Blokķēdes mērogojamība (blockchain scalability) ir par to, cik daudz transakciju tīkls spēj apstrādāt un cik ātri, nesagraujot savu drošību vai decentralizāciju (decentralization). Ja ķēde nespēj mērogoties, lietotāji to izjūt kā augstas komisijas maksas, lēnus apstiprinājumus un neveiksmīgas transakcijas noslogotos periodos. Ja bullrun laikā esi mēģinājis nosūtīt nelielu maksājumu vai veikt NFT minting, iespējams, redzēji, kā komisijas maksas uzlec līdz vairākiem dolāriem un jāgaida vairākas minūtes. Šāda pieredze liek cilvēkiem šaubīties, vai kripto jebkad varēs atbalstīt ikdienas maksājumus, spēles vai plašu DeFi izmantošanu. Šis ceļvedis izskaidro galvenās idejas aiz mērogojamības un to, kāpēc tā ir sarežģīta, tostarp mērogojamības trilemmu (scalability trilemma). Tu uzzināsi, kā bāzes slāņa uzlabojumi, piemēram, sharding, un ārpus ķēdes risinājumi, piemēram, rollups un citi otrā slāņa (layer 2, L2) tīkli, kopā padara blokķēdes ātrākas un lētākas, un kādi kompromisi jāņem vērā.
Mērogojamība īsumā
Kopsavilkums
- Mērogojamība nozīmē spēju apstrādāt vairāk transakciju sekundē, vienlaikus saglabājot tīklu drošu un lietotājiem atsaucīgu.
- Tā ir sarežģīta, jo pastāv mērogojamības trilemma (scalability trilemma): mēģinājumi uzlabot mērogojamību bieži rada spiedienu uz drošību vai decentralizāciju (decentralization).
- Sharding mērogo pašu pirmo slāni (layer 1), sadalot blokķēdi paralēlās shard daļās, kas dalās ar drošību.
- Rollups un citi otrā slāņa (layer 2) risinājumi pārvieto aprēķinus ārpus ķēdes un publicē saspiestus datus vai pierādījumus atpakaļ L1.
- Sharded L1 ir īpaši spēcīgi, palielinot izejcaurlaidību, savukārt rollups izceļas ar elastīgu izvietošanu un ātru iterēšanu.
- Lielākā daļa nobriedušu ekosistēmu virzās uz modeli ar mērogojamu L1 un jaudīgiem L2, katram ar saviem kompromisiem.
Mērogojamības pamati: izejcaurlaidība, latentums un trilemma
Kad cilvēki runā par izejcaurlaidību, viņi parasti domā, cik daudz transakciju sekundē (TPS) blokķēde spēj apstrādāt. Jo lielāka izejcaurlaidība, jo vairāk lietotāju vienlaikus var tirgoties, spēlēt vai sūtīt maksājumus, neaizdambējot tīklu un nepalielinot komisijas maksas.
Latentums ir laiks, kas nepieciešams, lai transakcija tiktu apstiprināta ar augstu pārliecību. Zems latentums šķiet kā ātra lietotne: tu nospied “swap” vai “send” un redzi, ka viss tiek pabeigts sekundēs, nevis minūtēs. Gan izejcaurlaidība, gan latentums tieši ietekmē lietotāja pieredzi.
Mērogojamības trilemma (scalability trilemma) saka, ka ir grūti vienlaikus maksimāli palielināt drošību, decentralizāciju (decentralization) un mērogojamību (scalability). Ļoti drošs, decentralizēts tīkls ar daudziem neatkarīgiem validatoriem var grūti ātri apstrādāt milzīgus apjomus. Savukārt ķēde, kas centralizē bloku ražošanu, var būt ātra, bet vieglāk cenzējama vai uzbrūkama. Lielākā daļa mūsdienu dizainu cenšas sabalansēt šos trīs spēkus, nevis pilnībā “atrisināt” trilemmu.
- Transakciju komisijas maksas strauji pieaug noslogotos periodos, padarot mazus maksājumus vai darījumus neizdevīgus.
