Уровень 2 - что вы должны знать об решениях для масштабирования

Уровень 2 — это собирательный термин для решений, предназначенных для помощи в масштабировании приложения за счет обработки транзакций вне основной сети.

Если вы когда-либо за что-то стояли в очереди, вы знаете, как мучительно смотреть в затылок человека, ожидая, когда он сдвинется с места. 

Блокчейн сталкивается с той же проблемой, но в гораздо большем масштабе. 

Сеть блокчейнов хранит данные транзакций каждый раз, когда кто-то тратит криптовалюту. Когда слишком много транзакций происходит одновременно, сеть замедляется, и пользователям приходится ждать.

Здесь в игру вступает уровень 2. Это вторая структура, построенная на блокчейне, которая может обрабатывать транзакции с гораздо большей производительностью. Представьте, что вы стоите в очереди за билетом на концерт, но там только одна касса. Уровень 2 — это вторая будка с дополнительным персоналом, которая обслуживает большинство клиентов из первой.

Чтобы понять, как работает уровень 2, нам сначала нужно разобраться в корне проблем уровня 1. В этой статье рассказывается о трудностях, присущих масштабируемости блокчейна, и о некоторых наиболее эффективных решениях уровня 2.

Решения уровня 1

Уровень 1 — это базовый уровень сети блокчейнов — первый этаж всех транзакций. Bitcoin, Ethereum и Litecoin являются блокчейнами уровня 1.

Сеть уровня 1 распределена по множеству отдельных частных сетей, часто называемых узлами. Эти узлы используют свои вычислительные ресурсы для проверки транзакций с криптовалютой.

Из-за зависимости от множества узлов с разной емкостью блокчейн не может обрабатывать такое количество запросов одновременно. 

Решения уровня 1 помогают решить эту проблему, увеличивая вычислительную мощность всей сети. Это также может увеличить объем данных, которые может удерживать каждый блок, или частоту подтверждения блоков для повышения пропускной способности.

Механизмы консенсуса

Proof of Work (PoW) — один из лучших примеров действующих протоколов уровня 1. Это алгоритм, который требует от узлов решения сложных математических задач для проверки транзакций. Этот метод более безопасен, чем другие, но также и самый медленный.

Современные блокчейны, такие как Ethereum 2.0, используют Proof of Stake (PoS). Он также работает в распределенной сети, но работает намного быстрее, поскольку не требует решения сложных проблем. Члены сети вносят свою криптовалюту в качестве ставки, чтобы получить право подтверждать транзакции.

И PoW, и PoS считаются механизмами консенсуса, которые поддерживают блокчейны уровня 1. 

Уровень 2 и шардинг

Каждый узел на уровне 1 должен обрабатывать все данные в каждой транзакции. Они могут включать открытые ключи, входы и выходы и т. Д. 

Шардинг разделяет эти данные на более мелкие наборы, поэтому каждый узел должен обрабатывать бит данных за раз и все одного типа. Это приводит к более высокой пропускной способности для всей цепочки блоков.

Это некоторые из приложений, с помощью которых разработчики пытались решить проблемы уровня 1. Несмотря на их усилия, масштабируемость блокчейна все еще была слишком низкой для растущего спроса на криптовалюту. Проблема лежит глубже, чем просто скорость, и ее часто называют трилеммой блокчейна.

Уровень 2 и блокчейн Трилемма

Трилемма — это когда идеальный результат требует трех элементов, но вы можете достичь только двух одновременно.

В случае блокчейна задействованы три элемента: децентрализация, безопасность и масштабируемость. На начальных этапах блокчейн был связан с децентрализацией. Его единственная цель заключалась в том, чтобы избегать финансовых посредников, таких как банки. Когда отдельные сети объединяются, система будет вознаграждать их за их работу вместо того, чтобы платить центральным банкам.

Безопасность также является важным аргументом в пользу продаж. Когда на каждом узле есть копия каждой транзакции, очень сложно, если вообще возможно, вмешаться в нее каким-либо образом. Кроме того, чем больше узлов в сети, тем меньше вероятность того, что она столкнется с атакой 51%, поскольку для этого потребуется невообразимое количество энергии или денег.

Поскольку блокчейн превосходит как децентрализацию, так и безопасность, масштабируемость становится проблемой. Блокчейн Bitcoin может обрабатывать до 7 транзакций в секунду (TPS), но тогда было не так много пользователей, так что это не было большой проблемой. Сегодня, когда мы сравниваем это со скоростью Visa, которая составляет около 1700 транзакций в секунду, это смешно.

Решения уровня 2

Уровень 2 — это протокол или технология, которые идут поверх уровня 1. Он работает независимо от уровня 1, но по-прежнему является частью всей сети. Это означает, что в случае возникновения каких-либо проблем с безопасностью пользователи всегда могут вернуться на уровень 1 и перепроверить данные. Поскольку они работают в отдельной сети, решения уровня 2 часто называют автономными.

Большая часть транзакций, проходящих через уровень 1, перемещается на уровень 2. Это приводит к более короткому времени ожидания и сглаживает поток трафика на уровне 1. Следовательно, масштабируемость.

Решения уровня 2 имеют гораздо более высокую пропускную способность и скорость обработки. Большинство из них работают на своих каналах и редко требуют проверки на уровне 1. Некоторые примеры включают государственные каналы, Ethereum Plasma и Lightning Network.

Государственные каналы

Сеть может иметь несколько каналов вне сети поверх своего базового уровня. Канал состояния находится между этими каналами и уровнем 1. Он действует как посредник и записывает транзакции на уровень 1 только после их завершения. Bitcoin Lightning Network является примером этого протокола.

Плазма Эфириума

Плазма — это тип вложенной цепочки блоков, которая работает аналогично каналам состояний. Небольшая разница здесь в том, что каждый канал может иметь свой собственный набор правил. Ethereum использует смарт-контракты для всех транзакций, поэтому к этим цепочкам можно применить то же самое.

Уровень 2: заключение

Большинство решений уровня 2 все еще находятся в экспериментальной фазе, но положительные результаты говорят сами за себя. Как пользователи, мы часто хотим выполнять задачи как можно быстрее, и уровень 2 обеспечивает именно это.

Единственная проблема в том, что он не решает полностью трилемму. Наличие большего количества каналов означает необходимость большего количества родительских цепочек, что в конечном итоге приведет к некоторой степени централизации. Это противоречит самой основе блокчейна. Но пока это лучшее, что у нас есть.