Ergo i Blockchain: Skalowalność i Przyjęcie

W tym odcinku serii Ergo i Blockchain przyjrzymy się różnym aspektom skalowalności i dlaczego są one kluczowe dla przyjęcia kryptowalut. Od momentu wprowadzenia inteligentnych kontraktów do blockchainów, branża była świadkiem problemów związanych z wykładniczym wzrostem wymagań dotyczących przechowywania, węzłów oraz rosnących opłat za gaz. Problemy te stworzyły bariery wejścia dla nowych osób, często z powodu wysokich opłat transakcyjnych. Istnieje kilka opcji, aby zmniejszyć zator i zwiększyć przepustowość, albo poprzez modernizację sprzętu i wykorzystanie większej ilości energii, albo poprzez uczynienie podstawowej infrastruktury bardziej efektywną.

Skalowanie pionowe

Skalowanie pionowe to najprostszy sposób na zwiększenie skalowalności sieci. W tym modelu skalowalność zwiększa się poprzez modernizację sprzętu obliczeniowego i wykorzystanie większej ilości energii. Nie ma rozwoju oprogramowania, ponieważ zwiększenie przepustowości opiera się na czystej mocy. Dlatego istnieje limit tego typu rozwoju - wydatki rosną w miarę wzrostu sieci. 

Patrząc na blockchainy, skalowanie pionowe oznacza, że węzły walidacyjne mają wysokie wymagania sprzętowe. Nieuchronnie prowadzi to do centralizacji tylko wtedy, gdy w sieci uczestniczą duzi gracze z potężnymi serwerami. W takim przypadku blockchain może łatwo osiągnąć tysiące wartości transakcji na sekundę (TPS). Taki typ blockchaina reprezentowałby sieć z tylko kilkoma węzłami reprezentującymi cały konsensus.

Załóżmy, że tylko garstka walidatorów strzeże sieci. W takim przypadku sieć można nazwać blockchainem jako usługą (BaaS), co oznacza, że strona trzecia zapewnia usługę chmurową do wdrażania zdecentralizowanych aplikacji. Problem z tym modelem polega na tym, że sieć zawiera scentralizowane punkty awarii. Dlatego tylko dostawcy usług mogą utrzymywać mechanizm konsensusu, a nowym uczestnikom może być trudno dołączyć do konsensusu.

Skalowanie poziome

Skalowanie poziome oznacza, że istniejące zasoby (np. sprzęt i energia) nie są zmieniane, ale zdolność sieci do wykorzystania zasobów jest zwiększana. Istnieją wyższe koszty (przynajmniej w krótkim okresie) tego rozwoju, ponieważ wymaga on więcej zasobów ludzkich, więcej badań i więcej czasu bez obietnicy natychmiastowych zwrotów. Niemniej jednak postęp technologiczny może być wspólnym rozwojem i siłą, która napędza więcej badań. Podążając tą ścieżką, zwroty mogą wzrastać wykładniczo w czasie.

Oprócz zmniejszenia kosztów obliczeniowych w dłuższym okresie, inną korzyścią tego typu skalowania jest możliwość zmniejszenia scentralizowanych punktów awarii. W miarę jak sieć polega mniej na superkomputerach, więcej aktorów może posiadać sieć, a blockchain może stać się bardziej zdecentralizowany. To powiedziawszy, zawsze zależy od jednostek, czy chcą korzystać z istniejących rozwiązań, czy wspierać nowe osiągnięcia.

Przyjęcie kryptowalut

Jest pewne, że blockchainy muszą się skalować, aby pomieścić masowe przyjęcie. Jak wspomniano powyżej, można to osiągnąć, korzystając z bardziej wydajnych serwerów lub wykorzystując mniejsze jednostki bardziej efektywnie. Aby masowo przyjąć kryptowaluty, blockchainy muszą obsługiwać ogromną liczbę transakcji, w tym mikropłatności i proste kontrakty podpisujące.

Rozwiązania skalowania warstwy 2 to inteligentne kontrakty, które ułatwiają transfery blockchainowe, zmniejszając koszty i czas przetwarzania. Rozwiązania warstwy 2 nazywane są również rozwiązaniami off-chain, ponieważ transfery i interakcje nie odbywają się na głównym blockchainie. Zamiast tego użytkownicy wchodzą w interakcję z oddzielną warstwą połączoną z głównym blockchainem. Aby skorzystać ze skalowalności warstwy 2, należy najpierw przenieść aktywa z głównego łańcucha do protokołu off-chain.