- Mempool paliek pārslogots, ar daudzām neapstrādātām transakcijām, kas gaida iekļaušanu blokā.
- Lietotāji redz garus vai neprognozējamus apstiprināšanas laikus, īpaši, ja izmanto noklusējuma komisijas iestatījumus.
- Lietotnes vai wallets sāk paļauties uz centralizētiem relejiem vai glabāšanas (custodial) pakalpojumiem, lai paslēptu on-chain sastrēgumus no lietotājiem.
Divi ceļi uz mērogošanu: pirmais slānis (Layer 1) vs otrais slānis (Layer 2)
Pirmā slāņa (layer 1, L1) blokķēde ir bāzes tīkls, kur tiek veidoti bloki, notiek konsenss (consensus) un dzīvo tādi aktīvi kā ETH vai BTC. Mērogošana L1 nozīmē šī pamatprotokola maiņu, piemēram, palielinot bloku ietilpību vai pievienojot sharding, lai vairāk transakciju varētu apstrādāt paralēli.
Otrā slāņa (layer 2, L2) tīkls darbojas virs esoša L1. Tas apstrādā lielāko daļu lietotāju aktivitātes ārpus ķēdes un periodiski mijiedarbojas ar bāzes ķēdi drošības un norēķinu dēļ. Rollups šobrīd ir galvenais L2 dizains Ethereum ekosistēmā, bet ir arī maksājumu kanāli un sidechains.
Praksē ekosistēmas tuvojas modelim “L1 drošībai, L2 mērogošanai”. Bāzes slānis paliek konservatīvs un robusts, kamēr L2 attīstās ātrāk, eksperimentē ar jaunām funkcijām un uzņem lielāko daļu ikdienas transakciju slodzes.
- On-chain: lielāki bloki vai īsāki bloku laiki palielina izejcaurlaidību, bet var apgrūtināt mazo mezglu spēju turēt līdzi.
- On-chain: Sharding sadala blokķēdi vairākos shard, kas paralēli apstrādā dažādas transakcijas, vienlaikus daloties ar drošību.
- Off-chain/L2: Rollups izpilda transakcijas ārpus ķēdes un publicē saspiestus datus vai pierādījumus atpakaļ L1 drošībai.
- Off-chain/L2: Maksājumu kanāli (payment channels) ļauj divām pusēm bieži transaktēt ārpus ķēdes un norēķināt tikai galarezultātu uz L1.
- Off-chain/L2: Sidechains ir atsevišķas blokķēdes, kas ir savienotas ar galveno ķēdi caur bridge, bieži ar saviem validatoriem un drošības pieņēmumiem.
Sharding skaidrojums: blokķēdes sadalīšana daļās
Sharding ir kā pievienot vairāk kasu joslu aizņemtā lielveikalā. Nevis visi stāv vienā rindā pie viena kasiera, bet klienti sadalās pa vairākām kasēm, tāpēc veikals var apkalpot vairāk cilvēku tajā pašā laikā.
Sharded blokķēdē tīkls ir sadalīts vairākos shard, katrs apstrādā savu transakciju apakškopu un glabā daļu no stāvokļa. Validatori tiek piešķirti dažādiem shard, lai darbs notiktu paralēli, bet visi shard joprojām pieder vienai kopējai sistēmai.
Centrālais koordinators vai beacon chain palīdz uzturēt shard sinhronizāciju un nodrošina kopīgu drošību. Šāds dizains var būtiski palielināt izejcaurlaidību, bet ievieš sarežģītību starp-shard komunikācijā, datu pieejamībā un validatoru piešķiršanā, kas jārisina ļoti uzmanīgi.
- Paralēlie shard var vienlaikus apstrādāt daudz transakciju, būtiski palielinot kopējo tīkla izejcaurlaidību.
- Tā kā stāvoklis ir sadalīts starp shard, atsevišķiem mezgliem var būt jāglabā un jāapstrādā mazāk datu, samazinot aparatūras prasības.
