Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Blockchain-skaalautuvuus, hyvin todellinen ongelma!

(jos haluat auttaa ongelman ratkaisemisessa, tutustu blockchain-kursseihimme ja aloita kokeileminen)

Salausvaluutoista on tulossa yhä enemmän valtavirtaa. Katsotaanpa, kuinka suosittu bitcoin ja ethereum ovat saaneet ajan myötä. Tämä on kaavio päivittäisten bitcoin-tapahtumien määrästä, jota on seurattu vuosien varrella:

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Kuva: Wikipedia

Ja tässä meillä on Ethereum-tapahtumien määrä kuukaudessa vuosien varrella:

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Kuva: Etherscan

Nyt tämä saattaa näyttää erittäin vaikuttavalta, mutta tässä on asia, kryptovaluuttojen alkuperäistä suunnittelua ei ollut tarkoitettu laajaan käyttöön ja sopeutumiseen. Vaikka se oli hallittavissa, kun tapahtumien lukumäärä oli pienempi, koska ne ovat tulleet suositummiksi, on tullut esiin monia asioita.

Harjoittele tulemaan Blockchain-kehittäjäksi

Aloita ilmainen kokeiluversio jo tänään!

Kryptovaluuttojen skaalautuvuusongelma

Jotta bitcoin ja ethereum voivat kilpailla yleisempien järjestelmien, kuten viisumin ja paypalin, kanssa, heidän on tehostettava vakavasti pelinsä transaktioaikoissa. Vaikka paypal hallinnoi 193 tapahtumaa sekunnissa ja viisumi 1667 tapahtumaa sekunnissa, ethereum tekee vain 20 tapahtumaa sekunnissa, kun taas bitcoin hallitsee huikeat 7 tapahtumaa sekunnissa! Ainoa tapa parantaa näitä lukuja on, jos ne työskentelevät skaalautuvuutensa puolesta.

Jos luokitellaan salauksen tärkeimmät skaalautumisongelmat, ne olisivat:

  • Aika kuluu tapahtuman asettamiseen lohkoon.
  • Aika saavutetaan yksimielisyyteen.

Aika, joka kului tapahtuman asettamiseen lohkoon

Bitcoinissa ja ethereumissa tapahtuma menee läpi, kun kaivosmies laittaa tapahtumadatan kaivamiinsa lohkoihin. Oletetaan, että Alice haluaa lähettää 4 BTC: tä Bobille, hän lähettää nämä tapahtumatiedot kaivostyöläisille, kaivosmies laittaa ne sitten heidän lohkoonsa ja tapahtuma katsotaan suoritetuksi.

Kuitenkin, kun bitcoin tulee yhä suositummaksi, siitä tulee aikaa vievää. Lisäksi on myös pieni tapahtumapalkkio. Kun kaivostyöläiset kaivavat korttelin, heistä tulee korttelin väliaikaisia ​​diktaattoreita. Jos haluat tapahtumiesi käyvän läpi, joudut maksamaan tietullin vastaavalle kaivosmiehelle. Tätä “tietullia” kutsutaan transaktiopalkkioiksi.

Mitä korkeammat transaktiomaksut, sitä nopeammin kaivostyöntekijät asettavat ne lohkoonsa. Vaikka tämä on ok ihmisille, joilla on valtava bitcoin-arkisto, se ei ehkä ole taloudellisesti kannattavin vaihtoehto. Itse asiassa tässä on mielenkiintoinen tutkimus sinulle. Tämä on aika, jonka ihmisten oli odotettava, jos he maksoivat pienimmän mahdollisen maksutapahtuman:

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Jos maksat mahdollisimman pienet maksutapahtumat, sinun on odotettava mediaania 13 minuuttia, ennen kuin tapahtumasi käy läpi.

Useimmiten tapahtumien oli odotettava, kunnes uusi lohko louhittiin (mikä on 10 minuuttia bitcoinissa), koska vanhemmat lohkot täyttyisivät tapahtumilla. Bitcoinin kokorajoitus on 1 MB (tätä laajennetaan myöhemmin), mikä rajoittaa vakavasti sen transaktiokapasiteettia.

Ok, niin entä ethereum?

Teoriassa Ethereumin on tarkoitus käsitellä 1000 tapahtumaa sekunnissa. Käytännössä ethereumia rajoittaa kuitenkin 6,7 miljoonan kaasuraja kullekin lohkolle.

