S rostoucím počtem jednotlivců a organizací, které využívají technologii blockchain, nabývá na významu otázka škálovatelnosti. S tímto termínem jste se pravděpodobně již setkali, možná jako s jedním z největších problémů, které kryptoměnový průmysl řeší.
Co však přesně „škálovatelnost“ znamená, zejména v kontextu technologie blockchain, a proč je tak zásadní?
Co je škálovatelnost blockchainu?
Termín „škálovatelnost“ popisuje schopnost systému nebo procesu efektivně fungovat i při změnách v objemu nebo rozsahu. V kontextu blockchainu se škálovatelnost týká schopnosti blockchainového protokolu udržet optimální výkon – bez nárůstu nákladů – při rostoucím počtu transakcí, dat a uživatelů.
Vitalik Buterin ve svém dokumentu [PDF] naznačuje, že blockchainové protokoly usilují o decentralizaci, bezpečnost a škálovatelnost, ale dosahují efektivně pouze dvou z těchto tří vlastností. Nejčastěji obětovanou vlastností bývá právě škálovatelnost.
Pokud blockchain není škálovatelný, zpracovává transakce pomalu, což může vést k přetížení sítě (nevyřízené platby) a vyšším poplatkům. Naopak škálovatelný blockchain je schopen zpracovat vysoký objem transakcí za sekundu (TPS) bez negativního dopadu na bezpečnost, uživatelskou zkušenost nebo výši poplatků. Také dosahuje konsenzu s rozsáhlou sítí peer-to-peer aktérů efektivně.
Škálovatelnost blockchainového protokolu je dána třemi hlavními metrikami:
Většina novějších blockchainových protokolů, jako je Solana, je škálovatelnější než starší protokoly, jako je Bitcoin. Nicméně, často toho dosahují za cenu snížené bezpečnosti nebo větší centralizace.
Aby blockchainy mohly podporovat rozsáhlé ekonomiky a uživatelské základny, musí být škálovatelné. Lidé nebudou používat pomalé a drahé blockchainové protokoly, zvláště pokud existují rychlé a levné tradiční alternativy. Například platba za pizzu kartou VISA je rychlejší a levnější než platba pomocí bitcoinu. Proto je škálovatelnost blockchainu klíčová.
3 klíčové metody pro škálování blockchainu
Řada blockchainových protokolů zavedla různé techniky pro zlepšení latence, propustnosti a nákladů, aniž by obětovala bezpečnost nebo decentralizaci. Žádné jediné řešení však nedokázalo plně vyřešit trilema blockchainu, přičemž mnohá řešení upřednostňují decentralizaci nebo bezpečnost na úkor jiných aspektů.
Kredit snímku: Trikona/Shutterstock
Z toho důvodu blockchainové protokoly obvykle používají kombinaci řešení pro zlepšení škálovatelnosti.
Tyto techniky lze rozdělit do tří hlavních kategorií.
1. Řešení první vrstvy (Layer 1)
Zde je cílem vylepšit samotnou primární blockchainovou síť, aby lépe zvládala rostoucí objem transakcí. To může zahrnovat řešení, jako je zvětšování bloků, zkracování doby transakcí nebo rychlejší porovnávání odezev pro dosažení konsenzu.
Řešení první vrstvy jsou implementována přímo v blockchainu a zaměřují se na vylepšení základního blockchainového protokolu bez použití sekundárního rámce. Tato vylepšení se obvykle zavádějí prostřednictvím tzv. forku blockchainu.
Například Bitcoin aktivoval v roce 2017 Segregated Witness (SegWit) prostřednictvím soft forku. Tato změna zvýšila limity velikosti bloků a efektivitu transakcí. Později téhož roku vedl hard fork ke vzniku Bitcoin Cash (BCH), alternativního blockchainu s větší velikostí bloků, kratšími transakčními časy a nižšími transakčními poplatky.
Blockchain Ethereum také v roce 2022 prošel hard forkem. Ten převedl konsenzuální algoritmus z proof of work na proof of stake. Byl to první krok k implementaci shardingu, o kterém Buterin věří, že síť dále rozšíří.
Blockchain sharding je řešením první vrstvy, i když nevyžaduje fork. Spočívá v rozdělení sítě na menší oddíly – fragmenty – pro rozložení a zlepšení zpracování transakcí. Zatímco Ethereum se snaží sharding implementovat někdy v roce 2023, blockchain Zilliqa již má čtyři fragmenty, které zkracují dobu transakcí, snižují poplatky a zvyšují spokojenost uživatelů.
2. Řešení druhé vrstvy (Layer 2)
Na rozdíl od řešení první vrstvy, která jsou implementována v základním blockchainovém protokolu, řešení druhé vrstvy zvyšují škálovatelnost blockchainu přesunutím některých transakcí nebo procesů mimo hlavní řetězec. Jedná se o sekundární rámce – stavové kanály a souhrny – vytvořené na základním protokolu za účelem zpracování zvýšeného objemu transakcí.
- Stavové kanály: Se stavovým kanálem mohou dvě nebo více stran provádět transakce rychle, mimo hlavní řetězec, a přitom stále zajišťují, že finální transakce bude vypořádána v řetězci. Například Lightning Network funguje nad bitcoinovým blockchainem a umožňuje bitcoinové transakce mimo hlavní blockchain. Používají se chytré kontrakty, transakce jsou uzavřeny a poté je transakce a její finalita přidána do primárního blockchainu, což umožňuje řešení sporů a uzavření kanálu. Dalším příkladem stavového kanálu je síť Raiden postavená na Ethereu.
- Souhrny: Souhrny, jako jsou optimistické nebo s nulovými znalostmi, provádějí transakce mimo hlavní řetězec a poté předkládají data o transakcích nebo důkaz o platnosti hlavnímu blockchainovému protokolu, kde se dosáhne konsenzu. Loopring a Aztec jsou dobrými příklady souhrnů s nulovými znalostmi, zatímco Arbitrium One a Optimism jsou příklady optimistických souhrnů.
Kromě toho existují i další rozdíly mezi blockchainy první a druhé vrstvy.
3. Nové řetězce
Kredit obrázku: Ico Maker/Shutterstock
Pro podporu efektivního zpracování transakcí lze vytvářet různé formy nových řetězců – postranní řetězce, plazmové řetězce a řetězce Validium. Například Polygon je postranní řetězec Etherea s přizpůsobenými specifikacemi pro splnění specifických potřeb, ale stále těží z robustního základu Etherea a na něj se spoléhá.
Přestože se tato řešení někdy označují jako řešení druhé vrstvy, jsou zcela odlišná. Řešení druhé vrstvy jsou rozšířením jejich protějšku v první vrstvě a obvykle fungují v souladu s hlavním blockchainem. Postranní řetězce, plazmové řetězce a řetězce Validium jsou však nezávislejšími blockchainy, které jsou propojeny s jejich protějškem v první vrstvě. Obvykle přebírají odpovědnost za svou vlastní bezpečnost, konsenzuální algoritmy a blokové parametry.
Bez škálovatelnosti blockchainu nebude hromadné přijetí
Technologie blockchain má potenciál změnit svět, jak ho známe. Nicméně, nemůže toho dosáhnout, pokud škálovatelnost zůstane omezujícím faktorem, protože nedojde k masovému přijetí.
Od digitalizace aktiv až po společnosti využívající technologii blockchain k optimalizaci procesů, budoucnost blockchainu je slibná, pokud se dokáže udržitelně škálovat bez obětování decentralizace a bezpečnosti.