Blockchaini skaleerimislahendused: 1. kiht vs 2. kiht

Blockchaini maailm on tõusuteel, 2023. aasta seisuga omab krüptovaluutat koguni 420 miljonit inimest üle maailma. See plahvatuslik kasv koormab blockchaini võrkude infrastruktuuri, mõjutades nende toimimist.

Selleks, et blockchain saaks tõeliselt hoo sisse, peab see suutma käsitleda suurt hulka kasutajaid ja tehinguid. Arendajad on töötanud välja mõned viisid, kuidas neid piiranguid ületada ja muuta blockchain skaleeritavamaks.

On tekkinud kaks peamist lähenemisviisi:

• •1. kiht skaalimisalahendused
• •2. kiht skaalimisalahendused

Need on kaks tüüpi skaalimisalahendust, mida uuritakse blockchain-võrkude jõudluse parandamiseks.

Blockchaini skaleeritavuse tähtsust ei saa ülehinnata. See on tegur, mis mõjutab:

• •Kui hästi võrk toimib
• •Kasutajate kogemus
• •Võime jõuda laiemale publikule

Ilma skaleeritavuseta oleks blockchain-tehnoloogial raske toetada suurt arvu kasutajaid, mis takistaks selle potentsiaali laialdaseks kasutuselevõtuks.

Skaalautuvuse peamised eelised

Tehingute töötlemise kiirus

Võime töödelda rohkem tehinguid sekundis on reaalajas rakenduste jaoks ülioluline. See tähendab kiiremaid kinnitusi ja sujuvat kasutuskogemust.

Kulutõhusus

Skaalimise abil on võimalik:

• •Vähendage tehingutasusid
• •Vähendage energiatarbimist
• •Muuda blockchain praktiliseks ja taskukohaseks valikuks kõikidele tööstusharudele

Võrgu stabiilsus

Kui võrk on projekteeritud suure liikluskoormuse jaoks, on tõenäolisem, et see jääb stabiilseks ka suure nõudluse perioodidel. Ülekoormus ja viivitused on vähem probleemiks ning tehingud ei jää nii kergesti kinni.

Innovatsioonivõimalused

Kui skaleeritavus paraneb, avab see ukse igasugustele võimalustele:

• •Komplekssed detraliseeritud rakendused muutuvad teostatavamaks
• •DeFi platvormid võivad toimida tõhusamalt
• •Arendajad võivad vabalt uurida ideid, mida varem takistasid võrgu piirangud

Blockchain-tehnoloogia puhul on olemas kihid, mis töötavad koos, et kogu süsteem sujuvalt toimiks. Esimene kiht, mida sageli nimetatakse Layer 1, on nagu hoone vundament.

Põhimõte

• 1.tasandi lahendused hõlmavad muudatuste tegemist otse blockchaini protokollis. See võib hõlmata järgmist:
• •Konsensusmehhanismide (tehingute kinnitamise reeglid) täiustamine
• •Ploki suuruse kohandamine (mis määrab, kui palju tehinguid saab korraga töödelda)
• •Muuda protokolli muid olulisi aspekte

Kõnealuste protokolli põhiosade tugevdamise abil suudab kogu süsteem töödelda rohkem tehinguid ja toetada suuremat arvu kasutajaid.

1. kihi lahenduste peamised omadused

• •Sihtotstarbelised parandused alusprotokolli, mis võivad lihtsustada ja kiirendada tehingute töötlemist
• •Põhjalikud muudatused plokiahela põhiarhitektuuris, mitte selle peale lisatud lahendused
• •Otsesed protokollimuudatused, mis mõjutavad kogu võrku

Populaarsed 1. kihi skaleerimismeetodid

Sharding

Sharding jagab plokiahela väiksemateks osadeks, mida nimetatakse shardideks. Iga shard võib toimida iseseisvalt, töötades samaaegselt teistega osa tehingutest.

Kui mitu asja toimub samaaegselt, näiteks mitu tehingut töödeldakse korraga, võib see protsessi oluliselt kiirendada. Peagi ilmuv Ethereum 2.0 on selle praktiline näide, kus kasutatakse shardingut, et suurendada töödeldavate tehingute arvu.

