Про ШІ
Показати більше
Швидко прочитайте статтю та отримайте огляд настроїв на ринку за 30 секунд!
Як і Bitcoin, основною причиною проблеми масштабованості Ethereum є мережевий протокол, який кожен вузол мережі повинен обробляти кожну транзакцію. Ethereum 1.x впроваджує дещо модифіковану версію механізму консенсусу Proof-of-work (PoW). У Ethereum майнери мають знайти ночей, щоб досягти цільових труднощів. Кожен вузол повинен перевірити, чи є робота майнерів дійсною, і точно зберегти копію поточного стану мережі. Це значно обмежує можливості здійснення транзакцій і пропускну здатність блокчейну мережі Ethereum. Наразі він може обробляти лише 12–15 транзакцій за секунду.
Уперше використовується Віталіком Бутеріном, трилема масштабованості — це концепція блокчейну щодо його здатності реагувати на масштабованість, децентралізацію та безпеку без шкоди для будь-кого з них. Трилема стверджує, що досягти всіх трьох властивостей у блокчейні майже неможливо:
Децентралізація: Це основний тенет, на якому були створені Bitcoin і блокчейн. Децентралізація дає змогу цензурувати та комусь брати участь у децентралізованій екосистемі без центрального органу влади чи посередника.
Безпека. Це стосується цілісності та незмінності публічного реєстру, а також здатності протистояти атакам на 51% або DDoS, як-от мережеві атаки.
Масштабованість. Це стосується здатності обробляти все більшу кількість транзакцій у мережі блокчейну. Щоб блокчейн Ethereum був світовим комп’ютером, як передбачав винахідник, він повинен відповідати трансакційній пропускній здатності багатьох централізованих систем, як-от Amazon, Visa або Mastercard.
Нижче наведено зображення трилеми масштабованості в блокчейні:
Ключовим завданням масштабованості є пошук способу досягти всіх трьох на базовому рівні. Дизайн Bitcoin і Ethereum підтримують децентралізацію та безпеку, при цьому жертвуючи масштабованістю.
Рішення для масштабованості Ethereum — одна з найактивніших тем у спільноті Ethereum. Нижче наведено кілька проблем, з якими спільнота намагається впоратися на майбутнє Ethereum:
Обробка трансакцій і час створення блоків з PoW — наскільки швидко майнери можуть обробляти всі трансакції та створювати новий блок за допомогою майнінгу?
Кінцева точка транзакції — як швидко децентралізована мережа може досягти консенсусу про те, що транзакція відбулася, і її не можна повернути? Наразі для розгляду блоку в основному ланцюжку потрібно близько шести блоків з Bitcoin і 3–4 хвилин з Ethereum. Зацікавлені читачі повинні переглянути блок Vitalik для розрахунку трансакцій і ймовірності завершення.
Рішення, що впроваджуються або пропонуються, поділяються на три категорії: ончейн-рішення, офчейн-рішення та протоколи механізму консенсусу. Є деякі очевидні або теоретичні, такі як збільшення розміру блоку або зрізання одного блокчейну в багатьох незалежних ланцюжках альткоїнів. Через характер однорангового характеру традиційний горизонтальний підхід до масштабування може не працювати. Що стосується мережі Ethereum, то враховувався також фіктивні або безштатні смарт-контракти, що сприяють проблемам масштабованості. Ми розглянемо концепції всіх цих рішень високого рівня, а потім докладніше про деякі з них.
Це схоже на вертикальний підхід до масштабування. Деякі альткоїни, як-от Bitcoin Cash, Ethereum Core тощо, впроваджують більший розмір блоку для отримання загальної ефективності транзакцій. Теорія цього підходу полягає в тому, що, оскільки майнінг PoW є основною пляшечкою в усьому процесі, збільшуючи розмір блоку, ми можемо обробити більше трансакцій на майнінг. Щоб створити ациклічний графік (DAG) на основі стейшу, може знадобитися трохи більше часу, але середній час завершення майнінгу може не погіршитися, оскільки більшість клієнтів Ethereum все одно вливають DAG.
На схемі нижче показано, як працює ця методика:
Однак, як і вертикальне масштабування, загалом це рішення вимагає, щоб мережеві вузли мали кращу обчислювальну здатність для обробки великих блоків. Це може призвести до сценарію, коли мережа концентрується в кількох багатих руках і, таким чином, може врешті-решт поставити під загрозу децентралізацію та безпеку, основних тенетів блокчейну.
