TL;DR
Populariteten för krypto och blockkedjor växer exponentiellt och det gör även antalet användare och transaktioner. Även om det är lätt att se hur revolutionerande blockkedjan är, har skalbarheten – ett systems kapacitet att växa samtidigt som man tillgodoser ökad efterfrågan – alltid varit en utmaning. Offentliga blockkedjenätverk som är mycket decentraliserade och säkra kämpar ofta för att uppnå hög genomströmning.
Detta beskrivs ofta som blockkedjans trilemma, som säger att det är praktiskt taget omöjligt för ett decentraliserat system att samtidigt uppnå lika höga nivåer av decentralisering, säkerhet och skalbarhet. Realistiskt sett kan blockkedjenätverk bara ha två av dessa tre faktorer.
Lyckligtvis arbetar dock tusentals entusiaster och experter med skalningslösningar. Några av dessa lösningar är utformade för att justera arkitekturen för huvudblockkedjan (Lager 1), medan andra riktar sig till Lager 2-protokoll som fungerar ovanpå det underliggande nätverket.
Introduktion
Det finns massor av blockkedjor och kryptovalutor tillgängliga, så du kanske inte vet om du använder en Lager 1- eller Lager 2-kedja. Det finns fördelar med att dölja blockkedjekomplexiteten, men det är värt att förstå ett system som du investerar i eller använder. Efter att ha läst den här artikeln förstår du skillnaderna mellan Lager 1- och Lager 2-blockkedjor och olika skalbarhetslösningar.
Vad är en Lager 1- kontra Lager 2-blockkedja?
Termen Lager 1 hänvisar till basnivån för en blockkedjearkitektur. Den är huvudstrukturen i ett blockkedjenätverk. Bitcoin, Ethereum och BNB Chain är exempel på Lager 1-blockkedjor. Lager 2 avser nätverk byggda ovanpå andra blockkedjor. Så om Bitcoin är ett Lager 1 är Lightning Network som körs ovanpå det ett exempel på ett Lager 2.
Förbättringar av blockkedjenätverkets skalbarhet kan kategoriseras i Lager 1- och Lager 2-lösningar. En Lager 1-lösning ändrar reglerna och mekanismerna för den ursprungliga blockkedjan direkt. En Lager 2-lösning använder ett externt, parallellt nätverk för att underlätta transaktioner och ta bort dem från huvudkedjan.
Varför är blockkedjans skalbarhet viktig?
Föreställ dig att en ny motorväg byggs mellan en storstad och dess snabbt växande förort. Eftersom mängden trafik som passerar genom motorvägen ökar och trängsel blir vanligt – särskilt under rusningstid – kan den genomsnittliga tiden för att komma från A till B öka avsevärt. Inte så konstigt, med tanke på att väginfrastrukturen har sin begränsade kapacitet och efterfrågan ständigt växer.
Vad kan myndigheterna göra för att hjälpa fler pendlare att resa snabbare via den här rutten? En lösning skulle vara att förbättra själva motorvägen och lägga till extra körfält på varje sida av vägen. Detta är dock inte alltid praktiskt, eftersom det är en dyr lösning som skulle orsaka stora problem för dem som redan använder motorvägen. Ett alternativ är att tänka kreativt och överväga olika tillvägagångssätt som inte är förknippade med att göra förändringar i kärninfrastrukturen, till exempel genom att bygga ytterligare servicevägar eller till och med starta en spårväg längs motorvägen.
I blockkedjeteknikens värld skulle den primära motorvägen vara Lager 1 (huvudnätet), medan de ytterligare servicevägarna skulle vara Lager 2-lösningar (sekundära nätverk för att förbättra den totala kapaciteten).
Bitcoin, Ethereum och Polkadot betraktas alla som Lager 1-blockkedjor. De är basskiktet för blockkedjor som bearbetar och registrerar transaktioner för sina respektive ekosystem och har en egen kryptovaluta som vanligtvis används för att betala avgifter och andra nyttoområden. Polygon är ett exempel på en Lager 2-skalningslösning för Ethereum. Polygon-nätverket gör regelbundet kontrollpunkter till Ethereums huvudnät för att uppdatera det om dess status.