- Starp-shard transakcijas ir sarežģītākas, jo dati un ziņojumi droši jāpārvieto starp dažādiem shard.
- Drošība jāizstrādā ļoti rūpīgi, lai neviens shard nekļūtu par vieglu mērķi, bieži izmantojot nejaušu validatoru piešķiršanu un kopīgu konsensu (consensus).
- Nodrošināt datu pieejamību (data availability) visos shard ir kritiski, lai lietotāji un vieglie klienti joprojām varētu pārbaudīt visu sistēmu.
Rollups un otrais slānis (Layer 2): mērogošana, pārvietojot aprēķinus ārpus ķēdes
Rollups ir L2 tīkli, kas izpilda transakcijas ārpus ķēdes un periodiski apvieno tās paketēs, kuras tiek publicētas atpakaļ L1. Tā vietā, lai katra transakcija tiktu apstrādāta tieši bāzes ķēdē, L1 galvenokārt glabā saspiestus datus vai pierādījumus par notikušo.
Tā kā daudzas transakcijas dalās vienā L1 transakcijā, lietotāji dala izmaksas, un komisijas maksa par vienu darbību ir daudz zemāka. Rollup smart contract L1 līmenī definē noteikumus, seko līdzi bilancēm un nodrošina drošību, izmantojot krāpšanas pierādījumus (fraud proofs) vai derīguma pierādījumus (validity proofs).
Svarīgi, ka lietotāji joprojām paļaujas uz L1 kā galīgo patiesības avotu. Ja rollup sequencer uzvedas ļaunprātīgi vai pārstāj darboties, dati uz L1 kopā ar rollup iziešanas mehānismiem teorētiski ļauj lietotājiem izņemt līdzekļus vai apstrīdēt nepareizus stāvokļus, atkarībā no konkrētā dizaina pieņēmumiem.
Key facts
Optimistic rollups: proof model
Pieņem, ka paketes pēc noklusējuma ir derīgas, un ļauj jebkuram iesniegt krāpšanas pierādījumu (fraud proof) izaicinājuma periodā, ja tiek atklāts nederīgs stāvoklis.
Optimistic rollups: withdrawal time
Izņemšana uz L1 parasti aizņem vairākas dienas, jo lietotājiem jānogaidā izaicinājuma periods potenciāliem krāpšanas pierādījumiem.
Optimistic rollups: typical use cases
Vispārējas nozīmes DeFi un dApps, kur svarīgāka ir EVM savietojamība un izstrādes rīki, nevis tūlītēja izņemšana uz L1.
Zk-rollups: proof model
Ģenerē <strong>derīguma pierādījumus (validity proofs)</strong> (zero-knowledge proofs), kas matemātiski pierāda, ka katra pakete ievēro noteikumus, pirms tā tiek pieņemta L1.
Zk-rollups: withdrawal time
Izņemšana var būt daudz ātrāka, jo L1 contract pārbauda pierādījumu, nevis gaida strīdu periodu.
Zk-rollups: typical use cases
Augstas frekvences tirdzniecība, maksājumi vai privātumam veltītas lietotnes, kurām noder ātra finalitāte un efektīvi pierādījumi, bieži ar sarežģītāku inženieriju.
- Komisijas maksas ir zemākas, jo daudzas lietotāju transakcijas tiek apvienotas vienā L1 transakcijā, dalot bāzes slāņa izmaksas.
- Lietotāja pieredze šķiet ātra, jo rollups var dot gandrīz tūlītējus “mīkstos” apstiprinājumus pirms pakešu publicēšanas on-chain.
- Drošība joprojām lielā mērā balstās uz pamatā esošo L1 un rollup pierādījumu sistēmu, datu pieejamību un upgrade pārvaldību (governance).
