Масштабування

Огляд масштабування

Оскільки кількість людей, які використовують Ethereum, зросла, блокчейн досяг певних обмежень потужності. Це збільшило вартість використання мережі, створюючи потребу у "масштабуванні рішень." Існує багато рішень для дослідження, перевірки та реалізування, які застосовують різні підходи до досягнення подібних цілей.

Основна мета масштабованості полягає в тому, щоб збільшити швидкість транзакцій (швидша фіналізація) і пропускну здатність транзакцій (більше транзакцій на секунду), не жертвуючи децентралізацією чи безпекою. У блокчейні Ethereum першого рівня високий попит призводить до сповільнення транзакцій і неприйнятних цін на газ. Розширення потужності мережі з точки зору швидкості й пропускної здатності, є фундаментальним для змістовного та масового впровадження Ethereum.

Хоча швидкість та пропускна здатність є важливими, важливо, щоб масштабні рішення, що роблять ці цілі можливими, залишалися децентралізованими та безпечними. Збереження бар'єру до низького рівня входу для вузлових операторів має вирішальне значення у запобіганні прогресу через централізовану та незахищену обчислювальну силу.

Концептуально ми спершу класифікуємо масштабування як масштабування в мережі (onchain) або поза мережею (offchain).

Передумови

Вам слід добре розуміти всі основні теми. Реалізація масштабних рішень просувається як не дуже випробувана технологія і продовжує досліджуватися і розроблятися.

Масштабування в мережі

Масштабування в мережі вимагає змін у протоколі Ethereum (перший рівень ). Довгий час очікувалося, що сегментування блокчейну масштабуватиме Ethereum. Це мало на увазі поділ блокчейну на окремі частини (шарди), які перевірятимуться підгрупами валідаторів. Однак масштабування за допомогою зведень (rollups) другого рівня стало основною технікою масштабування. Це підкріплюється додаванням нової, дешевшої форми даних, що прикріплюються до блоків Ethereum, яка спеціально розроблена, щоб зробити зведення (rollups) дешевими для користувачів.

Шардинг

Сегментування — це процес поділу бази даних. Підгрупи валідаторів відповідали б за окремі шарди, а не за відстеження всього Ethereum. Сегментування довго було в плані розвитку Ethereum, і колись планувалося, що його запустять перед The Merge для переходу на доказ частки. Однак швидкий розвиток зведень другого рівня та винахід Danksharding (додавання blob-об'єктів даних зведень до блоків Ethereum, які можуть дуже ефективно перевірятися валідаторами) призвели до того, що спільнота Ethereum віддала перевагу масштабуванню, орієнтованому на зведення, замість масштабування за допомогою сегментування. Це також допоможе зберегти логіку консенсусу Ethereum простішою.

Масштабування поза мережею

Рішення поза мережею реалізуються окремо від першого рівня Mainnet — вони не вимагають змін до наявного протоколу Ethereum. Деякі рішення, відомі як рішення «другого рівня», отримують свою безпеку безпосередньо від консенсусу Ethereum першого рівня, наприклад оптимістичні зведення, зведення з нульовим розголошенням або канали стану. Інші рішення передбачають створення нових ланцюгів у різних формах, які отримують свою безпеку окремо від Mainnet, наприклад сайдчейни, validiums або плазмові ланцюги. Ці рішення взаємодіють з Mainnet, але по-різному забезпечують свою безпеку для досягнення різноманітних цілей.

Масштабування другого рівня

Ця категорія рішень поза мережею отримує свою безпеку від Mainnet Ethereum.

Layer 2 - загальний термін для рішень, розроблених для допомоги в масштабуванні ваших додатків шляхом проведення транзакцій з Ethereum Mainnet (layer 1), користуючись при цьому перевагами надійної децентралізованої моделі безпеки штату Mainnet. Швидкість транзакції зменшується, коли мережа зайнята, що ускладнює користування певними типами додатків. А коли мережа стає більш завантаженою, ціни на газ зростають, тому що транзагційні відправники намагаються обійти один одного. Це може зробити використання Ethereum дуже дорогим.

