Если вы задавались вопросом “Что такое масштабируемость блокчейна?”, то вы попали по адресу. Читайте дальше.

Масштабируемость в блокчейне в основном относится к скорости транзакций. Способность технологии блокчейн быстро обрабатывать большое количество транзакций, известная как масштабируемость, является одной из основных проблем криптовалютной индустрии. В настоящее время скорость криптовалютных транзакций не так высока, как у традиционных методов оплаты. Однако существуют различные идеи и решения, направленные на улучшение ситуации и увеличение скорости транзакций. В этой статье мы рассмотрим некоторые перспективные разработки, которые могут привести к практически мгновенной скорости транзакций.
Концепция масштабируемости имеет различные толкования в области блокчейна, и эта статья направлена на изучение последних достижений и разработок в этой области. Понимание проблем масштабируемости в блокчейне важно для роста и развития блокчейн-сообщества и индустрии.

Что такое масштабируемость блокчейна?

Масштабируемость блокчейна, которая в основном относится к скорости транзакций, несомненно, является одновременно святым Граалем и узким местом криптоиндустрии. В настоящее время криптовалютные транзакции занимают больше времени, чем обычные способы оплаты. Однако в криптосообществах разрабатывается множество гипотез о том, как лучше преодолеть это препятствие, и обещается прогресс, который в конечном итоге может привести к почти мгновенной скорости транзакций.

Масштабируемость блокчейна: трилемма

Невозможно ответить на вопрос “Что такое масштабируемость блокчейна?”, не поговорив о трилемме масштабируемости блокчейна. Масштабируемость блокчейна – одно из самых больших препятствий для криптовалют – это трилемма. Она утверждает, что одновременно можно достичь только двух параметров: децентрализации, масштабируемости или безопасности – и никогда всех трех. Поэтому компромиссы неизбежны.

Виталик Бутерин, создатель Ethereum, изначально придумал термин “трилемма”, который он использовал в связи с этой проблемой технологии блокчейн. Трилемма – это не строгое математическое доказательство, а просто наблюдение. Несмотря на то, что трилемма является сложной задачей, пока не доказано, что ее нельзя решить, возможно, существует алгоритм, который может это сделать.

Направления трилеммы масштабируемости блокчейна

1. Децентрализация
2. Безопасность
3. Масштабируемость

Децентрализация

Уровень владения, власти и разнообразия ценностей в блокчейне называется децентрализацией. Поскольку ни один субъект не может контролировать всю сеть, криптовалюты часто считаются “децентрализованными”. Однако децентрализация – это спектр, а не просто “да” или “нет”, и различные проекты, такие как Bitcoin, Ethereum, Ripple, EOS и т. д., демонстрируют разную степень децентрализации.

Безопасность

Безопасность – это способность блокчейна противостоять вторжениям из внешних источников и устойчивость системы к манипуляциям. Система блокчейн уязвима к многочисленным атакам, включая атаки типа “двойной расход”, “сибил”, DDoS и 51%. При большей децентрализации достигается большая свобода, то есть свободный вход и выход из сети, но безопасность снижается, так как сложно подтвердить личность новых игроков, которые могут контролироваться одним недобросовестным субъектом или сотрудничать друг с другом, чтобы нарушить работу сети.

Масштабируемость

Мощность сети определяется масштабируемостью, которая также влияет на количество узлов сети, объем транзакций, которые может обрабатывать сеть, скорость обработки транзакций и другие факторы. Поскольку блокчейн Биткойна масштабируется по мере присоединения к сети дополнительных пользователей, термин “масштабируемость” неоднозначен. Алгоритм PoW автоматически изменяет уровень сложности, и сеть может поддерживать любое количество узлов.

Масштабируемость блокчейна: проблемы

Проблемы масштабируемости в технологии блокчейн связаны с трудностями, возникающими при обработке все большего количества транзакций. По мере роста популярности таких блокчейн-сетей, как Bitcoin и Ethereum, они сталкиваются с трудностями быстрой и эффективной обработки транзакций из-за ограничений в пропускной способности, что приводит к повышению комиссий и увеличению времени подтверждения. Для решения этих проблем разрабатываются такие инновации, как решения второго уровня, шардинг и усовершенствование механизма консенсуса, призванные расширить возможности блокчейна по поддержке более масштабного использования, не жертвуя безопасностью и децентрализацией.

