Масштабованість блокчейну: ключовий фактор для майбутнього технології
В умовах зростаючого інтересу до технології блокчейн з боку як індивідуальних користувачів, так і організацій, питання масштабованості виходить на перший план. Цей термін, ймовірно, вже зустрічався вам як одна з найбільших перешкод на шляху розвитку криптоіндустрії.
Але що саме означає “масштабованість”, особливо в контексті блокчейну, і чому вона має таке велике значення?
Що таке масштабованість блокчейну?
Поняття “масштабованість” описує здатність системи або процесу зберігати свою функціональність при зміні обсягів або розмірів. У випадку блокчейну, масштабованість означає здатність протоколу продовжувати працювати ефективно, без погіршення продуктивності, при збільшенні кількості транзакцій, обсягу даних і числа користувачів.
Віталік Бутерін стверджує, що блокчейн-протоколи прагнуть до децентралізації, безпеки та масштабованості, але здатні одночасно досягти лише двох з цих цілей. І найчастіше саме масштабованість стає жертвою цього компромісу.
Немасштабований блокчейн характеризується повільною обробкою транзакцій, що може призвести до перевантаження мережі (затримки платежів) і збільшення комісій. Натомість, масштабований блокчейн здатний обробляти значні обсяги транзакцій за секунду (TPS) без зниження рівня безпеки, зручності для користувача, а також без зростання комісій або ускладнення процесу досягнення консенсусу між учасниками мережі.
Існує три ключових показники, які визначають масштабованість блокчейн-протоколу:
- Затримка: Час, потрібний для передачі транзакцій між вузлами мережі та їхньої синхронізації для досягнення консенсусу, суттєво впливає на масштабованість. Менша затримка забезпечує вищу масштабованість мережі.
- Пропускна здатність: Масштабованість також залежить від кількості транзакцій, які мережа здатна обробити за секунду. Вища пропускна здатність сприяє більшій масштабованості.
- Вартість: Ресурси (обчислювальна потужність, пропускна здатність тощо), необхідні для функціонування блокчейну, визначають його масштабованість. Збільшення ресурсів може призвести до зростання стимулів для учасників мережі. Якщо ж стимули не відповідають витратам на участь, кількість учасників може зменшитися.
Більшість сучасних блокчейн-протоколів, таких як Solana, демонструють вищу масштабованість порівняно зі старшими протоколами, як-от Bitcoin. Проте, часто це досягається за рахунок зниження рівня безпеки або збільшення централізації.
Для того, щоб блокчейни стали основою масової економіки та завоювали широку аудиторію користувачів, вони повинні бути масштабованими. Користувачі не будуть сприймати повільні та дорогі протоколи, особливо коли існують швидші та дешевші альтернативи. Наприклад, оплатити піцу за допомогою VISA простіше та вигідніше, ніж використовуючи біткоїн. Саме тому масштабованість блокчейну є критично важливою.
Три основні методи масштабування блокчейну
Різні блокчейн-протоколи застосовують численні методи для оптимізації затримки, пропускної здатності та вартості, не поступаючись безпекою та децентралізацією. Однак жодне з існуючих рішень не здатне повністю вирішити трилему блокчейну, оскільки багато з них передбачають компроміс між децентралізацією та безпекою.
Автор зображення: Trikona/Shutterstock
Тому, як правило, для підвищення масштабованості блокчейну застосовується комбінація різних рішень.
Ці методи можна умовно поділити на три широкі категорії.
1. Рішення рівня 1
Ці рішення спрямовані на вдосконалення базової мережі блокчейну для обробки збільшеного обсягу транзакцій. Це може включати в себе, наприклад, збільшення розміру блоків, скорочення часу транзакцій або прискорення процесу синхронізації для досягнення консенсусу.
Рішення рівня 1 впроваджуються безпосередньо в основний блокчейн, зосереджуючись на вдосконаленні його базового протоколу без використання додаткової інфраструктури. Зазвичай такі вдосконалення відбуваються через форк блокчейну.