Інше рішення — це не мати один гігантський блокчейн, а мати багато менших блокчейнів і алткоїнів. Зрештою це може бути так, оскільки багато вертикальних галузей створюють або планують створювати мережі для конкретної галузі. Це знизить активність користувачів на кожному окремому блокчейні і, таким чином, дозволить зробити екосистему масштабованішою.
На схемі нижче показано, як працює ця методика:
Однак із цим варіантом є кілька проблем. Одне — це проблеми безпеки. Загальне переконання, що мережа більш захищена, якщо більше нодів мережі беруть участь у обробці транзакцій у блокчейні. Завдяки ширшому розподілу мереж альткоїну на будь-якому блокчейні працює менше вузлів. Це може зробити блокчейн менш безпечним, оскільки менша мережа альткоїнів може бути більш вразливою до мережевих атак. Припустімо, у великій мережі є близько 10 000 нодів, тому для запуску атаки в мережі потрібно буде зіпсувати принаймні 5001 нода (або 51%). Якщо ми розділяємо 10 000 нодів на 50 менших чейк, кожен ланцюжок містить 200 нодів, і для усунення будь-якого меншого чейну потрібно лише 101 нода, тобто те, що ми називаємо проблемою атаки на 1%. Іншою проблемою є кросчейн-інтеграція. Незважаючи на деякі рішення щодо кросблокчейн-інтеграції, загальна складність інтеграції менших мереж і алткоїнів різко зростає.
Ончейн-рішення, які іноді називають рішеннями рівня 1, призначені для пошуку рішень для вирішення проблем масштабованості та продуктивності на базовому рівні блокчейну Ethereum. Одним із таких рішень є обмін. Sharding не є новою концепцією, оскільки традиційні RDBMS, а нові великі платформи для передачі даних використовують як спосіб покращити масштабованість і продуктивність протягом багатьох років.
У мережі Ethereum мета розподілу полягає в об’єднанні нодів мережі, блокчейну та глобальних станів на різні сегменти, і кожен шредер досягне консенсусу щодо стану трансакції в масштабі сегмента серед цих нодів у групі. На концептуальному рівні це може сильно відрізнятися від підходу «Плазма», «Бічний ланцюг» рівня 2, але технічні труднощі, наслідки та зусилля мережі зовсім відрізняються.
Іншим рівнем 1 або ончейн-рішення є перехід до механізму консенсусу «Proof of Stake» (PoS), який є однією з найактивніших сфер досліджень, що вирішують проблеми масштабованості та ефективності в Ethereum. Є багато дебатів з точки зору переваг і недоліків механізму консенсусу на основі PoW. Він досить ефективний для захисту блокчейну в децентралізованій мережі, але він також є великою пляшкою в ефективності блокчейну.
Простіше кажучи, Proof of Stake — це один із найпопулярніших алгоритмів консенсусу в мережах блокчейну. На відміну від консенсусу PoW, коли майнери отримують винагороду за вирішення криптографічних головоломок у алгоритмі консенсусу PoS, пул вибраних валідаторів робить пропозиції нових блоків. Валідатор вибирається детермінованим способом залежно від його надходження, що також визначається як стейкінг. Кожен, хто вносить свої монети як стейкінг, може стати валідатором. Шанс взяти участь може бути пропорційним до внесених ними стейків. Припустімо, Аліса, Боб, Кетрін і Девід вкладають 40 Ether, 30 Ether, 20 Ether і 10 Ether стейкінгів, щоб взяти участь відповідно; вони отримають 40%, 30%, 20% і 10% шансів бути обраним автором блока.
Нижче наведено, як він працює в механізмі консенсусу PoS. Як показано на наступній діаграмі, блокчейн відстежує набір валідаторів, який іноді також називають творцями блоків або підробниками. У будь-який час, коли потрібно створити нові блоки, блокчейн випадковим чином вибирає валідатора. Вибраний верифікація перевіряє трансакції та пропонує для згоди всіх верифікаторів нові блоки. Після цього всі поточні валідатори проголосують за нові блоки. Потужність голосування залежить від ставки, яку вставляє валідатор. Той, хто пропонує недійсні трансакції, блоки чи голоси зловмисно, а це означає, що вони навмисно ставлять під загрозу цілісність ланцюга, може втратити свої ставки. За створення самого блоку вузол не отримує винагороди. Винагорода сплачується за транзакцію. Після прийняття нових блоків творець блоків може стягувати комісію за транзакцію як винагороду за створення нових блоків. Є два основні можливі варіанти вибору нодів:
випадково з «найбагатших» нодів;
Випадково з найстаріших нодів.
