Co je škálovatelnost v blockchainu? Jednoduché vysvětlení

Čím více jednotlivců a organizací využívá technologii blockchain, škálovatelnost se stala výraznější. Pravděpodobně jste se s tímto termínem setkali, možná, jako s největším problémem kryptoprůmyslu.

Ale co přesně znamená „škálovatelnost“, zejména pokud jde o technologii blockchain, a proč na tom tolik záleží?

Co je škálovatelnost blockchainu?

„Škálovatelnost“ označuje schopnost systému nebo procesu pokračovat ve fungování navzdory změnám objemu nebo rozsahu. Podobně škálovatelnost blockchainu se týká schopnosti protokolu blockchainu nadále optimálně fungovat – bez zvýšených nákladů – když existuje více transakcí, dat a uživatelů.

Vitalik Buterin navrhuje [PDF] že blockchainové protokoly se snaží být decentralizované, bezpečné a škálovatelné, ale dosahují pouze dvou z těchto vlastností. A nejčastěji obětovanou funkcí je škálovatelnost.

Když blockchain není škálovatelný, zpracovává transakce pomalu, což může vést k zahlcení sítě (nevyřízené platby) a vyšším poplatkům. Mezitím škálovatelný blockchain dokáže zvládnout vysoký objem transakcí za sekundu (TPS) bez poklesu bezpečnosti, uživatelské zkušenosti a poplatků nebo rozhodování (dosažení konsensu s rozsáhlou sítí peer-to-peer aktérů).

Tři klíčové metriky určují škálovatelnost blockchainového protokolu:

Latence: Doba potřebná k vysílání transakcí do síťových uzlů a třídění jejich odpovědí k dosažení konsensu ovlivňuje škálovatelnost. Nižší latence má za následek škálovatelnější síť.

Propustnost: Škálovatelnost protokolu blockchain také závisí na počtu transakcí, které dokáže zpracovat za sekundu. Vyšší propustnost vede k škálovatelnější síti.

Náklady: Zdroje (výpočetní výkon, šířka pásma atd.) potřebné k provozování blockchainu určují jeho škálovatelnost. Více zdrojů by znamenalo vyšší síťové pobídky, zejména pro více účastníků sítě. Pokud pobídky nejsou úměrné nákladům na účast, nemusí existovat žádní účastníci sítě.

Většina novějších protokolů blockchainu jako Solana je škálovatelnější než starší protokoly, jako je bitcoin; obvykle toho však dosahují za cenu slabšího bezpečnostního systému nebo větší centralizace.

Aby blockchainy podporovaly obrovské ekonomiky a uživatelské základny, musí být škálovatelné. Lidé nepřijmou protokoly blockchainu, pokud jsou pomalé a drahé, zvláště když existují rychlé a levné tradiční možnosti. Například je rychlejší a levnější používat VISA k platbě za pizzu než používat bitcoiny. Proto je důležitá škálovatelnost blockchainu.

3 klíčové metody pro škálování blockchainu

Několik blockchainových protokolů implementovalo četné techniky pro zlepšení latence, propustnosti a nákladů bez obětování bezpečnosti a decentralizace. Žádné řešení však nedokázalo vyřešit trilema blockchainu, zvláště když řada z nich obětuje decentralizaci nebo bezpečnost.

Kredit snímku: Trikona/Shutterstock

V důsledku toho protokoly blockchainu obvykle využívají více řešení pro zlepšení škálovatelnosti blockchainu.

Tyto techniky lze rozdělit do tří širokých řešení.

1. Řešení vrstvy 1

Zde je cílem vylepšit primární blockchainovou síť, aby zvládla opotřebované transakce. To může zahrnovat řešení, jako je zvětšování bloků, zkrácení doby transakce nebo rychlejší porovnávání odpovědí pro dosažení konsenzu.