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Ajattele tätä tilannetta ymmärtääksesi, mitä “kaasu” tarkoittaa. Alice on tehnyt älykkään sopimuksen Bobille. Bob näkee, että sopimuksen elementit maksavat X kaasumäärän. Kaasu tarkoittaa Bobin laskennallisen työn määrää. Vastaavasti hän veloittaa Alicelta kuluneen kaasumäärän.

Tältä näyttää kaasun hintakaavio:

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Kuva: Etherscan.

Mitä tämä tarkoittaa Blockchain-skaalautuvuudelle?

Koska kullakin lohkolla on kaasuraja, kaivostyöläiset voivat lisätä vain tapahtumia, joiden kaasuvaatimukset ovat yhtä suuria tai pienempiä kuin lohkon kaasurajat.

ethereumin kaasuraja

Jälleen kerran, useita tapahtumia on rajallinen.

Aika konsensuksen saavuttamiseen

Tällä hetkellä kaikki blockchain-pohjaiset valuutat on rakennettu vertaisverkoksi. Osallistujille, eli solmuille, ei anneta mitään erityisiä etuoikeuksia. Ajatuksena on luoda tasa-arvoinen verkosto. Ei ole keskushallintoa eikä hierarkiaa. Se on tasainen topologia.

Kaikki hajautetut kryptovaluutat on rakennettu näin yksinkertaisen syyn vuoksi, jotta ne pysyvät uskollisina filosofialleen. Ajatuksena on valuuttajärjestelmä, jossa kaikkia kohdellaan tasa-arvoisina eikä ole hallintoelintä, joka voisi määrittää valuutan arvon mielihyvän perusteella. Tämä pätee sekä bitcoiniin että ethereumiin.

Jos nyt ei ole keskitettyä yksikköä, kuinka kaikki järjestelmän jäsenet tietäisivät, että tietty tapahtuma on tapahtunut? Verkko noudattaa juoruprotokollaa. Ajattele kuinka juoru leviää. Oletetaan, että Alice lähetti 3 ETH: ta Bobille. Häntä lähinnä olevat solmut oppivat tuntemaan tämän, ja sitten he kertovat lähinnä oleville solmuille, ja sitten he kertovat naapureilleen, ja tämä leviää edelleen, kunnes kaikki tietävät. Solmut ovat pohjimmiltaan ärsyttäviä, ärsyttäviä sukulaisiasi.

Muista, että solmut seuraavat luotettavaa järjestelmää. Tämä tarkoittaa vain sitä, että solmu A sanoo, että tapahtuma on kelvollinen, ei tarkoita sitä, että solmu B uskoo sen olevan. Solmu B tekee omat laskutoimituksensa selvittääkseen, onko tapahtuma todella pätevä vai ei. Tämä tarkoittaa, että jokaisella solmulla on oltava oma kopio lohkoketjusta, jotta he voivat tehdä niin. Kuten voitte kuvitella, tämä tekee koko prosessista hyvin hitaan.

Ongelmana on, että toisin kuin muut tekniikat, mitä enemmän solmujen määrä kasvaa kryptovaluutta-verkossa, sitä hitaammin koko prosessi muuttuu. Konsensus tapahtuu lineaarisesti, eli oletetaan, että solmuja on 3, A ja B.

Jotta konsensus saavutettaisiin, ensin A tekisi laskelmat ja todentaisi ja sitten B tekisi saman ja sitten C.

Jos järjestelmässä on kuitenkin uusi solmu nimeltä D, se lisäisi yhden solmun konsensusjärjestelmään, mikä pidentää kokonaisaikaa. Kun kryptovaluutat ovat tulleet suositummiksi, tapahtumien ajat ovat hidastuneet.

Tämä on erityisesti ongelma ethereumin kanssa, koska sillä on eniten solmuja kaikista kryptovaluutoista. ICO-villityksen ansiosta kaikki haluavat saada pala ethereumia, mikä on merkittävästi lisännyt solmujen määrää sen verkossa. Itse asiassa toukokuussa 2017 ethereumilla oli 25000 solmua verrattuna Bitcoinin 7000: een! Se on yli kolme kertaa. Itse asiassa solmujen määrä huhti-toukokuu kasvaa 81% … se on melkein kaksinkertainen!

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Kuva Kohteliaisuus: Luottosolmut.

Joten mitkä ovat ratkaisut Blockchain-skaalautuvuuskysymyksiin?

