Преодоление трилеммы блокчейна Ethereum

Поскольку в последнее время количество вариантов использования технологии блокчейн резко возросло (от NFT до оракулов), возникла серьезная проблема с такими протоколами, как Ethereum. Высокий спрос на совершение транзакций в блокчейне привел к тому, что плата за газ, необходимая для их питания, становится все более дорогой. В то же время алгоритмы, которые необходимо выполнить для добавления в блокчейн, оказываются расточительными и медленными. Короче говоря, у блокчейнов есть серьезная проблема с пропускной способностью, которая может даже помешать появлению Web3. Так что же делается для этого?

Трилемма блокчейна

Виталик Бутерин, соучредитель блокчейна Ethereum, постулировал так называемую «трилемму блокчейна», которая означает, что разработчики должны идти на компромисс между децентрализацией, масштабируемостью и безопасностью, не имея возможности обеспечить все три одновременно. В своем нынешнем воплощении Ethereum, возможно, отдает приоритет двум последним.

Долгожданный Ethereum 2.0 является ответом на эти опасения, но он находился в стадии разработки так долго (с 2014 года!), что даже его название устарело. Идея обновления заключается в том, чтобы сделать Ethereum одновременно более масштабируемым (с целью поддержки тысяч транзакций в секунду), безопасным и устойчивым — при этом оставаясь децентрализованным.

В настоящее время узлы Ethereum (компьютеры, обеспечивающие работу блокчейна) изо всех сил пытаются обрабатывать требуемое количество транзакций в секунду. Вы можете удивиться, узнав, что Ethereum может обрабатывать только от 15 до 45 транзакций в секунду, что сильно ограничивает возможности децентрализованных приложений. Чтобы исправить это, Ethereum хочет увеличить количество узлов, а не увеличить размер узлов (что ограничит доступ только тем, у кого самые мощные и дорогие компьютеры).

Доказательство доли

Давайте подробнее рассмотрим технологию, лежащую в основе обновлений Ethereum. Одним из основных нововведений является изменение способа проверки транзакций с доказательства работы на доказательство доли. В первом случае майнеры решают сложные математические задачи для добавления новых блоков в цепочку, что, как мы упоминали ранее, является медленным и дорогим. Вместо этого Proof-of-stake позволяет пользователям размещать криптовалюту, чтобы стать валидаторами. Затем они случайным образом выбираются для создания новых блоков, а также для проверки и подтверждения блоков, созданных другими.

Вы помните, что трилемма Бутерина означает, что децентрализация должна страдать за счет безопасности и масштабируемости. Но Ethereum делает ставку на силу Proof-of-Stake, чтобы решить эту проблему. Это потому, что Proof-of-Stake гарантирует, что входные барьеры будут низкими. Пользователи могут размещать токен ETH, чтобы стать валидаторами, которые обрабатывают транзакции и создают новые блоки в цепочке — это гораздо проще, чем майнинг, который в настоящее время защищает сеть.

Цепочки осколков и свертки

Наряду с обновлениями Proof-of-Stake есть еще одна важная функция для масштабируемости: цепочки осколков. Идея состоит в том, чтобы помочь Ethereum обрабатывать больше транзакций и более эффективно хранить данные, создавая новые цепочки, известные как осколки.

Эти осколки являются частью усилий по одновременному сохранению золотого гуся Web3 — децентрализации. Стейкеры будут случайным образом назначены для проверки цепочек осколков, которых планируется набрать 64. Цепочки сегментов потребуют от валидаторов хранить и запускать данные только для того сегмента, который они проверяют, а не для всей сети, что делает работу валидатора более доступной и менее требовательной к оборудованию.

Первоначальный план состоит в том, чтобы цепочки сегментов только передавали данные в сеть, не имея возможности обрабатывать транзакции. Ключом к их использованию для повышения пропускной способности является технология, известная как накопительные пакеты. Это позволяет выполнять транзакции за пределами основной цепочки Ethereum, прежде чем они будут повторно отправлены вместе с криптографическим доказательством, что по существу переводит вычисления вне цепочки, в то время как данные остаются.

Все обновления вместе взятые, Ethereum нацелен на 100 000 транзакций в секунду — экспоненциальный рост по сравнению с тем, чего он достигает в настоящее время. Однако с точки зрения предоставления этих обновлений Ethereum придерживается медленного подхода, решив внедрять улучшения с течением времени. Элемент proof-of-stake в виде Beacon Chain был отправлен в декабре 2020 года. Фактически его слияние с основной сетью Ethereum запланировано на 2022 год, а выпуск цепочек сегментов намечен на 2023 год.

За пределами Эфириума

Несмотря на свою популярность, Ethereum, конечно, далеко не единственный блокчейн, и другие пытаются решить проблему пропускной способности и масштабируемости разными способами. Сайдчейны — один из ярких примеров практики, при которой одна цепочка блоков связана с другой, позволяя токенам перемещаться между ними. Liquid Network, например, соединяется с биткойнами в качестве основной цепи. Он работает, позволяя пользователям отправлять монеты на выходной адрес в основной цепочке, после чего монеты вместо этого отображаются в сети Liquid. После того, как их бизнес завершен, активы могут быть перемещены обратно в основную цепочку.

Решение трилеммы блокчейна продолжает оставаться очень сложной задачей, но только после ее достижения весь потенциал Web3 имеет шанс быть раскрытым. Ясно то, что ни один подход не будет достаточным — и даже в сочетании расчетные скорости остаются ничтожной долей того, к чему мы привыкли в традиционных вычислениях.