Reāli mērogojamu blokķēžu lietošanas gadījumi
Labāka mērogojamība (scalability) pārvērš kripto no dārga, lēna norēķinu slāņa par kaut ko tādu, ar ko lietotāji var mijiedarboties katru dienu. Kad komisijas maksas krītas un apstiprinājumi kļūst ātrāki, kļūst reāli iespējamas pavisam jaunas lietotņu kategorijas. DeFi protokoli var atbalstīt mazākus tirgotājus, spēles var pārcelt lielāko daļu spēles darbību on-chain, un NFT var mintot vai tirgot lielos apjomos. Rollups, sharded ķēdes un citi mērogošanas risinājumi jau šobrīd ļauj eksperimentus, kas būtu neiespējami tikai uz noslogotas bāzes ķēdes.
Lietošanas gadījumi
- Zemu komisiju DeFi tirdzniecība uz rollups, kur lietotāji var mainīt tokenus vai nodrošināt likviditāti, nemaksājot vairākus dolārus par transakciju.
- Liela mēroga NFT minting pasākumi, piemēram, spēļu aktīvi vai kolekcionējami priekšmeti, kas citādi pārslogotu vienas L1 blockspace iespējas.
- Blokķēžu spēles ar biežām mikrotransakcijām par gājieniem, uzlabojumiem un atlīdzībām, kas visas tiek apstrādātas lēti uz L2.
- Pārrobežu maksājumi un naudas pārvedumi, kur lietotāji sūta nelielas summas visā pasaulē, nezaudējot lielu daļu komisijās.
- Augstas frekvences arbitrāža un tirgus veidošanas stratēģijas, kurām vajadzīgi daudzi ātri darījumi, ko nodrošina augsta izejcaurlaidība un zems latentums.
- Uzņēmumu vai institucionālie procesi, piemēram, piegādes ķēdes izsekošana vai iekšējie norēķini, kam nepieciešamas prognozējamas izmaksas un veiktspēja.
Gadījuma izpēte / stāsts
Ravi ir brīvmākslinieks izstrādātājs Indijā, kurš veido nelielu DeFi uzkrājumu lietotni savai vietējai kopienai. Sākumā viņš izvieto to uz populāra L1, jo tas šķiet drošākais un ar lielāko ekosistēmu. Tirgus rallija laikā lietošana strauji pieaug, un lietotāji sāk sūdzēties, ka vienkārši depozīti tagad maksā vairākus dolārus un dažkārt prasa minūtes, lai apstiprinātos.
Ravi izlasa par sharding nākotnes ceļakartēs, bet saprot, ka tas viņa lietotājiem nepalīdzēs jau šodien. Viņš sāk pētīt L2 iespējas un uzzina, kā rollups apvieno transakcijas paketēs un publicē tās atpakaļ galvenajā ķēdē. Pēc vairāku tīklu testēšanas testnet vidē viņš izvēlas labi izveidotu rollup, kas manto drošību no tā paša L1, kuram lietotāji jau uzticas.
Pēc lietotnes migrācijas vidējās komisijas maksas samazinās par vairāk nekā 90 %, un saskarne kļūst daudz atsaucīgāka. Ravi dokumentē kompromisus savai kopienai, tostarp bridge riskus un izņemšanas laikus, un izskaidro, ka L1 joprojām ir galīgais norēķinu slānis. Viņa galvenā atziņa ir tāda, ka pareizās mērogojamības pieejas izvēle ir tikpat daudz par lietotāja pieredzi un riska pieņēmumiem, cik par “tīro” TPS skaitli.
Riski, drošības apsvērumi un kompromisi
Galvenie riska faktori
Mērogojamība ir jaudīga, bet tā nenāk bez maksas. Katrs jauns mehānisms, vai tas būtu sharding vai rollups, pievieno sarežģītību un jaunus punktus, kur kaut kas var noiet greizi. L2 bieži paļaujas uz bridge, sequencers un upgrade atslēgām, kas ievieš papildu uzticības pieņēmumus ārpus bāzes ķēdes. Sharded sistēmām ir pareizi jāsaskaņo daudzi komponenti, lai izvairītos no datu pieejamības vai drošības robiem. Kā lietotājam vai būvētājam ir svarīgi saprast ne tikai to, ka tīkls ir ātrs un lēts, bet arī kādi pieņēmumi un riski slēpjas zem šiem ieguvumiem.
