Hva er skalerbarhet i Blockchain? En enkel forklaring

Etter hvert som flere enkeltpersoner og organisasjoner bruker blokkjedeteknologi, har skalerbarhet blitt mer fremtredende. Du har sannsynligvis kommet over dette begrepet som det største problemet i kryptoindustrien.

Men hva betyr egentlig «skalerbarhet», spesielt når det gjelder blokkjedeteknologi, og hvorfor betyr det så mye?

Hva er Blockchain-skalerbarhet?

"Skalerbarhet" refererer til et systems eller prosess evne til å fortsette å fungere til tross for endringer i volum eller skala. Tilsvarende refererer blokkjedeskalerbarhet til evnen til en blokkjedeprotokoll til å fortsette å fungere optimalt – uten økte kostnader – når det er flere transaksjoner, data og brukere.

Vitalik Buterin foreslår [PDF] at blokkjedeprotokoller streber etter å være desentraliserte, sikre og skalerbare, men de oppnår bare to av disse egenskapene. Og den funksjonen som oftest ofres er skalerbarhet.

Når en blokkjede ikke er skalerbar, behandler den transaksjoner sakte, noe som kan føre til overbelastning av nettverket (betalingsetterslep) og høyere gebyrer. I mellomtiden kan en skalerbar blokkjede håndtere et høyt volum av transaksjoner per sekund (TPS) uten nedgang i sikkerhet, brukeropplevelse og gebyrer, eller beslutningstaking (nå en konsensus med et stort nettverk av peer-to-peer skuespillere).

Tre nøkkelberegninger bestemmer en blokkjedeprotokolls skalerbarhet:

1. Ventetid: Tiden det tar å kringkaste transaksjoner til nettverksnodene og sammenstille svarene deres for å oppnå konsensus, påvirker skalerbarheten. En lavere ventetid resulterer i et mer skalerbart nettverk.
2. Gjennomstrømning: En blokkjedeprotokolls skalerbarhet avhenger også av antall transaksjoner den kan behandle per sekund. En høyere gjennomstrømning resulterer i et mer skalerbart nettverk.
3. Koste: Ressursene (beregningskraft, båndbredde osv.) som kreves for å kjøre en blokkjede bestemmer skalerbarheten. Flere ressurser vil bety høyere nettverksincentiver, spesielt for flere nettverksdeltakere. Hvis insentivene ikke står i forhold til kostnadene ved deltakelse, kan det hende at det ikke er noen nettverksdeltakere.

De fleste nyere blokkjedeprotokoller som Solana er mer skalerbare enn eldre protokoller som Bitcoin; imidlertid oppnår de vanligvis dette på bekostning av et svakere sikkerhetssystem eller mer sentralisering.

For at blokkjeder skal støtte enorme økonomier og brukerbaser, må de være skalerbare. Folk vil ikke ta i bruk blokkjedeprotokoller hvis de er trege og dyre, spesielt ettersom det er raske og billige tradisjonelle alternativer. For eksempel er det raskere og billigere å bruke VISA til å betale for pizzaen din enn det er å bruke Bitcoin. Derfor er viktigheten av skalerbarhet av blokkjeder.

3 nøkkelmetoder for å skalere blokkjeden

Flere blokkjedeprotokoller har implementert en rekke teknikker for å forbedre latens, gjennomstrømning og kostnader uten å ofre sikkerhet og desentralisering. Imidlertid har ingen løsning klart å løse blokkjede-trilemmaet, spesielt ettersom en rekke av dem ofrer desentralisering eller sikkerhet.

Som et resultat bruker blokkjedeprotokoller vanligvis flere løsninger for å forbedre skalerbarheten av blokkjede.

Disse teknikkene kan kategoriseres i tre brede løsninger.

1. Lag 1-løsninger

Her er målet å forbedre det primære blokkjedenettverket for å håndtere slitte transaksjoner. Dette kan inkludere løsninger som å gjøre blokkene større, redusere transaksjonstidene eller samle svar for konsensus raskere.

Layer 1-løsninger implementeres på kjeden, med fokus på å forbedre kjerneblokkjedeprotokollen uten å involvere noe sekundært rammeverk. Vanligvis gjøres disse forbedringene ved hjelp av en blokkjedegaffel.