Наприклад, у 2017 році біткоїн активував Segregated Witness (SegWit) шляхом софт-форка. Це оновлення збільшило обмеження на розмір блоку та підвищило ефективність транзакцій. Пізніше того ж року хард-форк призвів до створення Bitcoin Cash (BCH), альтернативного блокчейну з більшими розмірами блоків, коротшим часом транзакцій та нижчими комісіями.
Блокчейн Ethereum також здійснив хард-форк у 2022 році, змінивши алгоритм консенсусу протоколу з Proof-of-Work на Proof-of-Stake. Це стало першим етапом впровадження шардингу, який, на думку Бутеріна, дозволить надалі масштабувати мережу.
Шардинг блокчейну – це також рішення рівня 1, хоча воно не потребує форку. Шардинг передбачає поділ мережі на менші розділи – шарди – для розподілу навантаження та оптимізації обробки транзакцій. Хоча Ethereum планує впровадити шардинг у 2023 році, блокчейн Zilliqa вже використовує чотири шарди, що дозволяє зменшити час транзакцій, знизити комісії та покращити зручність для користувачів.
2. Рішення рівня 2
На відміну від рішень рівня 1, які впроваджуються безпосередньо в основний протокол блокчейну, рішення рівня 2 підвищують масштабованість шляхом перенесення частини транзакцій або процесів за межі основної мережі. Це вторинні інфраструктури – канали стану та зведення – які побудовані на основі основного блокчейн-протоколу для обробки збільшених обсягів транзакцій.
- Канали стану: Канали стану дозволяють двом або більше сторонам здійснювати швидкі транзакції поза ланцюгом, зберігаючи при цьому можливість завершення транзакції в основному ланцюзі. Наприклад, The Lightning Network працює на основі біткойн-блокчейну та дозволяє здійснювати біткойн-транзакції за межами основного блокчейну. За допомогою смарт-контрактів транзакції фіксуються, а потім інформація про них додається до основного блокчейну, що дозволяє вирішувати суперечки та закривати канал. Іншим прикладом каналу стану є мережа Raiden, побудована на Ethereum.
- Зведення: Зведення (наприклад, оптимістичні або з нульовим знанням) виконують транзакції поза ланцюгом, а потім надсилають дані про транзакції або підтвердження їхньої дійсності в основний протокол блокчейну, де і досягається консенсус. Loopring і Aztec є прикладами зведених рішень з нульовим знанням, а Arbitrium One та Optimism – прикладами оптимістичних зведених рішень.
Існують також інші відмінності між рішеннями блокчейнів рівня 1 і рівня 2.
3. Нові ланцюги
Автор зображення: Ico Maker/Shutterstock
Різні типи нових ланцюгів – бічні ланцюги, плазмові ланцюги та ланцюги Validium – можуть створюватися для забезпечення ефективної обробки транзакцій. Наприклад, Polygon є сайдчейном Ethereum з налаштованими специфікаціями, що відповідають конкретним потребам, але при цьому зберігає переваги та спирається на надійність Ethereum.
Хоча ці рішення іноді класифікують як рішення рівня 2, вони досить відрізняються. Рішення рівня 2 є розширеннями свого аналога рівня 1 і зазвичай функціонують у відповідності з основним блокчейном. Натомість бічні ланцюги, плазмові ланцюги та ланцюги Validium є більш незалежними блокчейнами зі зв’язками зі своїм аналогом рівня 1. Зазвичай вони відповідають за власну безпеку, алгоритми консенсусу або параметри блокування.
Без масштабованості блокчейну неможливе масове впровадження
Технологія блокчейн має потенціал для трансформації світу, яким ми його знаємо. Однак, це не відбудеться, якщо масштабованість залишиться обмежуючим фактором, оскільки це завадить масовому впровадженню.
Від оцифровування активів до використання блокчейну компаніями для оптимізації процесів, технологія блокчейн має велике майбутнє, за умови її здатності стабільно масштабуватися без шкоди для децентралізації та безпеки.