Primary Risk Factors
Bridge un iziešanas risks
Aktīvu pārvietošana starp L1 un L2 vai starp ķēdēm ir atkarīga no bridge contract, kas var tikt uzlauzti, nepareizi konfigurēti vai apturēti, potenciāli iesaldējot vai zaudējot līdzekļus.
Smart contract kļūdas
Mērogošanas sistēmas paļaujas uz sarežģītiem contract rollups, bridge un sharding loģikai, tāpēc ieviešanas kļūdas var novest pie līdzekļu zaudēšanas vai iestrēgušām transakcijām.
Datu pieejamība
Ja transakciju dati netiek uzticami publicēti un glabāti, lietotāji un vieglie klienti var nespēt pārbaudīt rollup vai shard stāvokli, vājinot drošību.
Centralizēti sequencers/validators
Daudzi agrīnie L2 un daļa ātro ķēžu paļaujas uz nelielu operatoru kopu, kas var cenzēt transakcijas vai kļūt nepieejami, samazinot <strong>decentralizāciju (decentralization)</strong>.
Starp-shard un starp-ķēžu sarežģītība
Mijiedarbības, kas aptver vairākus shard vai ķēdes, ir grūtāk izstrādāt un testēt, palielinot smalku kļūdu un mulsinošas lietotāja pieredzes risku.
Lietotāju apjukums un UX riski
Lietotāji var nesaprast, kurā tīklā viņi atrodas, cik ilgi ilgst izņemšana vai kādas komisijas piemērojas, kas var novest pie kļūdām vai līdzekļu nosūtīšanas nepareizā vietā.
Drošības labākā prakse
Sharding un rollups plusi un mīnusi
Plusi
Sharding palielina bāzes slāņa izejcaurlaidību, saglabājot vienu vietējo aktīvu un drošības modeli.
Kopīga drošība starp shard var atvieglot lietotnēm savstarpēju sadarbību vienas L1 ekosistēmas ietvaros.
Rollups ļauj ātri eksperimentēt un veikt upgrade, nemainot pamatā esošo L1 protokolu.
Dažādi rollups var specializēties tādām jomām kā DeFi, spēles vai privātums, dodot būvētājiem lielāku elastību.
Rollups var sniegt mērogošanas ieguvumus agrāk, vēl pirms pilns sharding ir ieviests bāzes ķēdē.
Mīnusi
Sharding palielina protokola sarežģītību un var apgrūtināt starp-shard komunikāciju un rīkus izstrādātājiem.
L1 upgrade sharding atbalstam ir lēns un konservatīvs process, tāpēc ieguvumi var parādīties vēlāk nekā L2 risinājumi.
Rollups ievieš papildu komponentus, piemēram, sequencers un bridge, katram ar saviem drošības pieņēmumiem.
Likviditāte un lietotāji var sadrumstaloties starp daudziem rollups, radot sarežģītāku pieredzi gala lietotājiem.
Daļa rollups joprojām ir agrīnā attīstības posmā, ar mainīgiem standartiem, upgrade ceļiem un riska profiliem.
Blokķēdes mērogojamības nākotne
Ilgtermiņa tendence ir uz modulārām blokķēdēm, kur dažādi slāņi specializējas: daži nodrošina drošību, citi datu pieejamību, bet vēl citi fokusējas uz izpildi un lietotājiem redzamām lietotnēm. Sharded L1, datu pieejamības slāņi un rollups visi iederas šajā modulārajā bildē.
Attīstoties infrastruktūrai, lietotāji varētu pat nezināt un neuztraukties, vai viņi atrodas uz L1, L2 vai pat L3. Wallets un bridge maršrutēs transakcijas pa efektīvāko ceļu, vienlaikus balstot drošību uz robustiem bāzes slāņiem.