Sekä ethereum että Bitcoins ovat keksineet lukuisia ratkaisuja, jotka on joko jo toteutettu tai aiotaan toteuttaa. Käydään läpi tärkeimmät.

Käsittelemme ovat:

  • Segwit.
  • Lohkon koon kasvu.
  • Sirpaleinen.
  • Todiste vaarnasta.
  • Ketjun osavaltion kanavat pois päältä.
  • Plasma

Segwit (Ainoastaan ​​bitcoinille)

Blockstreamin tohtori Peter Wiulle kuvasi Segwitin yhdeksi sivuketjun ominaisuuksista, joka kulkee rinnakkain bitcoin-pääketjuun.

sivuketjukaavio

Segwitin eli erillisen todistajan aktivointi merkitsisi sitä, että kaikkien tapahtumien kaikki allekirjoitustiedot siirtyvät pääketjusta sivuketjuun. Mitä tarkoitamme allekirjoitustiedoilla? Tarkastellaan tapahtuman kulissien takana olevia tietoja:

Tapahtuman yksityiskohdat

Näin tapahtuma näyttää koodilomakkeessa. Oletetaan, että Alice haluaa lähettää 0,0015 BTC: tä Bobille ja tätä varten hän lähettää syötteitä, joiden arvo on 0,0015770 BTC. Näin kaupan yksityiskohdat näyttävät:

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Kuva: djp3 youtube -kanava.

Ensimmäinen asia, jonka näet:

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Onko tapahtuman nimi eli tulo- ja lähtöarvon tiiviste.

  • Vin_sz on syötetietojen määrä, koska Alice lähettää tietoja vain yhdellä aiemmista tapahtumista, se on 1.
  • Vout_sz on 2, koska ainoat lähdöt ovat Bob ja muutos.

Tämä on syötetiedot:

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Näetkö syötetiedot? Alice käyttää vain yhtä syötetapahtumaa, koska vin_sz on 1. Syötetiedot ovat 0,0015770 BTC.

Syötetietojen alapuolella on hänen allekirjoitustietonsa (muista tämä seuraavaa osaa varten)

Kaiken tämän alapuolella on lähtötiedot:

  • Tietojen ensimmäinen osa tarkoittaa, että Bob saa 0,0015 BTC: tä.
  • Toinen osa tarkoittaa, että 0.00005120 BTC on se, mitä Alice saa takaisin muutoksena.
  • Muista nyt, että syöttötietomme olivat 0,0015770 BTC? Tämä on suurempi kuin (0,0015 + 0,00005120). Näiden kahden arvon alijäämä on kauppamaksu, jonka kaivostyöläiset perivät.

Tämä on yksinkertaisen tapahtuman anatomia.

Joten mitä tapahtuu aktivoimalla Segwit?

Näiden allekirjoitustietojen ongelmana on, että ne ovat erittäin isoja. Itse asiassa 65% tapahtuman ottamista tiedoista johtuu allekirjoituksesta. Ja näistä tiedoista on hyötyä vain alkutarkastusprosessissa, niitä ei tarvita myöhemmin ollenkaan.

Joten mitä tapahtuu aktivoimalla Segwit?

Allekirjoitustiedot siirtyvät pääketjusta rinnakkaisketjun laajennettuun lohkoon:

Se tekee, että se vapauttaa paljon tilaa itse lohkossa lisää tapahtumia varten.

Oli tarkoitus, että allekirjoitustiedot järjestettäisiin Merkle-puun muodossa sivuketjussa. Merkle-tapahtumien juuret sijoitettiin lohkoon kolikkopohjaisen tapahtuman kanssa (ensimmäinen tapahtuma jokaisessa lohkossa, joka tarkoittaa periaatteessa lohkopalkkiota). Tätä tehdessään kehittäjät törmäsivät odottamattomaan. He huomasivat, että asettamalla merkle-juuren kyseiseen paikkaan he jotenkin nostivat lohkon kokorajoitusta ILMAN korottamatta lohkon kokorajoitusta!

Segwit aktivoitiin bitcoinilla 24. elokuuta 2017 lähtien. Katsotaanpa, mitä Segwitillä oli sanottavaa siitä:

Mikä on Segwit? Aloittelijoiden kaatumiskurssi!

