Рішення для масштабування блокчейну: рівень 1 проти рівня 2

Світ блокчейну переживає бум: станом на 2023 рік криптовалютою володіють 420 мільйонів людей по всьому світу. Це стрімке зростання створює навантаження на інфраструктуру блокчейн-мереж, впливаючи на їхнє функціонування.

Щоб блокчейн дійсно став популярним, він повинен бути здатним обробляти великий обсяг користувачів і транзакцій. Розробники працюють над деякими способами обійти ці обмеження і зробити блокчейн більш масштабованим.

Виникли два основні підходи:

• •Рівень 1 рішення для масштабування
• •Рівень 2 рішення для масштабування

Існує два типи рішень щодо масштабування, які вивчаються з метою поліпшення продуктивності мереж блокчейну.

Важливість масштабованості в блокчейні неможливо переоцінити. Це фактор, який впливає на:

• •Наскільки добре працює мережа
• •Тип досвіду, який отримують користувачі
• •Можливість охопити ширшу аудиторію

Без масштабованості технологія блокчейн не зможе підтримувати велику кількість користувачів, що заважатиме її потенційному поширенню серед широких мас.

Основні переваги масштабованості

Швидкість обробки транзакцій

Можливість обробляти більше транзакцій за секунду має вирішальне значення для додатків, що працюють у режимі реального часу. Це означає швидше підтвердження та безперебійну роботу для користувачів.

Економічна ефективність

Завдяки масштабуванню можна:

• •Зменшуйте транзакційні комісії
• •Скоротіть споживання енергії
• •Зробіть блокчейн практичним і доступним варіантом для галузей будь-якого типу

Стабільність мережі

Коли мережа спроектована для обробки великого трафіку, вона з більшою ймовірністю залишатиметься стабільною в періоди високого попиту. Перевантаження та затримки стають меншою проблемою, а транзакції рідше затримуються.

Можливості для інновацій

Коли масштабованість покращується, це відкриває двері для всіляких можливостей:

• •Складні децентралізовані додатки стають більш реалістичними
• •Платформи DeFi можуть працювати ефективніше
• •Розробники можуть вільно досліджувати ідеї, які раніше були обмежені мережевими обмеженнями

Що стосується технології блокчейн, то існують рівні, які працюють разом, щоб забезпечити безперебійну роботу всієї системи. Перший рівень, який часто називають Рівнем 1, подібний до фундаменту будівлі.

Основна концепція

Рішення рівня 1 передбачають внесення змін безпосередньо до самого протоколу блокчейну. Це може включати:

• •Налаштування механізмів консенсусу (правил, що регулюють перевірку транзакцій)
• •Регулювання розміру блоку (який визначає, скільки транзакцій можна обробити одночасно)
• •Зміна інших фундаментальних аспектів протоколу

Завдяки посиленню цих основних частин протоколу, вся система може обробляти більше транзакцій і підтримувати більшу кількість користувачів.

Ключові характеристики рішень рівня 1

• •Цільові вдосконалення базового протоколу, які можуть спростити та пришвидшити обробку транзакцій
• •Фундаментальні зміни в основній архітектурі блокчейну, на відміну від додавання рішень поверх неї
• •Прямі зміни протоколу, які впливають на всю мережу

Популярні методи масштабування рівня 1

Шардінг

Шардінг розбиває блокчейн на менші частини, які називаються шардами. Кожен шард може працювати самостійно, обробляючи частину транзакцій одночасно з іншими.

Коли одночасно відбувається кілька речей, наприклад, обробка декількох транзакцій, це може значно пришвидшити процес. Прикладом цього є майбутній Ethereum 2.0, який використовує шардінг для збільшення кількості транзакцій, що можуть бути оброблені.

Вдосконалення механізму досягнення консенсусу

Однією з перешкод для систем блокчейну є спосіб, у який вони домовляються про те, що є реальним, а що ні. Старий спосіб, який називається Proof of Work, є досить ресурсоємним і вимагає великої обчислювальної потужності.

Перехід на нові підходи може значно підвищити масштабованість:

• •Доказ частки (використовується Cardano)
• •Делеговане підтвердження частки (використовується EOS)

Ці системи значно зменшують обсяг обчислювальної потужності та енергії, необхідної для роботи мережі.

Переваги та обмеження

Переваги:

• •Покращення масштабованості безпосередньо на рівні протоколу призводить до значного збільшення пропускної здатності транзакцій
• •Багато рішень зберігають або навіть посилюють децентралізацію мережі
• •Це має вирішальне значення для забезпечення безпеки та запобігання цензурі

Обмеження:

• •Складність впровадження - внесення змін до протоколу створює ризики та вразливості
• •Ризик централізації, якщо певні рішення надають перевагу конкретним вузлам або валідаторам
• •Впровадження з високими ризиками - фундаментальні зміни можуть мати серйозний вплив на безпеку
• •Необхідне ретельне тестування - ретельне планування та оцінка ризиків є надзвичайно важливими

Рішення рівня 2 працюють над базовим протоколом, використовуючи різноманітні техніки, такі як обробка транзакцій поза ланцюгом та вторинні протоколи, для поліпшення масштабованості.