Būvētājiem nākotne, visticamāk, nozīmēs izvietošanu vairākos izpildes slāņos, vienlaikus paļaujoties uz kopīgu drošību un likviditāti apakšā. Lietotājiem solījums ir vienkāršs: ātras, lētas un uzticamas mijiedarbības, kas jūtas kā tīmeklis, bet balstītas uz pārbaudāmām kriptogrāfiskām (cryptography) garantijām, nevis necaurspīdīgiem serveriem.
Salīdzinājums: tradicionālā mērogošana vs kripto mērogošana
Kā droši mijiedarboties ar L2 un mērogotiem tīkliem
Lai izmantotu L2, parasti sāc uz L1, piemēram, Ethereum, un pēc tam pārvieto līdzekļus caur bridge uz mērķa tīklu. Tas nozīmē transakcijas nosūtīšanu uz bridge contract un gaidīšanu, līdz L2 bilance parādās tavā wallet.
Pirms bridging pārliecinies par oficiālo bridge URL no vairākiem avotiem, pārbaudi tīkla nosaukumu un contract adreses un saproti, cik ilgi parasti ilgst depozīti un izņemšana. Savā wallet pārliecinies, ka izvēlētais tīkls atbilst L2, kuru plāno izmantot, un ka token contract adreses ir pareizas.
Sāc ar nelielu testa summu, lai pārliecinātos, ka viss darbojas, kā gaidīts. Laika gaitā seko līdzi tīkla komisijām un noslodzei, lai tevi nepārsteigtu mainīgās izmaksas vai izņemšanas laiki.
- Sāc ar nelielu testa pārskaitījumu uz L2, lai pārbaudītu, vai depozīti un izņemšana darbojas, kā paredzēts.
- Izlasi par tipiskajiem izņemšanas laikiem un jebkādiem izaicinājuma periodiem, lai iziešana atpakaļ uz L1 tevi nepārsteigtu.
- Uzraugi tīkla komisijas gan uz L1, gan L2, jo augsts L1 gas joprojām var ietekmēt depozītus un izņemšanu.
- Izmanto uzticamus wallets, kas skaidri parāda, kurā tīklā tu atrodies, un atbalsta L2, kuru plāno lietot.
BUJ: blokķēdes mērogojamība (blockchain scalability), sharding un rollups
Galvenās atziņas par blokķēdes mērogojamību (blockchain scalability)
Varētu būt piemērots
Varētu nebūt piemērots
- Cilvēkiem, kas meklē īstermiņa cenu prognozes vai tirdzniecības signālus
- Lietotājiem, kuri vēlas konkrētu produktu ieteikumus, nevis vispārīgu izglītojošu saturu
- Lasītājiem, kuri nav gatavi pārvaldīt pamata wallet un tīkla iestatījumus
- Tiem, kam nepieciešami juridiski, nodokļu vai investīciju padomi par konkrētiem tokeniem
Blokķēdes mērogojamība (scalability) ir par spēju apkalpot vairāk lietotāju ar ātrākām, lētākām transakcijām, vienlaikus saglabājot spēcīgu drošību un decentralizāciju (decentralization). Tā ir sarežģīta mērogojamības trilemmmas (scalability trilemma) dēļ: pārspīlēta fokusēšanās uz vienu dimensiju bieži noslogo pārējās. Sharding risina problēmu, uzlabojot pašu bāzes ķēdi, sadalot to vairākos shard, kas dalās ar drošību un palielina izejcaurlaidību. Rollups un citi L2 pārvieto lielāko daļu aprēķinu ārpus ķēdes un izmanto L1 galvenokārt datiem un norēķiniem, atbloķējot lielus efektivitātes ieguvumus. Ikdienas lietotājiem rezultātam vajadzētu būt lietotnēm, kas jūtas tikpat plūstošas kā web pakalpojumi, vienlaikus piedāvājot pārbaudāmu, atvērtu infrastruktūru apakšā. Izpētot dažādus tīklus, pievērs uzmanību ne tikai ātrumam un komisijām, bet arī drošības pieņēmumiem, bridge dizainam un decentralizācijai, lai izvēlētos vidi, kas vislabāk atbilst tavām vajadzībām.