Genomströmningskapaciteten är en viktig del av en blockkedja. Den är ett mått på hastighet och effektivitet som visar hur många transaktioner som kan bearbetas och registreras inom en viss tidsram. När antalet användare ökar och antalet samtidiga transaktioner ökar kan en Lager 1-blockkedja bli långsam och dyr att använda. Detta gäller särskilt för Lager 1-blockkedjor som använder en bevis på arbete-mekanism i motsats till bevis på insats.
Aktuella Lager 1-problem
Bitcoin och Ethereum är bra exempel på Lager 1-nätverk med skalningsproblem. Båda säkrar nätverket genom en distribuerad konsensusmodell. Det innebär att alla transaktioner verifieras av flera noder innan de valideras. De så kallade utvinningsnoderna tävlar alla om att lösa ett komplext beräkningspussel och alla framgångsrika miners belönas i nätverkets egen kryptovaluta.
Med andra ord kräver alla transaktioner oberoende verifiering av flera noder innan de kan bekräftas. Detta är ett effektivt sätt att logga och registrera korrekta, verifierade data till blockkedjan, samtidigt som risken för attacker från skadliga aktörer minskas. Men när du väl har ett nätverk som är så populärt som Ethereum eller Bitcoin blir efterfrågan på genomströmning ett ständigt växande problem. När överbelastning sker i nätverket blir bekräftelsetiderna långsammare och transaktionsavgifterna högre för användarna.
Hur fungerar Lager 1-skalningslösningar?
Det finns flera alternativ tillgängliga för Lager 1-blockkedjor som kan öka dataflödet och den totala nätverkskapaciteten. När det gäller blockkedjor som använder bevis på arbete kan en övergång till bevis på insats vara ett alternativ för att öka antalet transaktioner per sekund (TPS) samtidigt som behandlingsavgifterna minskas. Ändå finns det blandade åsikter i kryptocommunityn om fördelarna och de långsiktiga konsekvenserna av bevis på insats.
Skalningslösningar i Lager 1-nätverk introduceras vanligtvis av projektets utvecklingsteam. Beroende på lösningen måste communityn göra en hård eller mjuk gaffel från nätverket. Vissa små förändringar är bakåtkompatibla, till exempel Bitcoin SegWit-uppdatering.
Större förändringar, som att öka Bitcoin blockstorlek till 8 MB, kräver en hård gaffel. Detta skapar två versioner av blockkedjan, en med uppdateringen och en utan. Ett annat alternativ för att öka nätverkets genomströmning är horisontell delning. Detta delar upp en blockkedjas operationer i flera mindre sektioner som kan bearbeta data samtidigt, snarare än sekventiellt.
Hur fungerar Lager 2-skalningslösningar?
Som vi diskuterat förlitar sig Lager 2-lösningar på sekundära nätverk som fungerar parallellt eller oberoende av huvudkedjan.
Sammanslagningar
Nollkunskaps-sammanslagningar (den vanligaste typen) paketerar Lager 2-transaktioner utanför kedjan och skickar in dem som en transaktion i huvudkedjan. Dessa system använder giltighetsbevis för att kontrollera transaktionernas integritet. Tillgångarna hålls i den ursprungliga kedjan med ett överbryggande smart kontrakt och det smarta kontraktet bekräftar att sammanslagningen fungerar som avsett. Detta ger säkerheten till det ursprungliga nätverket, samt fördelarna med en mindre resurskrävande sammanslagning.
Sidokedjor
Sidokedjor är oberoende blockkedjenätverk med sina egna uppsättningar av validerare. Detta innebär att det överbryggande smarta kontraktet på huvudkedjan inte verifierar giltigheten för sidokedjenätverket. Därför måste du lita på att sidokedjan fungerar korrekt, eftersom den kan kontrollera tillgångarna i den ursprungliga kedjan.