Konsensusmehhanismi parandused

Üks blockchain-süsteemide takistusi on see, kuidas nad lepivad kokku, mis on reaalne ja mis mitte. Vanem meetod, mida nimetatakse Proof of Work, on ressursimahukas ja nõuab palju arvutusvõimsust.

Üleminek uuematele lähenemisviisidele võib oluliselt suurendada skaleeritavust:

• •Proof of Stake (kasutab Cardano)
• •Delegeeritud osalusõiguse tõend (kasutab EOS)

Need süsteemid vähendavad võrgu tööks vajalikku arvutusvõimsust ja energiat.

Eelised ja piirangud

Eelised:

• •Skaleeritavuse parandamine otse protokollitasandil toob kaasa tehingute läbilaskevõime olulise suurenemise
• •Paljud lahendused säilitavad või isegi tugevdavad võrgu detsentraliseeritust
• •Oluline turvalisuse säilitamiseks ja tsensuuri vältimiseks

Piirangud:

• •Rakendamise keerukus – protokolli muutmine toob kaasa riske ja haavatavusi
• •tsentraliseerumise oht, kui teatud lahendused soosivad konkreetseid sõlmi või validaatoreid
• •Kõrge riskiga rakendamine – põhjalikud muudatused võivad avaldada olulist mõju turvalisusele
• •Vajalikud ulatuslikud katsetused - hoolikas planeerimine ja riskide hindamine on hädavajalikud

• 2.taseme lahendused toimivad baasprotokolli kohal, kasutades mitmesuguseid tehnikaid, nagu ahela välised tehingud ja sekundaarprotokollid, et parandada skaleeritavust.

Põhikontseptsioon

Layer 1 ja Layer 2 lahenduste vahel on oluline erinevus. Layer 1 lahendused nõuavad põhiprotokolli muutmist, Layer 2 lähenemisviisid aga mitte. Need võimaldavad parandada skaleeritavust, ilma et oleks vaja muuta aluseks olevat plokiahela arhitektuuri.

See on võimalik, kuna 2. kihi lahendused suudavad tehinguid töödelda väljaspool peahelist, tehes arveldusi peahelis ainult vajaduse korral. See muudab tehingud kiiremaks ja tõhusamaks, kuna peahelis ei ole iga tehinguga ülekoormatud.

Põhiprintsiibid

Selle lähenemise tuum põhineb mitmel ideel:

• •Off-chain tehingute töötlemine – vähendab ülekoormust ja muudab kogu süsteemi skaleeritavamaks
• •Kiirem ja odavam töötlemine – tehinguid saab töödelda kiiremini ja odavamalt, ohutust ohustamata
• •Valikuline arveldamine – tehingud arveldatakse põhikettal ainult siis, kui see on absoluutselt vajalik

2. kihi lahenduste tüübid

Riiklikud kanalid

Riiklikud kanalid võimaldavad inimestel teha palju tehinguid, ilma et need kohe plokiahelasse kantaks. Selleks vahetatakse krüptograafiaga kaitstud sõnumeid. Kui tehingud on tehtud, kantakse lõpptulemus plokiahelasse.

See sobib hästi järgmistele juhtudele:

• •Makse rakendused
• •Online-mängud
• •Iga stsenaarium, mis nõuab kiireid ja sagedasi tehinguid

Kokkuvõtted

Rollupid võtavad hulga tehinguid, koondavad need pakettideks ja lisavad need pakettid perioodiliselt pea-blockchaini.

