Īsumā
Kriptovalūtu un blokķēžu popularitāte strauji aug, atbilstoši palielinoties arī lietotāju un darījumu skaitam. Neraugoties uz to, ka blokķēde ir revolucionārs risinājums, mērogojamība (sistēmas spēja augt līdzi pieaugošajam pieprasījumam) vienmēr ir sagādājusi grūtības. Publisko blokķēžu tīkliem, kas ir ļoti decentralizēti un droši, bieži vien ir grūti nodrošināt lielu caurlaidspēju.
To bieži raksturo kā blokķēdes trilemmu, saskaņā ar kuru decentralizētām sistēmām ir praktiski neiespējami vienlaicīgi sasniegt augsta līmeņa decentralizāciju, drošību un mērogojamību. Realitātē blokķēdes tīkli var sekmīgi nodrošināt tikai divus no šiem trim faktoriem.
Tomēr, par laimi, tūkstošiem entuziastu un ekspertu strādā pie mērogošanas risinājumiem. Daļa šo risinājumu ir orientēti uz galvenās blokķēdes (1. slāņa) arhitektūras pilnveidošanu, bet citi – uz 2. slāņa protokoliem, kas darbojas uz pamatā esošā tīkla.
Ievads
Ņemot vērā lielo skaitu pieejamo blokķēžu un kriptovalūtu, tu, iespējams, pat nezini, vai izmanto 1. vai 2. slāņa ķēdi. Blokķēdes sarežģītības paslēpšanai ir savas priekšrocības, taču ir vērts izpētīt sistēmu, kurā tu ieguldi līdzekļus un kuru tu izmanto. Šajā rakstā tu uzzināsi par 1. un 2. slāņa blokķēžu atšķirībām un dažādiem mērogojamības risinājumiem.
Kas ir 1. slāņa un 2. slāņa blokķēde?
Jēdziens "1. slānis" attiecas uz blokķēdes arhitektūras pamata līmeni. Tā ir blokķēdes tīkla pamatstruktūra. Kā piemēru 1. slāņa blokķēdēm var minēt Bitcoin, Ethereum un BNB Chain. 2. slānis ietver tīklus, kas izveidoti uz citām blokķēdēm. Tātad, ja Bitcoin ir 1. slānis, tad Lightning tīkls, kas darbojas uz tā, ir 2. slāņa risinājums.
Blokķēdes tīkla mērogojamības uzlabojumus var klasificēt kā 1. un 2. slāņa risinājumus. 1. slāņa risinājums nepastarpināti maina sākotnējās blokķēdes noteikumus un mehānismus. 2. slāņa risinājums izmanto ārēju, paralēlu tīklu, lai veicinātu darījumu veikšanu ārpus galvenās ķēdes.
Kāpēc blokķēdes mērogojamība ir tik svarīga?
Iztēlojies jaunu lielceļu, kas tiek būvēts starp lielpilsētu un tās strauji augošo priekšpilsētu. Palielinoties satiksmei uz lielceļa, arvien biežāk veidojas sastrēgumi (jo īpaši sastrēguma stundās) un ievērojami palielinās vidējais laiks, kāds nepieciešams, lai nokļūtu no punkta A līdz punktam B. Tas nepārsteidz, ņemot vērā ceļu infrastruktūras ierobežotās iespējas un arvien pieaugošo pieprasījumu.
Kā gan iestādes varētu palīdzēt iedzīvotājiem ātrāk pārvietoties šajā maršrutā? Viens no risinājumiem ir uzlabot pašu lielceļu, pievienojot papildu joslas katrā ceļa pusē. Tomēr tas ne vienmēr ir praktiski, jo šis risinājums ir dārgs un ievērojami apgrūtinātu tos iedzīvotājus, kuri jau izmanto šo lielceļu. Otrs risinājums ir kļūt radošākiem un apsvērt iespējas, kas nav saistītas ar pamata infrastruktūras izmaiņām, piemēram, izbūvēt papildu ceļus vai pat dzelzceļa līniju līdzās lielceļam.
Blokķēžu tehnoloģijas pasaulē primārais lielceļš ir 1. slānis (galvenais tīkls), bet palīgceļi ir 2. slāņa risinājumi (sekundārais tīkls, kas uzlabo kopējo veiktspēju).
Bitcoin, Ethereum un Polkadot ir 1. slāņa blokķēdes. Tās visas ir pamata līmeņa blokķēdes, kas apstrādā un reģistrē darījumus attiecīgajās ekosistēmās; tām ir pamata kriptovalūta, ko parasti izmanto norēķiniem par komisijas maksām un citu funkciju īstenošanai. Polygon ir 2. slāņa mērogošanas risinājuma piemērs Ethereum tīklā. Polygon tīkls regulāri veido kontrolpunktus ar Ethereum galveno tīklu, lai atjauninātu savu statusu.