Kuva: segwit.co

Hyödyt ja haitat Segwitille

Plussat Segwit:

  • Lisää useita tapahtumia, joita lohko voi suorittaa.
  • Vähentää transaktiomaksuja.
  • Pienentää kunkin yksittäisen tapahtuman kokoa.
  • Tapahtumat voidaan nyt vahvistaa nopeammin, koska odotusaika lyhenee.
  • Auttaa bitcoinin skaalautuvuudessa.
  • Koska tapahtumien määrä kussakin lohkossa kasvaa, se voi lisätä kaivostyöläisten mahdollisesti perimiä kokonaismaksuja.
  • Poistaa tapahtuman muovattavuuden ja auttaa salamaprotokollan aktivoinnissa (lisätietoja tästä myöhemmin)
  • Poistaa neliöllisen hajautusongelman: Neliöllinen hajautus on ongelma, joka liittyy lohkokoon kasvuun. Ongelmana on, että tietyissä tapahtumissa allekirjoituksen hajautusasteikko on neliöllinen

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Kuva: Bitcoincore.org

Pohjimmiltaan lohkossa olevien tapahtumien määrän kaksinkertaistaminen kaksinkertaistaa tapahtumien määrän, mikä puolestaan ​​kaksinkertaistaa allekirjoitustietojen määrän, joka on jokaisessa näistä tapahtumista. Tämä tekisi transaktioista vieläkin suurempia ja pidentäisi transaktioaikaa valtavasti. Tämä avaa portit haitallisille osapuolille, jotka saattavat haluta roskapostia estoketjusta.

Segwit ratkaisee tämän muuttamalla allekirjoituksen tiivisteen laskemista ja tehostaen koko prosessia.

Miinukset Segwit:

  • Kaivostyöläiset saavat nyt pienemmät transaktiomaksut jokaisesta yksittäisestä liiketapahtumasta.
  • Toteutus on monimutkainen ja kaikkien lompakoiden on toteutettava segwit itse. On suuri mahdollisuus, että he eivät välttämättä saa sitä oikein ensimmäisellä kerralla.
  • Se lisää merkittävästi resurssien käyttöä, koska kapasiteetti, tapahtumat, kaistanleveys ja kaikki kasvavat.
  • Kuten Bitcoin Cashin luominen osoittaa, se lopulta hajotti Bitcoin Core -yhteisön.
  • Toinen Segwitin ongelma on huolto. Myös kaivostyöläisten on ylläpidettävä allekirjoitustietoja sisältävää sivuketjua. Toisin kuin päälohkoketjussa, kaivostyöläisillä ei kuitenkaan ole taloudellisia etuja, se on tehtävä pro-bono-periaatteella tai on harkittava jotain palkitsemisjärjestelmää kaivostyöntekijöiden kannustamiseksi.

Lohkon koko kasvaa

Nyt, koska bitcoinin ja ethereumin pääongelma on ollut rajoitettu lohkokoko, miksi emme vain lisää niitä? Bitcoinilla ei pitänyt olla 1 Mt: n rajaa, mutta sitten Satoshi pakotettiin asettamaan se, koska he eivät halunneet Bitcoinin tukkeutuvan roskapostitapahtumilla.

Vaikka tämä saattaa kuulostaa hyvältä ajatukselta käytännössä, sen toteuttaminen on ollut muuta kuin. Itse asiassa tämä on synnyttänyt paljon keskustelua Bitcoin-yhteisössä, jossa osapuolet väittävät intohimoisesti sekä lohkon koon kasvun puolesta että sitä vastaan. Tarkastellaan joitain seuraavista argumenteista:

Argumentit lohkon koon kasvua vastaan

  • Kaivostyöläiset menettävät kannustimensa, koska transaktiopalkkiot laskevat: Koska lohkokoot kasvavat, transaktiot voidaan lisätä helposti, mikä alentaa merkittävästi transaktiomaksuja. Pelätään, että tämä saattaa vähentää kaivostyöntekijöitä ja siirtyä vihreämmille laitumille. Jos kaivostyöläisten määrä vähenee, se pienentää bitcoinin yleistä hashrattia.
  • Bitcoineja ei tule käyttää jokapäiväisiin tarkoituksiin: Jotkut yhteisön jäsenet eivät halua, että bitcoinia käytetään säännöllisiin päivittäisiin tapahtumiin. Nämä ihmiset kokevat, että bitcoineilla on korkeampi tarkoitus kuin vain olla säännöllinen jokapäiväinen valuutta.
  • Se jakaa yhteisön: Lohkon koon kasvu väistämättä aiheuttaa haarukan järjestelmään, joka tekee kaksi rinnakkaista bitcoinia ja siten jakaa yhteisön prosessissa. Tämä voi tuhota harmonian yhteisössä.
  • Se aiheuttaa lisääntynyttä keskittämistä: Koska verkon koko kasvaa, myös kaivamiseen tarvittava käsittelyteho kasvaa. Tämä poistaa kaikki pienet kaivosaltaat ja antaa kaivosvoiman yksinomaan suurille altaille. Tämä puolestaan ​​lisää keskittämistä, mikä on vastoin bitcoinien ydintä.