On kaks tüüpi:

• •Optimistlikud kokkuvõtted – teostage tehinguid ja tuginege vaidluste lahendamise mehhanismidele probleemide lahendamiseks
• •zk-Rollups – kasutage nullteadmiste tõendeid tehingute kontrollimiseks, ilma tundlikku teavet avaldamata

Kõrvalketid

Kõrvalketid on sõltumatud plokiahelad, mis on siiski ühendatud peamise plokiahelaga. See seadistus võimaldab:

• •Kiirem tehingute töötlemine
• •Ruumi erinevate konsensusmehhanismide katsetamiseks
• •Varade ülekanded ketide vahel
• •Säilitatud koostalitlusvõime

Plasma

Plasma hõlmab puu-taoliste struktuuride loomist, kus külgahelad (alamketid) on kinnitatud pea-blockchain'i (ülemketi) külge. Tehingud rühmitatakse alamketis plokkideks ja seisund kinnitatakse perioodiliselt pea-ketis.

Selline lähenemine on kasulik:

• •Detraliseeritud börsid
• •Tokeniseeritud varad
• •Rakendused, mis nõuavad suurt skaleeritavust ja turvalisust

Töötlemine ja jõudlus

1. taseme lahendused:

• •Töötle tehinguid otse ahelas
• •Võib põhjustada pudelikaelu perioodidel, mil tegevus on eriti aktiivne
• •Nõua põhjalikku testimist ja valideerimist
• •Vajalik on koordineerimine kõigi võrgustiku osaliste vahel

2. tasandi lahendused:

• •Vähendage peahela koormust, töötlemata tehinguid väljaspool ahelat
• •Kiirendage tehingute läbiviimist, eriti kiirust nõudvates olukordades
• •Lihtsam rakendada
• •Tagage sujuv integratsioon, turvalisus ja ühilduvus

Turvalisus ja detsentraliseerimine

1. taseme lahendused:

• •Turvalisuse ja detsentraliseerituse säilitamine või parandamine on prioriteet
• •Iga protokollis tehtud muudatus võib mõjutada võrgu terviklikkust
• •Keskenduge põhilise turvalisusmudeli säilitamisele

2. tasandi lahendused:

• •Võib tekitada turvalisuse probleeme, näiteks vaidlusi kanalite ja andmete kättesaadavuse üle
• •suudab säilitada tehingu terviklikkuse, kui probleemid on nõuetekohaselt lahendatud
• •Nõua turvalisuse kompromisside hoolikat hindamist

Kuidas otsustada kahe skaalimisviisi vahel? See sõltub mitmest tegurist:

Olulised kaalutlused

Võrgu nõuded

• •Millist tehingumahtu suudate käsitleda?
• •Kui kiiresti tuleb tehingud töödelda?
• •Milline on rakendamise eelarve?

Turvalisuse tasakaal

Võrgu terviklikkuse puhul on oluline kaaluda skaleeritavuse, turvalisuse ja detsentraliseerituse mõju. See tähendab:

• •Kaaludes kompromisse
• •Eelistage lahendusi, mis säilitavad võrgu terviklikkuse
• •Pikaajalise jätkusuutlikkuse hindamine

Rakendamise keerukus

• •Põhiprotokolli muudatuste väljatöötamine nõuab märkimisväärset pingutust ja koordineerimist
• •Off-chain-lahendused võivad pakkuda lihtsamat lähenemisviisi
• •Iga valik tuleb hoolikalt kaaluda, võttes arvesse olemasolevaid ressursse

Taotluse nõuded

Igal rakendusel on oma nõuded ja jõudlusvajadused. Selleks, et otsustada, kas sobivam on 1. või 2. kihi lahendus, tuleb uurida järgmist:

• •Konkreetsed kasutusjuhtumid
• •Jõudlusnõuded
• •Kasutajakogemuse ootused
• •Kulude kaalutlused

1. kiht Kasutusjuhud

Suuremahulised tehinguvõrgustikud

Suuremahuliste tehingute puhul on kiirus ja tõhusus üliolulised. Võrgud, mis toetavad:

• •Krüptovaluuta vahetused
• •Makseid töötlevad platvormid
• •Ettevõtte blockchain rakendused

Need peavad suutma tõhusalt töödelda ketis toimuvaid tehinguid. Lahendused hõlmavad alusarhitektuuri optimeerimist sharding'u abil või konsensusprotokollide parandamist.

