TL;DR
Populariteten til krypto og blokkjede vokser eksponentielt, og det gjør også antall brukere og transaksjoner. Selv om det er lett å se hvor revolusjonerende blokkjede er, har skalerbarheten – et systems kapasitet til å vokse samtidig som det dekker økende etterspørsel – alltid vært en utfordring. Offentlige blokkjedenettverk med høy grad av desentralisering og sikkerhet sliter ofte med å oppnå høy gjennomstrømning.
Dette omtales ofte som blokkjedens "trilemma", som går ut på at det er praktisk talt umulig for et desentralisert system å oppnå like høye nivåer av desentralisering, sikkerhet og skalerbarhet på samme tid. Realistisk sett kan et blokkjedenettverk bare oppfylle to av de tre faktorene.
Men heldigvis er det tusenvis av entusiaster og eksperter som jobber med skaleringsløsninger. Noen av disse løsningene er designet for å finpusse på arkitekturen til hovedblokkjeden (lag 1), mens andre handler om lag 2-protokoller som opererer oppå det underliggende nettverket.
Innledning
Det er et stort antall blokkjeder og kryptovalutaer tilgjengelig, og du vet kanskje ikke om du bruker en kjede på lag 1 eller lag 2. Det finnes noen fordeler med å skjule blokkjedekompleksiteten, men det er verdt å sette seg inn i systemet du investerer i eller bruker. Denne artikkelen vil hjelpe deg til å forstå forskjellene mellom lag 1- og lag 2-blokkjeder og ulike skaleringsløsninger.
Hva er en blokkjede på lag 1 kontra lag 2?
Begrepet lag 1 refererer til basisnivået til en blokkjedearkitektur. Det er hovedstrukturen til et blokkjedenettverk. Bitcoin, Ethereum og BNB Chain er eksempler på lag 1-blokkjeder. Lag 2 refererer til nettverk som er bygget oppå andre blokkjeder. Så hvis Bitcoin er lag 1, er Lightning-nettverket, som kjører oppå det, et eksempel på lag 2.
Forbedringer i skalerbarheten for blokkjedenettverk kan kategoriseres i lag 1- og lag 2-løsninger. En lag 1-løsning endrer reglene og mekanismene til den originale blokkjeden direkte. En lag 2-løsning benytter et eksternt, parallelt nettverk for å legge transaksjonene bort fra hovedkjeden.
Hvorfor er skalerbarheten viktig for blokkjeden?
Se for deg en ny motorvei som bygges mellom en storby og en raskt voksende forstad. Etter hvert som trafikken på motorveien øker og det blir vanlig med kø – spesielt i rushtiden – kan gjennomsnittstiden for å komme seg fra A til B øke betydelig. Og det er ikke rart, for veiens infrastruktur har begrenset kapasitet og behovet øker stadig.
Hva kan myndighetene gjøre for å hjelpe flere pendlere til å reise raskere via denne ruten? Én løsning er å bygge ut selve motorveien og legge til ekstra kjørefelt på hver side. Men dette er ikke alltid så lett i praksis, for det er en kostbar løsning som skaper store problemer for de som allerede bruker motorveien. Et alternativ er å være kreativ og vurdere ulike metoder som ikke krever at man gjør endringer i kjerneinfrastrukturen, for eksempel å bygge flere sideveier eller t-banelinje/trikkespor langs motorveien.
I blokkjedeteknologiens verden er hovedmotorveien lag 1 (hovednettverket), mens de alternative transportmetodene er lag 2-løsninger (sekundært nettverk for å forbedre totalkapasiteten).
Bitcoin, Ethereum og Polkadot regnes alle som lag 1-blokkjeder. De er blokkjedene på basislaget som behandler og registrerer transaksjoner for de respektive økosystemene, med en integrert kryptovaluta – vanligvis brukt til å betale gebyrer og sørge for større bruksområde. Polygon er ett eksempel på en lag 2-skaleringsløsning for Ethereum. Polygon-nettverket setter regelmessig av sjekkpunkter til Ethereum-nettverket for å oppdatere om statusen sin.