Lohkon koon kasvua koskevat argumentit

  • Lohkon koon lisäys tosiasiallisesti toimii kaivostyöläisen eduksi: Lohkon koon kasvu merkitsee tapahtumien kasvua lohkoa kohti, mikä puolestaan ​​lisää kauppamaksujen määrää, jonka kaivosmies voi tehdä lohkon kaivamisesta.
  • Bitcoinin täytyy kasvaa enemmän ja olla helpommin saavutettavissa ”tavalliselle ihmiselle”. Jos lohkon koko ei muutu, on hyvin todellinen mahdollisuus, että transaktiopalkkiot nousevat ja nousevat. Kun näin tapahtuu, tavallinen ihminen ei voi koskaan käyttää sitä ja vain rikkaat ja suuret yritykset käyttävät sitä. Se ei ole koskaan ollut bitcoinin tarkoitus.
  • Muutokset eivät tapahdu kerralla, vaan ne tapahtuvat vähitellen ajan myötä. Suurin pelko, jota ihmiset kokevat lohkon koon muutoksesta, on se, että liian moniin asioihin vaikuttaa samanaikaisesti ja se aiheuttaa suuria häiriöitä. Ihmiset, jotka ovat “lohkon koon kasvun puolesta”, ajattelevat kuitenkin, että tämä on perusteetonta pelkoa, koska suurin osa muutoksista käsitellään tietyn ajan kuluessa.
  • Lohkon koon kasvulle on jo annettu paljon tukea, ja ihmiset, jotka eivät tule ajan mukana, voivat jäädä jälkeen.
  • Segwit ei ole pysyvä korjaus.

Joka tapauksessa New Yorkin sopimus solmittiin 21. toukokuuta 2017, jossa päätettiin, että Segwit aktivoidaan ja lohkokoot nousevat 2 megatavuun.

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Kuva: DCG-artikkeli Mediumissa.

Ihmiset, jotka eivät olleet tyytyväisiä ajatukseen siitä, että Segwit aktivoituu, haarautuu pois pääketjusta ja teki Bitcoin Cashista, jonka lohkokoko on 8 mb.

Lohkon koon kasvua ehdotettiin myös ethereumille, mutta monista syistä ihmiset eivät todellakaan halua tehdä sitä Ethereumissa kirjoituksen aikana:

  • Ensinnäkin tärkein asia, joka haittaa Ethereumin skaalautuvuutta, on solmujen välinen yksimielisyys. Lohkon koon lisääminen ei silti ratkaise tätä ongelmaa. Itse asiassa, kun tapahtumien määrä lohkoa kohti kasvaa, myös laskelmien ja tarkistusten määrä solmua kohti kasvaa.
  • Lohkokokoja on lisättävä ajoittain, jotta voidaan ottaa huomioon yhä enemmän tapahtumia. Tämä keskittää järjestelmän enemmän, koska tavalliset tietokoneet ja käyttäjät eivät voi ladata ja säilyttää tällaisia ​​isoja lohkoketjuja. Tämä on ristiriidassa blockchainin tasa-arvoisen hengen kanssa.
  • Lopuksi lohkon koon kasvu tapahtuu vain kovan työn kautta, mikä voi jakaa yhteisön. Viime kerralla, kun ethereumissa tapahtui suuri vaikeus, koko yhteisö jakautui ja syntyi kaksi erillistä valuuttaa. Ihmiset eivät todellakaan halua tämän toistuvan.

Todiste vaarnasta

Muutos työn todistamisesta panoksen todistamiseksi

Yksi suurimmista asioista, joita tapahtuu tällä hetkellä, on Ethereumin siirtyminen työn todistamisesta osuuden osoittamiseen.