PoS вважається більш енергоефективним і екологічно безпечним порівняно з механізмом PoW. Це також вважається більш захищеним. По суті, це зменшує загрозу атаки в розмірі 51%, оскільки зловмисним валідаторам потрібно буде накопичити понад 50% від загальних ставок, щоб захопити блокчейн-мережу. Такий алгоритм покликаний унеможливити перевірку зловмисників фальшивими транзакціями через ризик втрати «застави».
Подібно до PoW, повна децентралізація може бути не повністю можливою в публічному блокчейні на базі PoS. Це пов’язано з тим, що кілька заможних вузлів можуть монополізувати ставки в мережі. Ті, хто вносить більше стейків, можуть ефективно контролювати більшу частину голосів і мають більше шансів створити новий блок. Обидва алгоритми підпадають під соціальну та економічну проблему, яка робить його багатшим.
Подібно до обґрунтувань ончейн-рішення, спільнота Ethereum також активно шукає позачейнові рішення, які іноді називають рішення рівня 2. Один — це бічний ланцюг із плазмою. Замість розміщення всіх транзакцій в основному чейні, Plasma дозволяє будь-кому створювати бічні та зв’язані бічні мережі в глобальному блокчейні. Це схоже на рішення для світлової мережі в Bitcoin.
Ще одне — це рішення для каналу штату з Raiden, подібне до платіжних каналів у Bitcoin. Гіпотеза цього підходу полягає в тому, що багато міжсторонніх транзакцій повинні бути перевірені лише залученими сторонами, і немає необхідності підтверджувати всі транзакції в усій мережі.
Одним інтуїтивно зрозумілим рішенням для підвищення масштабованості та пропускної здатності є створення багатьох невеликих мереж. Це може здатися правдоподібним рішенням, оскільки воно може відповідати бізнес-потребам і соцмережам. Наприклад, ми, як клієнти або громадяни, купуємо фрукти та овочі в місцевих продуктах, які можуть використовувати один блокчейн для забезпечення відстежуваності та безпеки харчових продуктів у всьому ланцюжку поставок свіжих продуктів.
Наприкінці покупки ви можете сплатити продукт безпосередньо через блокчейн P2P-платежів. Коли ви подаєте заявку на іпотеку або позику для бізнесу, ви можете отримати дозвіл на іпотеку та позику через блокчейн і так далі. Ми з більшою ймовірністю зустрінемо всі ці вертикальні або приватні мережі, перш ніж побачимо гігантську глобальну мережу.
Однак це створює кросчейн-інтеграцію та проблеми примусового виконання системи безпеки. Ось що Плазма намагається вирішити. Її вперше запропонували в серпні 2017 року Джозеф Пун і Віталік Бутерін. Ідея проєкту полягає в тому, щоб швидше й менш багатолюдно здійснювати транзакції для багатьох бічних мереж, які також називаються плазматичними мережами. Подібно до підходу державного каналу, плазма-ланцюг періодично виконує свої транзакції кореневому ланцюжку Ethereum.
Безпека та цілісність будуть забезпечуватися через кореневий ланцюжок. Якщо у плазматичних ланцюгах виявлено будь-яку підозру на шахрайство, транзакції буде відкотано, і користувачі Plasma зможуть вийти з плазматичного ланцюга та перейти до кореневого ланцюга.
На схемі нижче показано, як може виглядати плазмова мережа:
Кожен плазматичний ланцюжок є блокчейном окремо. Вони пов’язані з кореневою мережею Ethereum за допомогою смарт-контракту. Інтелектуальний контракт по суті пов’язує весь дочірній ланцюжок з кореневим ланчем, діючи як місток. Кожен може створити плазматичний ланцюжок і написати смарт-контракт, що зв’язує плазматичний ланцюжок із кореневим ланчем.
Як показано на наступній діаграмі, у кожному періоді заголовки блоків кожного блоку плазматичних ланцюгів подаються до кореневого ланцюга та записуються в блоки кореневого ланцюга.