Основна концепція

Існує значна різниця між рішеннями рівня 1 і рівня 2. Рішення рівня 1 вимагають зміни основного протоколу, а рішення рівня 2 — ні. Вони можуть поліпшити масштабованість без втручання в базову архітектуру блокчейну.

Це можливо, оскільки рішення Layer 2 можуть обробляти транзакції поза основним ланцюгом, здійснюючи розрахунки на ньому лише в разі потреби. Це робить транзакції швидшими та ефективнішими, оскільки основний ланцюг не перевантажений кожною транзакцією.

Ключові принципи

Основа цього підходу базується на кількох ідеях:

• •Обробка транзакцій поза ланцюгом - зменшує затори та робить всю систему більш масштабованою
• •Швидша та дешевша обробка - транзакції можна обробляти швидше та з меншими витратами без шкоди для безпеки
• •Вибіркове врегулювання - транзакції врегульовуються в основному ланцюжку тільки в разі крайньої необхідності

Типи рішень рівня 2

Державні канали

Державні канали дозволяють людям здійснювати безліч транзакцій, не вносячи їх відразу в блокчейн. Вони роблять це шляхом обміну повідомленнями, захищеними криптографією. Коли вони закінчують, вони вносять кінцевий результат в блокчейн.

Це добре працює для:

• •Заявки на оплату
• •Онлайн-ігри
• •Будь-який сценарій, що вимагає швидких і частих транзакцій

Зведення

Рол-апи беруть низку транзакцій, об'єднують їх у пакети та періодично додають ці пакети до основного блокчейну.

Існує два типи:

• •Оптимістичні зведення - виконуйте транзакції та покладайтеся на механізми вирішення спорів для вирішення проблем
• •zk-Rollups - використовуйте докази з нульовим розкриттям інформації для перевірки транзакцій без розкриття конфіденційної інформації

Сайдчейни

Сайдчейни — це незалежні блокчейни, які все ще пов'язані з основним блокчейном. Така конфігурація дозволяє:

• •Швидша обробка транзакцій
• •Простір для експериментів з різними механізмами досягнення консенсусу
• •Передача активів між ланцюгами
• •Збереження сумісності

Плазма

Plasma передбачає створення деревоподібних структур, де бічні ланцюги (дочірні ланцюги) прикріплені до основного блокчейну (батьківського ланцюга). Транзакції групуються в блоки на дочірньому ланцюзі, а стан періодично узгоджується на основному ланцюзі.

Цей підхід має такі переваги:

• •Децентралізовані біржі
• •Токенізовані активи
• •Додатки, що вимагають високої масштабованості та безпеки

Обробка та продуктивність

Рішення рівня 1:

• •Обробляйте транзакції безпосередньо в ланцюжку
• •Може призвести до виникнення вузьких місць у періоди високої активності
• •Вимагайте ретельне тестування та перевірку
• •Необхідна координація між усіма учасниками мережі

Рішення рівня 2:

• •Зніміть навантаження з основного ланцюга, обробляючи транзакції поза ланцюгом
• •Прискорюйте час транзакцій, особливо в ситуаціях, коли швидкість має вирішальне значення
• •Менш складний у впровадженні
• •Необхідно забезпечити безперебійну інтеграцію, безпеку та сумісність

Безпека та децентралізація

Рішення рівня 1:

• •Підтримка або підвищення безпеки та децентралізації є пріоритетом
• •Будь-які зміни в протоколі можуть вплинути на цілісність мережі
• •Зосередьтеся на збереженні основної моделі безпеки

Рішення рівня 2:

• •Може спричинити проблеми з безпекою, такі як суперечки щодо каналів та доступності даних
• •Може підтримувати цілісність транзакцій, якщо проблеми вирішуються належним чином
• •Вимагайте ретельного оцінювання компромісів у сфері безпеки

Як вибрати між цими двома підходами до масштабування? Це залежить від кількох факторів:

Ключові моменти

Вимоги до мережі

• •Який обсяг транзакцій ви можете обробляти?
• •Як швидко потрібно обробляти транзакції?
• •Який бюджет на реалізацію?

