Ergo и Блокчейн: Масштабируемость и Принятие

В этом эпизоде серии Ergo и Блокчейн мы рассмотрим различные аспекты масштабируемости и почему они имеют решающее значение для принятия криптовалют. С момента введения смарт-контрактов в блокчейны индустрия столкнулась с проблемами, связанными с экспоненциальным ростом требований к хранению, узлам и увеличением комиссий за транзакции. Эти проблемы создали барьеры для новых пользователей, часто из-за высоких транзакционных сборов. Существует несколько вариантов для снижения загруженности и увеличения пропускной способности, либо путем модернизации оборудования и использования большего количества энергии, либо путем повышения эффективности базовой инфраструктуры.

Вертикальная Масштабируемость

Вертикальная масштабируемость — это самый простой способ увеличить масштабируемость сети. В этой модели масштабируемость увеличивается за счет модернизации вычислительного оборудования и использования большего количества энергии. Разработка программного обеспечения не требуется, так как увеличение пропускной способности зависит от грубой мощности. Вот почему существует предел для этого типа разработки — расходы увеличиваются по мере роста сети. 

При рассмотрении блокчейнов вертикальная масштабируемость означает, что узлы-валидаторы имеют высокие требования к оборудованию. Это неизбежно приводит к централизации, когда в консенсусе сети участвуют только крупные игроки с мощными серверами. В этом случае блокчейн может легко достичь тысяч значений транзакций в секунду (TPS). Этот тип блокчейна будет представлять собой сеть с всего лишь несколькими узлами, представляющими весь консенсус.

Предположим, что только несколько валидаторов охраняют сеть. В этом случае сеть можно назвать блокчейном как услугой (BaaS), что означает, что третья сторона предоставляет облачную услугу для развертывания децентрализованных приложений. Проблема с этой моделью заключается в том, что сеть содержит централизованные точки отказа. Следовательно, только поставщики услуг могут поддерживать механизм консенсуса, и новым участникам может быть сложно присоединиться к консенсусу.

Горизонтальная Масштабируемость

Горизонтальная масштабируемость указывает на то, что существующие ресурсы (например, оборудование и энергия) не изменяются, но возможности сети использовать ресурсы увеличиваются. Эта разработка требует более высоких затрат (по крайней мере, в краткосрочной перспективе), так как она требует больше человеческих ресурсов, больше исследований и больше времени без обещания мгновенной отдачи. Тем не менее, технологические достижения могут быть совместной разработкой и силой, которая способствует большему количеству исследований. Следуя этому пути, отдача может увеличиваться экспоненциально со временем.

Помимо снижения вычислительных затрат в долгосрочной перспективе, еще одним преимуществом этого типа масштабируемости является возможность уменьшить централизованные точки отказа. Поскольку сеть меньше зависит от суперкомпьютеров, больше участников могут владеть сетью, и блокчейн может стать более децентрализованным. Тем не менее, всегда остается за индивидуумами, хотят ли они использовать существующие решения или поддерживать новые достижения.

Принятие Криптовалют

Существует уверенность в том, что блокчейны должны масштабироваться, чтобы обеспечить массовое принятие. Как упоминалось выше, это можно достичь либо с помощью более мощных серверов, либо более эффективного использования меньших единиц. Для массового принятия криптовалют блокчейны должны обрабатывать огромное количество транзакций, включая микроплатежи и простые контракты на подписание.

Решения по масштабированию второго уровня — это смарт-контракты, которые упрощают переводы блокчейна, снижая затраты и время обработки. Решения второго уровня также называются оффчейн-решениями, потому что переводы и взаимодействия не происходят на основном блокчейне. Вместо этого пользователи взаимодействуют с отдельным уровнем, подключенным к основному блокчейну. Чтобы использовать масштабируемость второго уровня, необходимо сначала перенести активы с основной цепи на оффчейн-протокол.

