Это может означать изменение механизмов консенсуса, корректировку размеров блоков или внедрение новых функций, таких как шардинг.
- Решения масштабирования уровня 1 улучшают основу уровня блокчейна, способствуя улучшению масштабируемости. Это предлагает широкий спектр способов повышения масштабируемости сетей блокчейна.
Например, решения уровня 1 могут позволить прямые изменения правил протокола для увеличения пропускной способности и скорости транзакций. Аналогично, решения масштабирования lаyer-1 могут обеспечить большую пропускную способность для размещения дополнительных данных и пользователей.
Методы масштабирования уровня 1
- Корректировки размера блока и времени блока: более крупные блоки и более короткие интервалы между блоками позволяют выполнять больше транзакций в секунду (TPS), но могут повлиять на децентрализацию.
- Модернизация механизма консенсуса: переход от PоW к PоS уменьшает потребление энергии и обеспечивает более быстрое завершение.
- Шардинг: разделяет состояние сети на меньшие блоки («осколки»), обрабатываемые параллельно. Используется Ethereum 2.0, Zilliqa, Polkadot.
Преимущества
- Масштабируемость была бы самым очевидным преимуществом блокчейн-решений уровня 1. Блокчейн-решения уровня 1 требуют модификации протокола для улучшения масштабируемости.
- Протокол блокчейна уровня 1 обеспечивает децентрализацию и безопасность с высокой масштабируемостью и экономической жизнеспособностью.
- Уровень 1 улучшает развитие экосистемы. Другими словами, решения масштабирования layer-1 могут включать новые инструменты, технологические достижения и другие переменные в базовые протоколы.
Недостатки
- Требуются хардфорки или обновления протокола
- Более медленное развертывание из-за сложности управления и координации
Устранение ограничений уровня 1
- Proof-of-Stake (PоS) : подменяет майнеров валидаторами, которые делают ставки на монеты. Используется в Ethereum, Cardano и Tezos.
- Эти подходы направлены на решение трилеммы блокчейна: компромисса между масштабируемостью, децентрализацией и безопасностью.
Улучшения в протоколе консенсуса
Системы PoS не требуют от майнеров решения алгоритмов шифрования с использованием большой вычислительной мощности. Вместо этого участники сети используют PoS для обработки и проверки блоков транзакций. Ethereum перейдет на алгоритм консенсуса PoS, который должен увеличить пропускную способность сети, одновременно улучшая децентрализацию и сохраняя безопасность сети.
Шардинг
- Сеть обрабатывает эти шарды параллельно, что позволяет выполнять последовательную обработку нескольких транзакций. Кроме того, каждый сетевой узел назначается определенному шарду, а не поддерживает полную копию блокчейна. Каждый shаrd отправляет доказательства в главную цепочку и передаёт адреса, общие состояния и балансы с другими шардами с помощью систем межшардной связи. Наряду с Zilliqа, Qtum и Tеzos, Ethereum 2.0 является известным протоколом блокчейна, который в настоящее время исследует шарды.
Решения масштабирования уровня 2
Layer-2 (L2) относится к технологиям, построенным поверх блокчейнов Layer-1 для улучшения масштабируемости без изменения базового протокола. Они обрабатывают транзакции вне цепочки и отправляют окончательные результаты обратно на базовый уровень, снимая нагрузку с основной сети.
- Основная цель масштабирования уровня 2 — использовать сети или технологии, которые работают поверх протокола блокчейна. Протокол или сеть вне блокчейна могут помочь сети блокчейна достичь повышенной масштабируемости и эффективности.
Решения масштабирования уровня 2 позволяют более эффективно и гибко делегировать задачи обработки данных в архитектуре поддержки. В результате основной протокол блокчейна не испытывает перегрузки, что делает масштабируемость возможной.
Основные примеры протоколов уровня 2 включают:
- Lightning Network (Биткойн) : обеспечивает практически мгновенные микроплатежи через платежные каналы.
- Оптимизм и арбитраж (Ethereum) : используйте оптимистичные накопления для масштабирования Ethereum без ущерба для безопасности.
Преимущества
- Одним из наиболее существенных преимуществ решения уровня 2 является то, что оно не влияет на производительность или функциональность базового блокчейна, снижая общую производительность сети.
- Решения уровня 2, такие как каналы состояния и сеть Lightning, ускоряют выполнение множества микротранзакций. Это происходит потому, что не требуется проходить мелкие проверки или платить ненужные комиссии за проведение таких транзакций.
Недостатки
- Layer-2 оказывает негативное влияние на связность блокчейна: Одной из самых существенных проблем в блокчейне на данный момент является отсутствие взаимосвязи между различными блокчейнами (например, вы не можете подключиться к кому-то на Ethereum, если вы на Bitcoin). Это весьма проблематичный вопрос. С layer-2 это может усугубить эту проблему, ограничив взаимосвязь внутри сети, поскольку пользователи layer-2 ограничены протоколами решений, которые они используют, что становится проблемой.
- Вопросы конфиденциальности и безопасности: как вы могли заметить в предыдущем разделе, различные решения предлагают разные уровни безопасности и конфиденциальности. Однако ни одно из решений не обеспечивает тот же уровень безопасности, что и основные сети, поэтому в зависимости от ваших приоритетов вам следует подумать об этом.
Типы решений уровня 2
Вложенные блокчейны, каналы состояний и сайдчейны — все это примеры решений для масштабирования на layer-2.
Государственные каналы
Канал состояния обеспечивает двунаправленную связь между блокчейном и внецепочечными транзакционными каналами. Скорее, это сетевой смежный ресурс. Он изолированный с помощью механизмов мультиподписи или смарт-контракта.
- Когда транзакции завершаются на канале состояния, то окончательное «состояние» канала и его изменения записываются в базовый блокчейн. Каналы состояния включают: Liquid Nеtwork, Rаiden Network Ethereum, Cеler и Bitсoin Lightning.
Сайдчейны
Сайдчейн — это цепочка переводов, смежная с блокчейном, обычно используемая для массовых транзакций. Сайдчейны используют механизм консенсуса, независимый от основной цепи, и пользователи могут оптимизировать их для скорости и масштабируемости. Основная функция основной цепи в архитектуре сайдчейна — поддерживать общую безопасность, проверять пакетные записи транзакций и разрешать споры.
- Сайдчейны отличаются от каналов состояния несколькими фундаментальными способами. Во-первых, переводы сайдчейнов не являются личными между пользователями; они публично регистрируются в блокчейне. Кроме того, нарушения безопасности сайдчейнов не влияют на основную цепь или другие сайдчейны. Инфраструктура сайдчейна обычно строится с нуля, поэтому ее создание может потребовать значительных усилий.
В чем заключается трилемма блокчейна?
Трилемма масштабируемости относится к способности блокчейна сбалансировать три органических свойства, которые составляют его основные принципы: безопасность, децентрализацию и масштабируемость.
- Трилемма гласит, что блокчейн может обладать только двумя из трех свойств, но не всеми тремя одновременно. Следовательно, текущая технология блокчейна всегда должна будет жертвовать одним из своих фундаментальных свойств ради своей функциональности. Биткоин является ярким примером этого; хотя его блокчейн оптимизировал децентрализацию и безопасность, он предложил масштабируемость.