Баланс безпеки

Що стосується цілісності мережі, важливо зважити наслідки масштабованості, безпеки та децентралізації. Це означає:

• •Враховуючи компроміси
• •Надавати пріоритет рішенням, що забезпечують цілісність мережі
• •Оцінка довгострокової стійкості

Складність реалізації

• •Розробка основних модифікацій протоколу вимагає значних зусиль і координації
• •Позаланцюгові рішення можуть запропонувати більш простий підхід
• •Кожен варіант повинен бути ретельно оцінений на основі доступних ресурсів

Вимоги до заявки

Кожна програма має свої вимоги та потреби щодо продуктивності. Щоб визначити, яке рішення — рівня 1 чи рівня 2 — є більш підходящим, необхідно перевірити:

• •Специфічні потреби використання
• •Вимоги до продуктивності
• •Очікування користувачів щодо користувацького досвіду
• •Розгляд вартості

Приклади використання рівня 1

Мережі з великим обсягом транзакцій

Коли йдеться про обробку великого обсягу транзакцій, швидкість і ефективність мають вирішальне значення. Мережі, що підтримують:

• •Біржі криптовалют
• •Платформи обробки платежів
• •Блокчейн для підприємств додатки

Вони повинні бути здатні ефективно обробляти транзакції в ланцюжку. Рішення передбачають оптимізацію базової архітектури за допомогою шардингу або вдосконалення протоколів консенсусу.

Платформи DeFi

У сфері децентралізованих фінансів такі платформи, як:

• •Децентралізовані біржі
• •Платформи для позик
• •Пули ліквідності

Це вимагає економічно ефективної обробки транзакцій, де кожна секунда має значення. Покращення інфраструктури мережі може:

• •Збільшуйте пропускну здатність транзакцій
• •Знижуйте витрати
• •Зробіть DeFi більш практичним і зручним для користувачів

Приклади використання рівня 2

Ігри та мікротранзакції

Ігрові платформи, на яких гравці можуть купувати та продавати товари або послуги, можуть отримати значну вигоду від рішень Layer 2. Ці системи працюють краще, коли використовують:

• •Державні канали для швидких і дешевих транзакцій
• •Позаланцюгова обробка для частих взаємодій
• •Періодичне врегулювання остаточних результатів

Додатки, що містять конфіденційну інформацію

Додатки, які потребують збереження конфіденційності інформації, наприклад:

• •Медичні записи
• •Деталі ланцюга постачання
• •Конфіденційні ділові операції

Рішення рівня 2 можуть використовувати інструменти, які забезпечують конфіденційність даних, одночасно дозволяючи здійснювати транзакції.

Високочастотна торгівля

Вимоги до заявок:

• •Миттєва обробка транзакцій
• •Низька затримка
• •Мінімальні збори
• •Висока пропускна здатність

Світ блокчейну перебуває на порозі значних змін. Виникають кілька тенденцій:

Поточний напрямок ринку

Впровадження рівня 2

Блокчейни рівня 2 готові взяти на себе лідерство у впровадженні завдяки своїй здатності:

• •Обробляйте транзакції швидше
• •Значно зменшіть витрати
• •Більш плавно взаємодійте з іншими блокчейнами

Блокчейни третього покоління

Тим часом блокчейни третього покоління, такі як Solana, вже викликають ажіотаж, обробляючи сотні транзакцій за секунду. Ethereum зазнає серйозних змін, щоб вирішити свої давні проблеми зі швидкістю та масштабованістю.

Динаміка ринку

Рішення рівня 2 є, по суті, відповіддю на обмеження блокчейнів рівня 1. Однак, якщо блокчейни рівня 1 зможуть самостійно масштабуватися, потреба в цих рішеннях може почати зникати.

Доля блокчейнів рівня 1 із вбудованими функціями взаємодії та масштабованості залежатиме від:

• •Реакція ринку
• •Продуктивність у порівнянні з рішеннями рівня 2
• •Прийняття розробниками
• •Користувацький досвід

Постійна еволюція

Технологія блокчейн розвивається стрімкими темпами, і постійно з'являються нові ідеї. Наразі блокчейни рівня 2 є основним методом для прискорення та здешевлення процесів.

Оскільки ситуація продовжує змінюватися, ніхто не може передбачити, що принесе майбутнє. Одне можна сказати напевно: тільки час покаже, чи зможуть блокчейни рівня 1 наздогнати і стати кращим вибором.

Вибір між масштабуванням на рівні 1 і рівні 2 залежить від вимог проекту до безпеки та масштабованості.

І шар 1, і шар 2 мають свої переваги, і який з них кращий, залежить від того, для чого використовується блокчейн. Ключовим моментом є розуміння:

• •Ваші конкретні вимоги до використання
• •Пріоритети безпеки та децентралізації
• •Толерантність до складності реалізації
• •Очікування щодо продуктивності та вартості

Ретельно враховуючи ці фактори, проекти можуть вибрати рішення для масштабування, яке найкраще відповідає їхнім потребам і цілям.