  • Todiste työstä: Tätä protokollaa useimmat kryptovaluutat, kuten ethereum ja Bitcoin, ovat toistaiseksi noudattaneet. Tämä tarkoittaa sitä, että kaivostyöläiset “kaivavat” kryptovaluuttansa ratkaisemalla salauspalapelit omistettua laitteistoa käyttäen.
  • Todiste panoksesta: Tämä protokolla tekee koko kaivosprosessista virtuaalisen. Tässä järjestelmässä meillä on validoijia kaivostyöläisten sijaan. Se toimii siten, että validoijana sinun on ensin lukittava osa eetteristäsi panoksena. Tehtyään tämän aloitat lohkojen vahvistamisen, mikä tarkoittaa periaatteessa sitä, että jos näet lohkoja, joiden uskot olevan mahdollista liittää lohkoketjuun, voit vahvistaa sen asettamalla siihen panoksen. Milloin ja jos, lohko liitetään, saat palkkion, joka on suhteessa sijoittamaasi panokseen. Jos kuitenkin lyöt vetoa väärästä tai haitallisesta lohkosta, sijoittamasi panos otetaan sinulta pois.

“Panoksen todistamisen” toteuttamiseksi ethereum käyttää Casperin konsensusalgoritmia. Alussa se tulee olemaan hybridi-tyylinen järjestelmä, jossa suurin osa tapahtumista tehdään edelleen todisteena työtyylistä, kun taas jokainen 100. tapahtuma tulee olemaan todiste panoksesta. Se tekee, että se tarjoaa todellisen testin todistukseksi omistuksesta Ethereumin alustalla. Mutta mitä se tarkoittaa ethereumille ja mitkä ovat tämän protokollan edut? Katsotaanpa.

Panoksen todistamisen edut

  • Pienentää energian ja rahan kokonaiskustannuksia: Maailman bitcoin-kaivostyöläiset käyttävät sähköön noin 50 000 dollaria tunnissa. Se on 1,2 miljoonaa dollaria päivässä, 36 miljoonaa dollaria kuukaudessa ja ~ 450 miljoonaa dollaria vuodessa! Laita vain pääsi näiden numeroiden ja hukkaan menevän energian ympärille. Käyttämällä ”Panosnäyttöä” saat koko prosessin täysin virtuaaliseksi ja leikkaat kaikki nämä kustannukset.
  • Ei ASIC-etua: Koska koko prosessi on virtuaalinen, se ei riipu siitä, kenellä on paremmat laitteet tai ASIC (sovelluskohtainen integroitu piiri).
  • Tekee 51% hyökkäyksistä vaikeampi: 51% hyökkäyksistä tapahtuu, kun kaivostyöläisten ryhmä saa yli 50% maailman hajautusvoimasta. Panostodistuksen käyttäminen kumoaa tämän hyökkäyksen.
  • Haittaohjelmattomat validoijat: Jokainen validoija, jonka varat on lukittu lohkoketjuun, varmistaa, että he eivät lisää ketjuun vääriä tai haitallisia lohkoja, koska se tarkoittaisi, että heidän koko sijoitettu panoksensa otetaan heiltä.
  • Lohkojen luominen: Nopeuttaa uudempien lohkojen ja koko prosessin luomista. (Lisätietoja tästä seuraavassa osassa).
  • Skaalautuvuus: Tekee lohkoketjusta skaalattavan ottamalla käyttöön “sirpaloitumisen” käsitteen (Lisätietoja tästä myöhemmin.)

Kuinka tämä auttaa Blockchainin skaalautuvuudessa?

Panosnäytön esittely tekee blockchainista paljon nopeamman, koska on paljon yksinkertaisempaa tarkistaa, kenellä on eniten panosta sitten nähdäksesi kenellä on eniten hajautusvoimaa. Tämä tekee yksimielisyyden saavuttamisen paljon yksinkertaisemmaksi. Lisäksi “todistuksen panoksen lohkoketjusta” toteuttaminen on olennainen osa Serenityä, 4. ja viimeistä ethereumin muotoa (lisää tästä hieman.)

Samaan aikaan panoksen todistaminen helpottaa sirpaleiden käyttöönottoa. Työtodistusjärjestelmässä hyökkääjän on helpompi hyökätä yksittäisiin sirpaleisiin, joilla ei ehkä ole suurta hashrate-arvoa.

POS-kaivostyöläiset eivät myöskään saa estomaksua, ja he voivat ansaita vain transaktiomaksuilla. Tämä kannustaa heitä lisäämään lohkokokoa saadakseen lisää tapahtumia (kaasunhallinnan kautta).