Statskanaler
En statskanal är en tvåvägskommunikationsmiljö mellan de handlande parterna. Parterna förseglar en del av den underliggande blockkedjan och ansluter den till en transaktionskanal utanför kedjan. Detta görs vanligtvis via ett förutbestämt smart kontrakt eller en multisignatur. Parterna utför sedan en transaktion eller ett parti transaktioner utanför kedjan, utan att omedelbart skicka transaktionsdata till den underliggande distribuerade huvudboken (alltså huvudkedjan). När alla transaktioner i uppsättningen är klara sänds kanalens slutliga "tillstånd" till blockkedjan för validering. Denna mekanism gör det möjligt att förbättra transaktionshastigheten och öka nätverkets totala kapacitet. Lösningar som Bitcoin Lightning Network och Ethereums Raiden fungerar baserat på statskanaler.
Kapslade blockkedjor
Denna lösning bygger på en uppsättning sekundära kedjor som ligger ovanpå den huvudsakliga, "överordnade" blockkedjan. Kapslade blockkedjor fungerar enligt de regler och parametrar som fastställts av moderkedjan. Huvudkedjan deltar inte i genomförandet av transaktioner, och dess roll är begränsad till tvistlösning vid behov. Det dagliga arbetet delegeras till "barn"-kedjor som returnerar de bearbetade transaktionerna till huvudkedjan när den är klar. OmiseGO:s Plasma-projekt är ett exempel på en Lager 2-kapslad blockkedjelösning.
Begränsningar för skalningslösningar för Lager 1 och Lager 2
Både Lager 1- och Lager 2-lösningar har unika fördelar och nackdelar. Att arbeta med Lager 1 kan ge den mest effektiva lösningen för storskaliga protokollförbättringar. Detta innebär dock också att validerarna måste övertygas om att acceptera förändringar via en hård gaffel.
Ett exempel då validerare kanske inte vill göra detta är i bytet från bevis på arbete till bevis på insats. Miners kommer att förlora inkomst genom denna övergång till ett effektivare system, vilket avskräcker dem från att förbättra skalbarheten.
Lager 2 ger ett mycket snabbare sätt att förbättra skalbarheten. Beroende på vilken metod som används kan du dock förlora mycket av säkerheten från den ursprungliga blockkedjan. Användarna litar på nätverk som Ethereum och Bitcoin tack vare deras motståndskraft och bevisade säkerhet. Genom att ta bort aspekter från Lager 1 måste man ofta lita på Lager 2-teamet och nätverket för effektiviteten och säkerheten.
Vad är nästa steg efter Lager 1 och Lager 2?
En nyckelfråga är om vi ens kommer att behöva Lager 2-lösningar när Lager 1-lösningar blir mer skalbara. Befintliga blockkedjor förbättras ständigt och nya nätverk skapas redan nu med god skalbarhet. Det kommer dock att ta lång tid för stora system att förbättra skalbarheten och det kan inte garanteras. Det mest troliga alternativet är att Lager 1-lösningar fokuserar på säkerhet och tillåter Lager 2-nätverk att skräddarsy sina tjänster till specifika användningsområden.
Inom en snar framtid finns det en god chans att stora kedjor som Ethereum fortfarande kommer att dominera tack vare deras stora användar- och utvecklarcommunity. Dess stora, decentraliserade valideringsuppsättning och betrodda rykte skapar dock en solid bas för riktade Lager 2-lösningar.
Sammanfattningsvis
Sedan krypto började har jakten på förbättrad skalbarhet skapat ett tvådelat tillvägagångssätt med Lager 1-förbättringar och Lager 2-lösningar. Om du har en mångsidig kryptoportfölj finns det en god chans att du redan har exponering för både Lager 1- och Lager 2-nätverk. Nu förstår du skillnaderna mellan de två, samt de olika metoderna för skalning som de erbjuder.