Caurlaidspēja ir ļoti svarīgs blokķēdes elements. Tā atspoguļo tīkla ātrumu un efektivitāti, parādot, cik darījumus ir iespējams apstrādāt un reģistrēt noteiktā laika periodā. Palielinoties lietotāju un vienlaikus notiekošo darījumu skaitam, 1. slāņa blokķēde var kļūt lēna un dārga lietotājiem. Jo īpaši tas attiecas uz 1. slāņa blokķēdēm, kas izmanto darba apliecinājuma mehānismu, nevis likmes apliecinājumu.
1. slāņa risinājumiem raksturīgās problēmas
Bitcoin un Ethereum ir labi piemēri 1. slāņa tīkliem ar mērogojamības problēmām. Tie abi tīkla aizsardzībai izmanto decentralizētu konsensa modeli. Tas nozīmē, ka visus darījumus pirms to validēšanas verificē vairāki mezgli. Visi šie ieguves mezgli konkurē, cenšoties atrisināt sarežģītus skaitļošanas uzdevumus, un veiksmīgākie ieguvēji saņem atlīdzību, kas tiek izmaksāta tīkla pamata kriptovalūtā.
Citiem vārdiem sakot, visiem darījumiem ir nepieciešams saņemt vairāku mezglu veiktu neatkarīgu verifikāciju, lai varētu tos apstiprināt. Tas ir efektīvs veids, kā reģistrēt blokķēdē pareizus, pārbaudītus datus, vienlaikus mazinot risku, kas saistīts ar ļaunprātīgu personu uzbrukumiem. Tomēr tik populāros tīklos kā Ethereum vai Bitcoin caurlaidspējas problēma pastāvīgi saasinās. Tīkla pārslodzes apstākļos lietotājiem nākas samierināties ar ilgāku darījumu apstiprināšanas laiku un lielākām komisijas maksām.
Kā darbojas 1. slāņa mērogošanas risinājumi?
1. slāņa blokķēdēm ir pieejami vairāki risinājumi, kas var palīdzēt palielināt caurlaidspēju un vispārējo tīkla veiktspēju. Blokķēdēm, kuras izmanto darba apliecinājumu, pāreja uz likmes apliecinājumu varētu palielināt apstiprināto darījumu skaitu sekundē (TPS), vienlaikus samazinot apstrādes komisijas maksas. Tomēr kriptovalūtu kopienā viedoklis par likmes apliecinājuma priekšrocībām un ilgtermiņa ietekmi atšķiras.
Mērogošanas risinājumus 1. slāņa tīklos parasti ievieš projekta izstrādes komanda. Atkarībā no izvēlētā risinājuma kopienai ir jāveic tīkla stingrā vai vieglā šķelšana. Dažas nelielas izmaiņas ir atpakaļsaderīgas – tāds ir Bitcoin SegWit atjauninājums.
Lielāku izmaiņu gadījumā (piemēram, palielinot Bitcoin bloka izmēru līdz 8 MB) ir jāveic stingrā šķelšana. Tā rezultātā tiek izveidotas divas blokķēdes versijas – viena ar atjauninājumu un otra bez tā. Vēl viena iespēja ir palielināt tīkla caurlaidspēju, izmantojot slodzes dalīšanu. Blokķēdes darbības tādējādi tiek sadalītas vairākos mazākos segmentos, kas datus apstrādā paralēli, nevis secīgi.
Kā darbojas 2. slāņa mērogošanas risinājumi?
Kā minējām, 2. slāņa risinājumi izmanto sekundārus tīklus, kas darbojas paralēli vai neatkarīgi no galvenās ķēdes.
Apkopojumi
Nulles zināšanu apkopojumi (populārākais veids) ārpus ķēdes apkopo 2. slāņa darījumus un pēc tam iesniedz tos kā vienu darījumu galvenajā ķēdē. Šādas sistēmas darījumu integritātes pārbaudei izmanto derīguma apliecinājumus. Līdzekļi tiek turēti sākotnējā ķēdē ar savienojoša viedā līguma palīdzību, un viedais līgums apstiprina, ka apkopojums darbojas, kā paredzēts. Tas veicina sākotnējā tīkla drošību ar mazāk resursietilpīga apkopojuma sniegtajām priekšrocībām.
Sānķēdes
Sānķēdes ir neatkarīgi blokķēdes tīkli ar savām validētāju grupām. Tas nozīmē, ka savienojošais viedais līgums galvenajā ķēdē neverificē sānķēdes tīkla derīgumu. Tāpēc ir jāpaļaujas uz sānķēdes pareizu darbību, jo tā var kontrolēt aktīvus sākotnējā ķēdē.