Gjennomstrømningskapasiteten er et viktig element i en blokkjede. Det er et mål på hastighet og effektivitet som viser hvor mange transaksjoner som kan behandles og registreres innenfor en bestemt tidsramme. Etter hvert som antall brukere øker, og antall samtidige transaksjoner øker, kan en lag 1-blokkjede bli treg og dyr å bruke. Dette gjelder spesielt lag 1-blokkjeder som bruker en Proof of Work-mekanisme, i motsetning til Proof of Stake.
Nåværende lag 1-problemer
Bitcoin og Ethereum er gode eksempler på lag 1-nettverk med skaleringsproblemer. Begge sikrer nettverket gjennom en distribuert konsensusmodell. Det betyr at alle transaksjoner verifiseres av flere noder før de valideres. De såkalte mining-nodene konkurrerer alle sammen om å løse et komplekst beregningspuslespill, og minerne som lykkes, blir belønnet i nettverkets integrerte kryptovaluta.
Med andre ord krever alle transaksjoner uavhengig verifisering av flere noder før de blir bekreftet. Dette er en effektiv måte å logge og registrere korrekte og verifiserte data til blokkjeden på, samtidig som risikoen for angrep fra aktører med dårlige hensikter reduseres. Men når et nettverk er så populært som Ethereum og Bitcoin, blir gjennomstrømningsbehovet et stadig økende problem. Når nettverket er overbelastet, opplever brukerne tregere bekreftelsestider og høyere transaksjonsgebyrer.
Hvordan fungerer skaleringsløsninger for lag 1?
Det finnes flere alternativer for lag 1-blokkjeder som øker gjennomstrømningen og den totale nettverkskapasiteten. Når det gjelder blokkjeder som bruker Proof of Work, kan en overgang til Proof of Stake være et alternativ for å øke antall transaksjoner per sekund (TPS) og samtidig redusere behandlingsgebyrene. Men det er ulike synspunkter i kryptofellsskapet knyttet til fordelene og den langsiktige innvirkningen av Proof of Stake.
Skaleringsløsninger på lag 1-nettverk introduseres vanligvis av prosjektets utviklingsteam. Avhengig av typen løsning vil fellesskapet trenge en hard-fork eller soft-fork på nettverket. Noen små endringer er bakoverkompatible, for eksempel Bitcoins SegWit-oppdatering.
Større endringer, som det å øke Bitcoins blokkstørrelse til 8 MB, krever en hard fork. Da oppstår det to versjoner av blokkjeden, én med oppdateringen og én uten. Et annet alternativ for å øke et nettverks gjennomstrømning er sharding. Dette deler blokkjedeoperasjonene inn i flere mindre deler som kan behandle data samtidig istedenfor sekvensielt.
Hvordan fungerer skaleringsløsninger for lag 2?
Som forklart benytter lag 2-løsninger sekundære nettverk som fungerer parallelt eller uavhengig av hovedkjeden.
Rollups
Nullkunnskaps-rollups (den vanligste typen) pakker lag 2-transaksjoner utenfor kjeden og sender dem inn som én transaksjon på hovedkjeden. Disse systemene bruker gyldighetsbevis for å sjekke at transaksjonene er ekte. Aktivaene holdes på den opprinnelige kjeden med en smart kontrakt som fungerer som bro, og den smarte kontrakten bekrefter at rollupen fungerer som tiltenkt. Dette gir sikkerheten til det opprinnelige nettverket sammen med fordelene med en mindre ressurskrevende rollup.
Sidekjeder
Sidekjeder er uavhengige blokkjedenettverk som har egne sett med validatorer. Det betyr at den smarte kontrakten som fungerer som bro på hovedkjeden, ikke bekrefter gyldigheten til sidekjedenettverket. Derfor må du stole på at sidekjeden fungerer som den skal, ettersom den har kontroll over aktiva på den opprinnelige kjeden.