Rozwiązania warstwy 2

Lightning Network: Rozwiązania warstwy 2 mają również węzły walidacyjne, więc ich bezpieczeństwo nie jest zawsze związane wyłącznie z głównym łańcuchem. Na przykład, Lightning Network to rozwiązanie skalujące dla Bitcoina i ma również swoje własne węzły, które walidują transakcje. Nie ma nagród za wydobycie za hostowanie węzła Lightning Network, więc dochód operatora węzła opiera się wyłącznie na opłatach transakcyjnych.

Plasma Chains: To hybrydowe podejście (stosowane przez Polygon), które wykorzystuje warstwę konsensusu proof-of-stake (PoS) na szczycie Ethereum. Ten równoległy side-chain, oparty na projekcie plasma chains, jest tańszym łańcuchem, który polega na interesariuszach w celu zabezpieczenia sieci. Gdy tokeny stakowane wchodzą w interakcję z głównym łańcuchem, model wykorzystuje część bezpieczeństwa Ethereum i część własnego wewnętrznego konsensusu PoS. Gdy użytkownicy stakują swoje tokeny, delegują konsensus operatorowi walidacyjnemu, znanemu jako zaufani i bezpieczni dostawcy serwerów.

ZK-Rollups: Wykorzystując zkSNARKs (zero-knowledge succinct non-interactive arguments of knowledges), mogą zmniejszyć obciążenie sieci, umożliwiając przetwarzanie transakcji w dużych partiach. Bezpieczeństwo transakcji opiera się bezpośrednio na głównym łańcuchu zabezpieczonym przez dodanie dowodów matematycznych do walidacji transakcji. Jednak jest to stosunkowo trudniejsze niż podejścia hybrydowe, aby wdrożyć wszystkie funkcjonalności głównej sieci z pełnym bezpieczeństwem. Różne projekty opracowują własne podejście do wdrażania zkSNARKs.

Optimistic Rollups: Optimistic Rollups działają nieco inaczej niż plasma i zkSNARK pod względem zabezpieczania warstwy. Optimistic rollups obliczają transakcje na równoległym łańcuchu kompatybilnym z EVM, zwanym Optimistic Virtual Machine (OVM), i komunikują się z głównym łańcuchem. Model nazywa się optymistycznym, ponieważ opiera się na zasadzie Fraud-Proof, gdzie agregatory nie weryfikują aktywnie warstwy 2, ale interweniują w przypadku sporu o oszustwo. 

State Channels: Na koniec model zwany state channels to rodzaj modelu podpisywania peer-to-peer, a projekt może być również używany jako kanały płatności do prostych celów. Problem polega jednak na tym, że kanały stanu to wstępnie ustalone kontrakty, dla których uczestnicy są definiowani przy uruchomieniu. Za każdym razem, gdy nowy uczestnik chce skorzystać z kanału, potrzebne jest utworzenie nowego kontraktu. W zamian istnieje wyższa prywatność i bezpieczeństwo, ale niewielka lub żadna elastyczność dla otwartego systemu. Członkowie zespołu badawczego IOHK opublikowali nowy model zwany Hydra: Isomorphic State Channels, który wprowadza wielostronne kanały stanu, wykorzystując zarówno obliczenia on-chain, jak i off-chain, wspierane przez projekt eUTXO.

NIPoPoWs: Non-interactive proofs of proof of work to ogólny termin odnoszący się do lekkich klientów i side-chainów. Lekkie klienci, składający się z lekkich węzłów i lekkich portfeli, to wydajne klienci, którzy nie muszą przechowywać całego blockchaina, aby weryfikować transakcje i umożliwiać wydajne portfele mobilne oraz szybsze uruchamianie górników. Klienci mogą wchodzić w interakcje ze sobą, używając tylko nagłówków bloków, co zmniejsza zasoby obliczeniowe. Ergo wprowadziło wsparcie NIPoPoW od bloku genesis i mogą być stosowane w blockchainie Ergo z łatwym do wdrożenia velvet fork. NIPoPoWs mogą być również wdrażane w celu wsparcia komunikacji między łańcuchami PoW i PoS.

W następnym artykule przeanalizujemy temat Zrównoważonego Rozwoju i Wzrostu blockchainów. Przy tym przyjrzymy się historii i obecnemu ekosystemowi; jak ewoluuje krajobraz prawny, jakie rodzaje aktorów uczestniczą i jakie problemy możemy się spodziewać.

  Poprzednie artykuły:

Ergo i Blockchain: Sfera Kryptowalut

Ergo i Blockchain: Tokenomika i Finanse

Ergo i Blockchain: Prywatność i Bezpieczeństwo

Ergo i Blockchain: Technologia i Innowacje