehokkuuden ja turvallisuuden.
Mitä ensimmäisen ja toisen tason ratkaisujen jälkeen on tiedossa?
Eräs keskeinen kysymys on se, että tullaanko toisen tason ratkaisuja edes tarvitsemaan, kun ensimmäisen tason lohkoketjuista on tulossa yhä skaalautuvampia. Olemassa olevia lohkoketjuja parannetaan jatkuvasti, ja sellaisia uusia verkkoja luodaan, joiden skaalautuvuus on jo hyvä. Suurten järjestelmien skaalautuvuuden parantaminen kestää kuitenkin kauan, eikä se ole taattua. Todennäköisin vaihtoehto on, että ensimmäinen taso keskittyy tietoturvaan ja sallii toisen tason verkkojen räätälöidä palvelunsa tiettyihin käyttötapauksiin.
Lähitulevaisuudessa on hyvät mahdollisuudet, että Ethereumin kaltaiset suuret ketjut hallitsevat alaa edelleen suuren käyttäjä- ja kehittäjäyhteisönsä ansiosta. Suuri, hajautettu vahvistajajoukko ja luotettava maine luovat kuitenkin vankan pohjan kohdennetuille toisen tason ratkaisuille.
Yhteenveto
Kryptojen alusta lähtien paremman skaalautuvuuden tavoittelu on luonut kaksiosaisen lähestymistavan ensimmäisen tason parannuksilla ja toisen tason ratkaisuilla. Jos sinulla on monipuolinen kryptosalkku, on hyvä mahdollisuus, että sinulla on jo sekä ensimmäisen tason että toisen tason verkkojen kryptoja. Nyt ymmärrät näiden kahden väliset erot sekä niiden tarjoamat erilaiset lähestymistavat skaalaukseen.