Stāvokļu kanāli
Stāvokļa kanāls ir divvirzienu komunikācijas vide starp darījumā iesaistītajām pusēm. Puses noslēdz daļu no pamatā esošās blokķēdes un pievieno to ārpusķēdes darījumu kanālam. Šim nolūkam parasti izmanto iepriekš saskaņotu viedo līgumu vai vairākparakstu pieeju. Pēc tam puses izpilda ārpus ķēdes vienu vai vairākus darījumus, uzreiz neiesniedzot darījumu datus pamatā esošajā decentralizētajā virsgrāmatā (proti, galvenajā ķēdē). Kad visi attiecīgajā grupā iekļautie darījumi ir pabeigti, kanāla galīgais "stāvoklis" tiek pārraidīts uz blokķēdi validēšanai. Šis mehānisms ļauj palielināt darījumu apstrādes ātrumu un tīkla kopējo veiktspēju. Tādi risinājumi kā Bitcoin Lightning tīkls un Ethereum Raiden darbojas, pamatojoties uz stāvokļu kanāliem.
Ligzdotās blokķēdes
Šis risinājums izmanto sekundāru ķēžu kopu, kas atrodas uz galvenās jeb "mātes" blokķēdes. Ligzdotās blokķēdes darbojas atbilstoši vecāku ķēdes noteikumiem un parametriem. Galvenā ķēde neiesaistās darījumu izpildē – tā tikai nepieciešamības gadījumā risina strīdus. Ikdienas darbs tiek deleģēts pakārtotajām ķēdēm, kas atgriež apstrādātos darījumus galvenajā ķēdē pēc tam, kad tie ir pabeigti. Viens no 2. slāņa ligzdoto blokķēžu risinājumiem ir OmiseGO projekts Plasma.
1. un 2. slāņa mērogošanas risinājumu ierobežojumi
Gan 1. slāņa, gan 2. slāņa risinājumiem ir savas priekšrocības un trūkumi. 1. slāņa risinājumu izmantošana var būt efektīvākā metode liela mēroga protokola uzlabojumiem. Tomēr tas nozīmē arī to, ka ir jāpārliecina validētāji apstiprināt izmaiņas, izmantojot stingro šķelšanu.
Viens no piemēriem situācijai, kad validētāji varētu atteikties to darīt, ir pāreja no darba apliecinājuma uz likmes apliecinājumu. Ieguvēji līdz ar pāreju uz efektīvāku sistēmu zaudētu ienākumus, tāpēc viņi nav ieinteresēti uzlabot mērogojamību.
2. slāņa risinājumi piedāvā daudz ātrāku veidu, kā uzlabot mērogojamību. Tomēr atkarībā no izmantotās metodes tādējādi var ievērojami pasliktināt sākotnējās blokķēdes drošību. Lietotāji uzticas tādiem tīkliem kā Ethereum un Bitcoin to noturības un līdzšinējo drošības rādītāju dēļ. Noņemot no 1. slāņa ķēdes šos aspektus, efektivitātes un drošības jomā bieži vien nākas paļauties uz 2. slāņa komandu un tīklu.
Kas sekos pēc 1. slāņa un 2. slāņa?
Viens no galvenajiem jautājumiem – vai, 1. slāņa risinājumiem kļūstot arvien mērogojamākiem, nākotnē vispār būs nepieciešami 2. slāņa risinājumi. Esošās blokķēdes tiek pilnveidotas, bet jaunie tīkli tiek veidoti jau ar labiem mērogojamības rādītājiem. Tomēr paies ilgs laiks, līdz lielākās sistēmas spēs uzlabot savu mērogojamību, turklāt nav garantiju, ka tas vispār notiks. Visticamākā iespēja ir, ka 1. slāņa risinājumi koncentrēsies uz drošību, bet 2. slāņa risinājumi pielāgos savus pakalpojumus atbilstoši konkrētajam lietojumam.
Ir ļoti iespējams, ka tuvākajā nākotnē tādas lielas ķēdes kā Ethereum joprojām dominēs, jo tām ir plaša lietotāju un izstrādātāju kopiena. Tomēr to lielā, decentralizētā validētāju kopiena un uzticamā reputācija veido stabilu pamatu konkrētiem mērķiem pielāgotiem 2. slāņa risinājumiem.
Noslēgumā
Kopš kriptovalūtu pirmsākumiem, tiecoties nodrošināt labāku mērogojamību, ir veidojušies divi novirzieni –1. slāņa uzlabojumi un 2. slāņa risinājumi. Ja tev ir daudzpusīgs kriptovalūtu ieguldījumu portfelis, ir ļoti iespējams, ka tu jau esi saskāries ar 1. slāņa un 2. slāņa tīkliem. Tagad tu zini par abu šo risinājumu atšķirībām, kā arī par to piedāvātajām atšķirīgajām pieejām mērogošanā.