Какие существуют решения?

Для ускорения транзакций решения для масштабирования второго уровня внедряют дополнительный уровень в основную сеть блокчейна. Основной блокчейн соединяется с блокчейном меньшего размера, известным как сайдчейн. Используя двустороннюю привязку, можно торговать активами основного и побочного блокчейнов по фиксированным ценам. Переместив определенные программы на сайдчейн, можно использовать сайдчейн для выгрузки с мэйнчейна.

Внецепочечная сеть, существующая в дополнение к основному блокчейну, называется платежным каналом. Его цель – создать канал связи между сторонами, участвующими в транзакции. Поскольку каждая транзакция в канале происходит вне цепочки, нет необходимости в универсальном консенсусе.

В результате такие транзакции осуществляются быстро, с невероятно дешевыми комиссиями и с использованием смарт-контрактов.

Внецепочечные решения

Решения второго уровня масштабируемости блокчейна или решения вне цепи – это методы, которые были созданы для решения вопроса масштабируемости блокчейна. По мере роста числа транзакций в сети блокчейн сеть может перегружаться и замедляться, что приводит к задержкам в подтверждении транзакций. Эти решения направлены на облегчение данной проблемы путем создания вторичного слоя поверх основной сети блокчейна, который специально разработан для обработки большого количества транзакций.

Вторичные протоколы строятся поверх основного блокчейна, где транзакции “выгружаются” из основного блокчейна для экономии места и снижения перегруженности сети. Это позволяет более эффективно использовать ресурсы основного блокчейна, поскольку большинство транзакций обрабатывается на вторичном уровне. Это, в свою очередь, приводит к ускорению подтверждения транзакций и повышению эффективности работы сети в целом.

Внецепочечные решения также обеспечивают дополнительный уровень безопасности, поскольку вторичный уровень может обрабатывать большинство транзакций, оставляя основному блокчейну возможность обрабатывать более важные или сложные транзакции. Кроме того, решения для масштабирования блокчейна вне цепочки обеспечивают большую конфиденциальность, поскольку транзакции на вторичном уровне могут быть не видны всей сети.

Сайдчейны

Сайдчейн – это независимый блокчейн, связанный с основным блокчейном, также называемым мэйнчейн. Активы на основной и побочной цепях могут обмениваться по фиксированному курсу с использованием двусторонней привязки. Сайдчейн может использоваться для снижения нагрузки на основной блокчейн путем переноса определенных приложений в сайдчейн. Если межблокчейновая связь станет более эффективной, сайдчейны могут стать перспективным решением проблемы масштабируемости блокчейна.

Можно иметь несколько сайдчейнов, подключенных к мэйнчейну, каждый со своей архитектурой. Можно создать сеть из сайдчейнов и мейнчейна, где мейнчейн выступает в качестве ретрансляционной сети, а сайдчейны представляют собой блокчейн-сеть. Plasma (Ethereum) и Parachain (Polkadot) – популярные решения для масштабирования, использующие сайдчейны и ретрансляторы.

Платежные каналы

Платежный канал – это метод проведения транзакций вне основного блокчейна, параллельно с ним. Он предполагает создание канала между двумя сторонами, желающими совершить транзакцию. Транзакции, которые происходят в рамках этого канала, являются внецепочечными, то есть они не требуют консенсуса сети и могут быть быстро выполнены с помощью смарт-контрактов, с меньшими комиссиями и на более высокой скорости.

Процесс использования платежного канала обычно состоит из трех этапов:

1. Создание канала путем его подписания и финансирования.
2. Проведение одноранговых транзакций в рамках канала.
3. Закрытие канала и запись конечного состояния в основной блокчейн.

Существуют различные конструкции платежных каналов, среди которых популярными примерами реализации являются Lightning Network (Bitcoin) и Raiden Network (Ethereum).

Заключение

Масштабируемость блокчейна остается одним из наиболее актуальных вопросов в криптовалютной индустрии. Проблемы с пропускной способностью и скоростью транзакций затрудняют широкое применение блокчейн-технологий. Однако решения, перечисленные в статье, предлагают многообещающие подходы для улучшения производительности блокчейнов. Эти инновации способны значительно повысят эффективность обработки транзакций без ущерба для безопасности и децентрализации. Успешная реализация этих решений является ключевым фактором для дальнейшего развития и массового принятия блокчейнов.

Дополнительные материалы