Транзакції у плазматичних ланцюгах залишаються в кожному плазмовому ланцюзі. Після цього для перевірки даних у дочірньому чейні буде використовуватися підтвердження Меркла в заголовках блоків. Це дає змогу паралельно обробляти десятки та тисяч транзакцій у багатьох плазматичних ланцюгах, а також залишає мінімальну та достатню інформацію про заголовок Меркеля в кореневому ланцюзі для забезпечення безпеки:
Кореневий ланцюжок відіграє роль арбітра, дещо подібну до федеральної судової системи в Сполучених Штатах, де кореневим ланцюжем є вищий суд, а плазматичними ланцюжками є контурні суди або окружні суди. У федеральній судовій системі, як тільки федеральний окружний суд вирішить справу, справу можна оскаржити до спринтового суду або вищого суду для арбітражу.
Коли шахрайство відбувається в плазматичній мережі, незалежно від того, чи це подвійна сума витрат на мережі, чи ви виведете більше коштів, ніж ви маєте на всіх акаунтах, будь-хто може надати підтвердження шахрайства, щоб довести, що транзакція недійсна. Якщо буде доведено шахрайські транзакції, трансакцію буде скасовано.
Користувачі плазми можуть вийти з дитячого плазмового ланцюга та перенести ефіри назад до основного ланцюга. У початкових пропозиціях представлена єдина концепція валідації як оператор плазмового блокчейну для перевірки та додавання трансакцій до блоків, а також управління станом дочірнього блокчейну.
Ідея цього підходу полягає в тому, що безпека та цілісність блокчейну на світовому рівні забезпечується кореневим ланцюжком з використанням або PoW, або, швидше за все, гібридного протоколу консенсусу PoW і PoS. У випадку, коли валідатор плазматичного ланцюга може утримувати фонд і здійснювати шахрайські дії, будь-хто може надати перевіряючому засібові захист від шахрайства.
Щойно буде доведено, що цей валідатор є шахрайським, кореневий ланцюжок дозволить всім акаунтам у залученому плазматичному ланцюзі переходити до кореневого ланцюжку. Це називається сценарієм масового виходу. У цьому випадку окремі акаунти буде перенесено до кореневого ланцюга один за одним, недійсна трансакція буде скасована, а перевіряюча особа плазматичного ланцюга буде покарана за стейкінг, який вона вносить в смарт-контракт. Залежно від кількості акаунтів, які потрібно перенести, може знадобитися деякий час, щоб завершити масовий вихід.
Незважаючи на те, що це була одна з найцікавіших і активних тем у дослідницькій спільноті Ethereum, публічного випуску впровадження плазми ще немає. Натомість для простого впровадження було запропоновано масштабовану версію початкової пропозиції, яка також називається мінімальною життєздатною плазмою, або MVP, яка включає спрощену модель безпеки та основні операції для виходу з плазматичних ланцюгів.
Одним із дуже цікавих аспектів MVP є реінновація моделі UTXO. Однією з ключових відмінностей в Ethereum є перехід від моделі UTXO Bitcoin до більш визначеної моделі акаунта, де баланс акаунта є державним об’єктом, що підтримується у світі.
Модель акаунта Ethereum спрощує перевірку транзакцій і грошовий переказ, жертвуючи паралізмом. Це може не бути значним недоліком, оскільки всі транзакції повинні бути перевірені всіма нодами. Але з Plasma, оскільки кореневий ланцюжок переходить від обробки трансакцій до примусового виконання та арбітражу, важливо мати можливість одночасно перевіряти недійсні трансакції.
Структура блокчейнів дерева, тому дерево UTXO всіх дочірніх мереж дає змогу легко застосовувати розподілені паралельні алгоритми для перевірки доказів шахрайства та забезпечення безпеки в усіх плазматичних мережах.
На схемі нижче показано, що потенційна плазма може бути введена в блокчейн-мережу Ethereum, коли дерево плазматичних дочірніх мереж Ethereum зв’язано з батьківським плазматичним ланцюжком і в кінцевому підсумку пов’язано з кореневим ланчем Ethereum і закріплено через нього:
Масивна масштабованість досягається шляхом вивантаження дорогих обчислень у дочірні мережі та надання кореневому ланцюжку спільних послуг безпеки та арбітражу блокчейну на глобальному рівні. Є кілька схожих міжчейн-рішень щодо сумісності, як-от мережа Cosmos. Як вважається Інтернет блокчейнів, мережа Cosmos забезпечує інтеграційну архітектуру на основі вузла. Незалежні блокчейни, як зони або спиці, приєднані до основного блокчейну як центра. Його мета — полегшити інтеграцію блокчейну за протоколом IBC (міжблокчейн-комунікації).
Ніякого спаму. Лише маса корисного контенту та новини криптогалузі.