DeFi platvormid

Detsentraliseeritud rahanduse valdkonnas on sellised platvormid nagu:

• •Detsentraliseeritud börsid
• •Laenuplatvormid
• •Likviidsusreservid

Need nõuavad kulutõhusat tehingute töötlemist, kus iga sekund loeb. Võrgu infrastruktuuri parandamine võib:

• •Suurendage tehingute läbilaskevõimet
• •Vähendage kulusid
• •Muuda DeFi praktilisemaks ja kasutajasõbralikumaks

2. taseme kasutusjuhtumid

Mängud ja mikromaksed

Mänguplatvormid, kus mängijad võivad osta ja müüa esemeid või teenuseid, võivad Layer 2 lahendustest oluliselt kasu saada. Need süsteemid toimivad paremini, kui nad kasutavad:

• •Riiklikud kanalid kiirete ja odavate tehingute jaoks
• •Sagedaste interaktsioonide puhul kasuta off-chain töötlemist
• •Lõpptulemuste perioodiline arveldamine

Privaatsust puudutavad rakendused

Rakendused, mis peavad hoidma teavet privaatsena, näiteks:

• •Meditsiinilised andmed
• •Tarneahela üksikasjad
• •Konfidentsiaalsed äritehingud
• 2.taseme lahendused võivad kasutada vahendeid, mis tagavad andmete privaatsuse, võimaldades samal ajal tehinguid läbi viia.

Kõrgsageduslik kauplemine

Rakendused, mis nõuavad:

• •Tehingute kohene töötlemine
• •Madal latentsus
• •Minimaalsed tasud
• •Suur läbilaskevõime

Blockchaini maailm on olulise muutuse lävel. Esile on kerkinud mitu suundumust:

Praegune turusuund

2. taseme kasutuselevõtt

• 2.taseme plokiahelad on valmis võtma juhtpositsiooni tänu oma võimele:
• •Käsitle tehinguid kiiremas tempos
• •Vähendage kulusid märkimisväärselt
• •Suhtle sujuvamalt teiste plokiahelatega

Kolmanda põlvkonna plokiahelad

Samal ajal on kolmanda põlvkonna plokiahelad, nagu Solana, juba laineid löönud, töödeldes sadu tehinguid sekundis. Ethereum läbib praegu põhjalikke ümberkorraldusi, et lahendada pikaajalised probleemid kiiruse ja skaleeritavusega.

Turu dünaamika

• 2.kihi lahendused on sisuliselt vastus 1. kihi plokiahelate piirangutele. Kui 1. kihi plokiahelad suudavad aga ise skaaluda, võib nende lahenduste vajadus hakata vähenema.

Sisseehitatud koostalitlusvõime ja skaleeritavuse funktsioonidega 1. kihi plokiahelate saatus sõltub järgmistest teguritest:

• •Turu vastuvõtt
• •Jõudlus võrreldes 2. kihi lahendustega
• •Arendajate kasutuselevõtt
• •Kasutajakogemus

Jätkuv areng

Blockchain-tehnoloogia areneb hullumeelselt kiires tempos ja uusi ideid tekib pidevalt. Praegu on Layer 2 blockchainid parim viis asjade kiiremaks ja odavamaks muutmiseks.

Kuna olukord muutub pidevalt, ei tea keegi, mida tulevik toob. Üks on kindel: ainult aeg näitab, kas Layer 1 plokiahelad suudavad järele jõuda ja saada eelistatud valikuks.

Layer 1 ja Layer 2 skaalimise vahel valides tuleb lähtuda projekti turvalisuse ja skaalautuvuse nõuetest.

Nii 1. kui ka 2. kiht on oma tugevused ja see, kumb neist on parem, sõltub sellest, milleks blockchaini kasutatakse. Oluline on mõista:

• •Teie konkreetse kasutusjuhtumi nõuded
• •Turvalisuse ja detsentraliseerimise prioriteedid
• •Rakendamise keerukuse taluvus
• •Jõudlus ja kulude ootused

Neid tegureid hoolikalt kaaludes saavad projektid valida oma vajadustele ja eesmärkidele kõige paremini sobiva skaleerimislahenduse.