Більшість рішень рівня 2 розташовані навколо сервера або кластера серверів, всі з яких можуть називатися вузлом, валідатором, оператором, послідовністю, блоком чи подібним терміном. Залежно від реалізації, ці вузли 2 рівня можуть керуватися окремими особами, підприємствами або організаціями, які їх використовують, або 3-м оператором, або великою групою людей (як Mainnet). Якщо говорити в загальному, транзакції надсилаються до цих вузлів другого рівня замість подачі безпосередньо до 1 рівня (Mainnet). Для деяких рішень екземпляр другого рівня об'єднує їх у групи, перш ніж закріпити на першому рівні, після чого вони захищаються першим рівнем і не можуть бути змінені. Деталі того, як це робиться суттєво відрізняючись від різних технологій та реалізацій рівень 2.

Конкретний приклад рівня 2 може бути відкритий і поширений багатьма додатками, або його можна розгорнути одним проєктом і бути призначеним для підтримки тільки свого додатка.

Чому оновлення Eth2 потрібні?

Збільшення кількості транзакцій за секунду значно покращує взаємодію з користувачем і зменшує перевантаження мережі Mainnet Ethereum.
Транзакції зводяться в єдину транзакцію в Mainnet Ethereum, що зменшує плату за газ для користувачів і робить Ethereum більш інклюзивним та доступним для людей у всьому світі.
Будь-які оновлення масштабування не повинні відбуватися за рахунок децентралізації або безпеки - рівень 2 будується поверх Ethereum.
Існують спеціалізовані мережі другого рівня для застосунків, які забезпечують власний набір переваг ефективності під час роботи з активами в великих масштабах.

Докладніше про другий рівень.

Зведення

Зведення виконують транзакцію поза 1 рівнем і потім дані будуть розміщені у 1 рівні, де досягнуто консенсусу. Оскільки дані про транзакцію включаються в блоки 1 рівня, це дозволяє забезпечити природною безпекою Ethereum.

Існує два типи накопичень з різними моделями безпеки:

Оптимістичні зведення: припускають, що транзакції є дійсними за замовчуванням, і виконують обчислення за допомогою лише в разі оскарження. Докладніше про оптимістичні зведення.
Зведення з нульовим розголошенням: виконують обчислення поза мережею та надсилають до ланцюга. Докладніше про зведення з нульовим розголошенням.

Канали стану

Канали стану використовують контракти з мультипідписом (multisig), щоб дозволити учасникам швидко та вільно здійснювати транзакції поза мережею, а потім фіксувати остаточний стан у Mainnet. Це мінімізує мережеві затори, збори та затримки. Два типи каналів - це наразі канали стану та оплати.

Дізнайтеся більше про канали стану.

Сайдчейни

Сайдчейн — це незалежний, сумісний з EVM блокчейн, який працює паралельно з Mainnet. Вони сумісні з Ethereum через двосторонні мости та працюють за власними правилами консенсусу та параметрами блоків.

Дізнайтеся більше про сайдчейни.

Plasma

Плазмовий ланцюг (plasma chain) — це окремий блокчейн, який прив'язаний до основного ланцюга Ethereum і використовує докази шахрайства (як оптимістичні зведення) для вирішення спорів.

Дізнайтеся більше про Plasma.

Validium

Validium chain використовує підтвердження дійсності, як-от зведення з нульовим знанням, але дані не зберігаються в основному ланцюжку Ethereum рівня 1. Це може призвести до 10 тисяч транзакцій в секунду на Validium chain, а кілька ланцюжків можна запускати паралельно.

Дізнайтеся більше про Validium.

Чому необхідно так багато варіантів масштабування?

Численні рішення можуть допомогти зменшити загальне перевантаження будь-якої частини мережі, а також запобігти єдиним точкам відмови.
Ціле - більше, ніж сума його складових. Різні рішення можуть співіснувати та гармонійно працювати, забезпечуючи експоненціальний ефект на швидкість майбутніх транзакцій та продуктивність.
Не всі рішення вимагають безпосередньо використання алгоритму консенсусу Ethereum, і альтернативи можуть мати вигоду, яку важко досягти інакше.

Цікавить наочний матеріал? Для тих, хто навчається візуально

Зауважте, що в поясненні у відео використовується термін "другий рівень" для позначення всіх рішень для масштабування поза мережею, тоді як ми розрізняємо "другий рівень" як рішення поза мережею, що отримує свою безпеку через консенсус першого рівня Mainnet.

Для подальшого читання

Знайшли ресурс, який допоміг з цією темою? Відредагуйте цю сторінку і додайте його!