Tilstandskanaler
En tilstandskanal er et toveis kommunikasjonsmiljø mellom transaksjonspartene. Partene sperrer av en del av den underliggende blokkjeden og kobler den til en transaksjonskanal utenfor kjeden. Dette gjøres vanligvis via en forhåndsavtalt smart kontrakt eller en multisignatur. Partene utfører deretter en transaksjon eller et parti av transaksjoner utenfor kjeden uten umiddelbart å sende inn transaksjonsdata til den underliggende distribuerte hovedboken (dvs. hovedkjeden). Når alle transaksjoner i settet er fullført, sendes kanalens endelige "tilstand" til blokkjeden for validering. Denne mekanismen gjør det mulig å forbedre transaksjonshastigheten og øker totalkapasiteten til nettverket. Løsninger som Bitcoin Lightning Network og Ethereums Raiden drives basert på tilstandskanaler.
Nestede blokkjeder
Denne løsningen benytter et sett med sekundære kjeder som ligger over hovedblokkjeden. Nestede blokkjeder opererer i henhold til reglene og parameterne som er angitt av den overordnede kjeden. Hovedkjeden deltar ikke i gjennomføringen av transaksjoner, og dens rolle er begrenset til tvisteløsning når det er nødvendig. Det daglige arbeidet er delegert til "underordnede" kjeder som returnerer de behandlede transaksjonene til hovedkjeden ved fullførelse utenfor hovedkjeden. OmiseGOs Plasma-prosjekt er et eksempel på en nestet lag 2-blokkjedeløsning.
Begrensninger for skaleringsløsninger for lag 1 og lag 2
Både lag 1- og lag 2-løsninger har sine unike fordeler og ulemper. Det å jobbe videre med lag 1 kan føre til den mest effektive løsningen for protokollforbedringer i stor skala. Men dette betyr også at validatorene må overbevises om å akseptere endringer gjennom en hard gaffel.
Et mulig eksempel der validatorene kanskje ikke vil gjøre dette, er hvis man skal endre fra Proof of Work til Proof of Stake. Minerne mister inntekt ved en slik overgang til et mer effektivt system, noe som gjør at de ikke ønsker å forbedre skalerbarheten.
Lag 2 er en mye raskere måte å forbedre skalerbarheten på. Men avhengig av metoden som brukes, kan du miste mye av sikkerheten til den originale blokkjeden. Brukerne stoler på nettverk som Ethereum og Bitcoin fordi de er robuste og sikre. Ved å fjerne aspekter fra lag 1, må du ofte benytte lag 2-teamet og -nettverket for effektivitet og sikkerhet.
Hva skjer etter lag 1 og lag 2?
Et viktig spørsmål er om vi i det hele tatt kommer til å trenge lag 2-løsninger, etter hvert som lag 1-løsningene blir mer skalerbare. Eksisterende blokkjeder opplever forbedringer, og det opprettes nye nettverk med god skalerbarhet allerede. Men det vil ta lang tid før store systemer får vesentlig bedre skalerbarhet, og det er ikke garantert. Det mest sannsynlige alternativet er at lag 1 fokuserer på sikkerhet, og at det lar lag 2-nettverk skreddersy tjenester til spesifikke bruksområder.
I nær fremtid er det en god sjanse for at store kjeder som Ethereum fortsatt vil dominere på grunn av det store bruker- og utviklerfellesskapet. Men det store, desentraliserte validatorsettet og det pålitelige omdømmet gir også et solid grunnlag for målrettede lag 2-løsninger.
Avsluttende tanker
Siden starten av krypto har jakten på bedre skalerbarhet skapt en todelt tilnærming med lag 1-forbedringer og lag 2-løsninger. Hvis du har en diversifisert kryptoportefølje, er det en god mulighet for at du allerede har eksponering mot både lag 1- og lag 2-nettverk. Nå forstår du forskjellene mellom de to og de forskjellige tilnærmingene de har til skalering.