Řešení vrstvy 1 jsou implementována on-chain a zaměřují se na zlepšení základního blockchain protokolu bez použití sekundárního rámce. Obvykle se tato vylepšení provádějí pomocí vidlice blockchainu.

Například bitcoin aktivoval Segregated Witness (SegWit) prostřednictvím soft forku v roce 2017. Tato změna zvýšila limity velikosti bloků protokolu a efektivitu transakcí. Později téhož roku hard fork vedl k vytvoření Bitcoin Cash (BCH), alternativního blockchainu s větší velikostí bloků, kratšími transakčními časy a nižšími transakčními poplatky.

Ethereum blockchain také dokončil hard fork v roce 2022. To převedlo algoritmus konsenzu protokolu z proof of work na proof of stake. Byla to první fáze při zavádění shardingu, který Buterin věří dále rozšíří síť.

Blockchain sharding je řešením vrstvy 1, i když nevyžaduje vidlici. Místo toho jde o rozdělení sítě na menší oddíly – úlomky – pro rozložení a zlepšení zpracování transakcí. Zatímco Ethereum se snaží implementovat sharding někdy v roce 2023, blockchain Zilliqa již má čtyři fragmenty, které zkracují dobu transakcí, snižují transakční poplatky a zvyšují spokojenost uživatelů.

2. Řešení vrstvy 2

Na rozdíl od řešení vrstvy 1 implementovaných na základním protokolu blockchainu, řešení vrstvy 2 zvyšují škálovatelnost blockchainu přesunem některých transakcí nebo procesů mimo řetězec. Jsou to sekundární rámce – stavové kanály a souhrny – vytvořené na základě základního blockchain protokolu, aby zvládly zvýšené objemy transakcí.

• Stavové kanály: Se stavovým kanálem mohou dvě nebo více stran provádět transakce rychle, mimo řetězec, a přitom stále umožňují, aby konečná transakce byla vypořádána v řetězci. Například The Lightning Network funguje nad bitcoinovým blockchainem a umožňuje bitcoinové transakce mimo hlavní blockchain. Pomocí chytrých smluv jsou transakce uzavřeny. Poté je transakce a její finalita přidána do primárního blockchainu, což umožňuje řešení sporů a uzavření kanálu. Dalším příkladem státního kanálu je síť Raiden postavená na Ethereu.
• Souhrny: Mezitím rollupy – například optimistické nebo s nulovými znalostmi – provádějí transakce mimo řetězec a poté předkládají transakční data nebo důkaz o platnosti do hlavního blockchain protokolu, kde bude dosaženo konsensu. Loopring a Aztec jsou dobrými příklady souhrnů s nulovými znalostmi, zatímco Arbitrium One a Optimism jsou příklady optimistických souhrnů.

Kromě toho existují další rozdíly mezi blockchainy vrstvy 1 a 2.

3. Nové řetězy

Kredit obrázku: Ico Maker/Shutterstock

Pro podporu efektivního zpracování transakcí mohou být vytvořeny 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 spoléhá se na něj.

I když se tato řešení někdy označují jako řešení vrstvy 2, jsou zcela odlišná. Řešení vrstvy 2 jsou rozšířením jejich protějšku na vrstvě 1 a obvykle fungují v souladu s hlavním blockchainem. Postranní řetězce, plazmové řetězce a řetězce Validium jsou však nezávislejšími blockchainy s připojením k jejich protějšku na 1. vrstvě. Obvykle přebírají odpovědnost za svou bezpečnost, konsensuální algoritmy nebo blokové parametry.

Žádná škálovatelnost blockchainu, žádné hromadné přijetí

Technologie blockchain má potenciál změnit svět, jak ho známe. Svět však nezmění, pokud škálovatelnost zůstane omezením, protože nedojde k masovému přijetí.

Od digitalizace aktiv až po společnosti využívající technologii blockchain k optimalizaci procesů, budoucnost technologie blockchain je jasná, pokud se dokáže udržitelně škálovat bez obětování decentralizace a bezpečnosti.