Mikä on panoksen todistamisen tulevaisuus?

Juuri nyt Casper-vaihe 1 aiotaan toteuttaa lohkoketjussa, jossa jokainen 100. lohko tarkistetaan panoksen todistamisen kautta. Ethereum-säätiöiden edustaja Yoichi Hirai on suorittanut Casper-komentosarjoja matemaattisten virheenilmaisimien avulla varmistaakseen, että se on täysin virheetön.

Lopulta suunnitelmana on siirtää suurin osa lohkon luomisesta panosvedon avulla, ja tapa, jolla he aikovat tehdä sen, on … siirtymällä jääkauteen. “Jääkausi” on vaikea aikapommi, joka vaikeuttaa kaivostoimintaa eksponentiaalisesti. Mahdollisten suurten vaikeuksien vähentäminen vähentää huomattavasti hajautusnopeutta, mikä puolestaan ​​vähentää koko lohkoketjun ja siinä käynnissä olevan DAPPS: n nopeutta. Tämä pakottaa kaikki ethereumissa mukana olevat siirtymään todistuksen saamiseen.

Koko tämä siirtymä ei kuitenkaan ole esteetön. Yksi ihmisten suurimmista peloista on, että kaivostyöläiset saattavat pakottaa kovan haarukan ketjussa pisteessä ennen jääkauden alkua ja jatkaa sitten kaivostoimintaa kyseisessä ketjussa. Tämä voi olla potentiaalisesti katastrofaalista, koska se tarkoittaisi, että samanaikaisesti voi olla 3 erilaista ketjua: Ethereum classic, ethereum todiste työstä ja Ethereum todiste panoksesta.

Tämä on tällä hetkellä kaikki spekulointia. Toistaiseksi tosiasia on, että skaalautuvalle mallille on kriittistä, että ethereum käyttää todisteita panoksesta saadakseen tarvittavan nopeuden ja joustavuuden.

Sirpaleinen

Suurin ongelma, jota ethereum kohtaa, on tapahtumien todentamisen nopeus. Jokaisen verkon koko solmun on ladattava ja tallennettava koko lohkoketju. Sirpaleisuus on, että se jakaa tapahtuman sirpaleiksi ja levittää sen verkon kesken. Solmut toimivat yksittäisissä sirpaleissa vierekkäin. Tämä puolestaan ​​vähentää kokonaisaikaa.

Kuvittele, että ethereum on jaettu tuhansiin saariin. Jokainen saari voi tehdä oman asiansa. Jokaisella saarella on omat ainutlaatuiset piirteensä, ja kaikki saarelle kuuluvat eli tilit voivat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja he voivat vapaasti nauttia kaikista sen ominaisuuksista. Jos he haluavat ottaa yhteyttä muihin saariin, heidän on käytettävä jonkinlaista protokollaa.

Joten kysymys on, miten se muuttaa lohkoketjua?

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Miltä tavallinen lohko bitcoinissa tai ethereumissa (pre-sharding) näyttää?

Joten on olemassa lohkon otsikko ja runko, joka sisältää kaikki lohkon tapahtumat. Kaikkien tapahtumien Merkle-juuret ovat lohkon otsikossa.

Ajattele nyt.

  • Tarvitsiko bitcoin todella lohkoja?
  • Tarvitsiko se todella lohkoketjun??
  • Satoshi olisi voinut yksinkertaisesti tehdä ketjun tapahtumia sisällyttämällä edellisen tapahtuman hajautusmerkin uudempaan tapahtumaan tekemällä niin sanotun “tapahtumaketjun”.

Syy miksi he järjestävät nämä tapahtumat lohkona on luoda yksi vuorovaikutustaso ja tehdä koko prosessista skaalautuvampi. Mitä ethereum ehdottaa, on, että he muuttavat tämän kahdeksi vuorovaikutustasoksi.

Ensimmäinen taso

Ensimmäinen taso on tapahtumaryhmä. Jokaisella sirulla on oma tapahtumaryhmänsä.

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Kuva: Hackernoon

Tapahtumaryhmä on jaettu tapahtumaryhmän otsikkoon ja tapahtumaryhmän runkoon.

Tapahtumaryhmän otsikko

  • Otsikko on jaettu erillisiin vasempaan ja oikeaan osaan.