For eksempel, Bitcoin-aktivert Segregated Witness (SegWit) gjennom en myk gaffel i 2017. Denne endringen økte protokollens blokkstørrelsesgrenser og transaksjonseffektivitet. Senere samme år førte en hard gaffel til opprettelsen av Bitcoin Cash (BCH), en alternativ blokkjede med større blokkstørrelser, kortere transaksjonstider og lavere transaksjonsgebyrer.

Ethereum-blokkjeden fullførte også en hard gaffel i 2022. Dette overførte protokollens konsensusalgoritme fra bevis på arbeid til bevis på innsats. Det var den første fasen i å introdusere sharding, som Buterin mener vil skalere nettverket ytterligere.

Blockchain-skjæring er en Layer 1-løsning, selv om den ikke krever en gaffel. I stedet innebærer det å dele nettverket i mindre partisjoner – shards – for å spre ut og forbedre transaksjonsbehandlingen. Mens Ethereum ser ut til å implementere sharding en gang i 2023, Zilliqa blokkjeden har allerede fire shards, som reduserer transaksjonstider, reduserer transaksjonsgebyrer og forbedrer brukertilfredsheten.

2. Lag 2-løsninger

I motsetning til Layer 1-løsninger implementert på kjerneblokkjedeprotokollen, øker Layer 2-løsninger blokkjedeskalerbarheten ved å flytte enkelte transaksjoner eller prosesser utenfor kjeden. De er sekundære rammeverk – statlige kanaler og opprullinger – bygget basert på kjerneprotokollen for blokkjede for å håndtere økte transaksjonsvolumer.

• Statlige kanaler: Med en statlig kanal kan to eller flere parter utføre transaksjoner raskt utenfor kjeden, samtidig som transaksjonsdefinisjonen kan gjøres opp i kjeden. For eksempel, Lynnettverket opererer på toppen av Bitcoin-blokkjeden og tillater Bitcoin-transaksjoner utenfor kjerneblokkkjeden. Ved hjelp av smarte kontrakter forsegles transaksjonene. Deretter legges transaksjonen og dens endelighet til den primære blokkjeden, noe som muliggjør tvisteløsning og kanalstenging. Et annet eksempel på en statskanal er Raiden-nettverket bygget på Ethereum.
• Rollups: I mellomtiden utfører sammenrullinger – optimistisk eller null kunnskap, for eksempel – transaksjoner utenfor kjeden og deretter send inn transaksjonsdataene eller beviset på gyldigheten til kjerneprotokollen for blokkjede, hvor det vil være enighet nådd. Loopring og Aztec er gode eksempler på null-kunnskap rollups, mens Arbitrium One og optimisme er eksempler på optimistiske rollups.

Dessuten er det andre forskjeller mellom lag 1 og lag 2 blokkjeder.

3. Nye kjeder

Ulike former for nye kjeder – sidekjeder, plasmakjeder og Validium-kjeder – kan opprettes for å fremme effektiv transaksjonsbehandling. For eksempel er Polygon en Ethereum-sidekjede med tilpassede spesifikasjoner for å møte spesifikke behov, men den drar fortsatt nytte av og er avhengig av Ethereums robuste grunnlag.

Selv om disse løsningene noen ganger blir referert til som Layer 2-løsninger, er de ganske forskjellige. Layer 2-løsninger er utvidelser av deres Layer 1-motpart og fungerer vanligvis i tråd med kjerneblokkkjeden. Imidlertid er sidekjeder, plasmakjeder og Validium-kjeder mer uavhengige blokkkjeder med forbindelser til deres lag 1-motpart. De tar vanligvis ansvar for deres sikkerhet, konsensusalgoritmer eller blokkeringsparametere.

Ingen blokkjedeskalerbarhet, ingen masseadopsjon

Blokkjedeteknologi har potensial til å forandre verden slik vi kjenner den. Det vil imidlertid ikke forandre verden hvis skalerbarhet forblir en begrensning fordi det ikke vil være noen masseadopsjon.

Fra aktivadigitalisering til selskaper som bruker blokkjedeteknologi for å optimalisere prosesser, er fremtiden lys for blockchain-teknologi hvis den kan skalere bærekraftig uten å ofre desentralisering og sikkerhet.