Решения второго уровня

Lightning Network: Решения второго уровня также имеют узлы-валидаторы, поэтому их безопасность не всегда связана исключительно с основной цепью. Например, Lightning Network — это решение для масштабирования Bitcoin, и у него также есть свои узлы, которые валидируют транзакции. За размещение узла Lightning Network не предусмотрены вознаграждения за майнинг, поэтому доход оператора узла зависит исключительно от комиссий за транзакции.

Plasma Chains: Это гибридный подход (который применяется Polygon), использующий слой консенсуса proof-of-stake (PoS) поверх Ethereum. Эта параллельная сайдчейн, основанная на дизайне plasma chains, является цепочкой с более низкими затратами, которая полагается на участников для обеспечения безопасности сети. Поскольку токены стейкинга взаимодействуют с основной цепью, модель использует часть безопасности Ethereum и часть своей собственной внутри PoS консенсуса. Когда пользователи ставят свои токены, они делегируют консенсус валидирующему оператору, известному как надежные и безопасные поставщики серверов.

ZK-Rollups: Используя zkSNARKs (недоказуемые нулевые знания краткие неинтерактивные аргументы знаний), они могут уменьшить нагрузку на сеть, позволяя обрабатывать транзакции большими партиями. Безопасность транзакций напрямую зависит от основной цепи, защищенной добавлением математических доказательств для валидации транзакций. Однако реализовать все функции основной сети с полной безопасностью относительно сложнее, чем в гибридных подходах. Различные проекты разрабатывают свои собственные подходы к реализации zkSNARKs.

Optimistic Rollups: Optimistic Rollups работают немного иначе, чем plasma и zkSNARK с точки зрения обеспечения слоя. Оптимистичные роллапсы вычисляют транзакции на параллельной совместимой с EVM цепи, называемой Оптимистичной Виртуальной Машиной (OVM), и взаимодействуют с основной цепью. Модель называется оптимистичной, потому что она полагается на принцип Fraud-Proof, где агрегаторы не активно проверяют слой 2, но вмешиваются в случае спора о мошенничестве. 

State Channels: Наконец, модель, называемая state channels, представляет собой тип модели подписания peer-to-peer, и дизайн также может использоваться в качестве платежных каналов для простых целей. Проблема, однако, заключается в том, что state channels — это заранее установленные контракты, для которых участники определяются при запуске. Каждый раз, когда новый участник хочет использовать канал, необходимо создать новый контракт. Взамен обеспечивается высокая конфиденциальность и безопасность, но почти нет гибкости для открытой системы. Члены исследовательской группы IOHK опубликовали новую модель под названием Hydra: Isomorphic State Channels, которая вводит многопартийные state channels, используя как on-chain, так и off-chain вычисления, поддерживаемые дизайном eUTXO.

NIPoPoWs: Неперерабатываемые доказательства работы — это общее понятие, которое относится к легким клиентам и сайдчейнам. Легкие клиенты, состоящие из легких узлов и легких кошельков, являются эффективными клиентами, которые не нуждаются в хранении всего блокчейна для проверки транзакций и позволяют эффективно использовать мобильные кошельки и более быстрое начальное развертывание майнеров. Клиенты могут взаимодействовать друг с другом, используя только заголовки блоков, тем самым снижая вычислительные ресурсы. Ergo поддерживает NIPoPoW с момента создания генезис-блока, и их можно применять к блокчейну Ergo с помощью легко реализуемого velvet fork. NIPoPoWs также могут быть развернуты для поддержки кросс-цепной связи PoW и PoS.

В следующей статье мы проанализируем тему Устойчивости и Растущих блокчейнов. При этом мы рассмотрим историю и текущую экосистему; как развивается правовая среда, какие актеры участвуют и с какими проблемами мы можем столкнуться.

  Предыдущие статьи:

Ergo и Блокчейн: Сфера Криптовалют

Ergo и Блокчейн: Токеномика и Финансы

Ergo и Блокчейн: Конфиденциальность и Безопасность

Ergo и Блокчейн: Технологии и Инновации