Vasen osa:

  • Shard ID: Sen sirun tunnus, johon tapahtumaryhmä kuuluu.
  • Pre state root: Tämä sirun 43 juuren tila ennen tapahtumien soveltamista.
  • Post state -juuri: Tämä on sirun 43 juuren tila tapahtumien soveltamisen jälkeen.
  • Kuittijuuri: Kuittijuuri sen jälkeen, kun kaikki sirpaleessa 43 olevat tapahtumat on suoritettu.

Oikea osa:

  • Oikea osa on täynnä satunnaisia ​​validointilaitteita, joiden täytyy tarkistaa tapahtumat itse sirussa. Ne kaikki valitaan satunnaisesti.

Tapahtumaryhmän runko

  • Siinä on kaikki tapahtuman tunnukset sirpaleessa.

Ensimmäisen tason ominaisuudet

  • Jokainen tapahtuma määrittää sen sirun tunnuksen, johon se kuuluu.
  • Tietylle sirulle kuuluva tapahtuma osoittaa, että se on tapahtunut kahden tilin välillä, jotka ovat kotoisin kyseisestä sirpaleesta.
  • Tapahtumaryhmässä on tapahtumia, jotka kuuluvat vain kyseiseen sirun tunnukseen ja ovat sille yksilöllisiä.
  • Määrittää pre- ja post-tilan juuren.

Katsotaan nyt ylätasoa eli toista tasoa.

Toinen taso

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Kuva: Hackernoon.

Ei, älä pelkää! Se on helpompi ymmärtää kuin näyttää.

On normaali lohkoketju, mutta nyt se sisältää kaksi pääjuuria:

  • Valtion juuri
  • Tapahtumaryhmän juuri

Valtion juuri edustaa koko osavaltiota, ja kuten olemme aiemmin nähneet, valtio on jaoteltu sirpaleiksi, jotka sisältävät omat sähköasemansa.

Tapahtumaryhmän juuri sisältää kaikki tapahtumaryhmät kyseisen lohkon sisällä.

Toisen tason ominaisuudet

  • Taso kaksi on kuin yksinkertainen lohkoketju, joka hyväksyy tapahtumaryhmät eikä tapahtumia.
  • Tapahtumaryhmä on kelvollinen vain, jos: a) Pre-state-juuret vastaavat sirpale-juuria globaalissa tilassa.

    b) Kaikki tapahtumaryhmän allekirjoitukset on vahvistettu.

  • Jos tapahtumaryhmä pääsee sisään, globaalista tilan juuresta tulee kyseisen tietyn sirun tunnuksen jälkeinen juuri.

Joten miten ristikkäisviestintä tapahtuu?

Muista nyt saartemme analogia?

Sirpaleet ovat pohjimmiltaan kuin saaret. Joten miten nämä saaret kommunikoivat keskenään? Muista, että sirpaleiden tarkoituksena on saada aikaan useita rinnakkaisia ​​tapahtumia samanaikaisesti suorituskyvyn parantamiseksi. Jos ethereum sallii satunnaisen ristikkäisviestinnän, niin se rikkoo sironnan koko tarkoituksen.

Joten mitä protokollaa on noudatettava ristikkäisviestinnässä?

ethereum päätti seurata kuittiparadigmaa ristikkäisviestinnässä. Tsekkaa tämä:

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Kuva: hackernoon

Kuten voit nähdä täältä, jokaisen tapahtuman jokaiselle yksittäiselle kuitille pääsee helposti useiden Merkle-puiden kautta tapahtumaryhmän Merkle-juuresta. Jokainen sirpaleen tapahtuma tekee kaksi asiaa:

  • Muuta sirun tila, johon se kuuluu
  • Luo kuitti

Tässä on toinen mielenkiintoinen tieto. Kuitit tallennetaan hajautettuun jaettuun muistiin, jonka muut sirpaleet voivat nähdä, mutta joita ei ole muokattu. Siksi ristikytkentä voi tapahtua kuittien kautta seuraavasti:

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Kuva: Hackernoon

Mitkä ovat sirpaloitumisen toteuttamisen haasteet?

  • Tarvitaan mekanismi, joka tietää, mikä solmu toteuttaa minkä sirpeen. Tämä on tehtävä turvallisella ja tehokkaalla tavalla rinnakkaisuuden ja turvallisuuden varmistamiseksi.
  • Ensinnäkin panos on pantava täytäntöön, jotta Vlad Zamfirin mukaan sirpoutuminen olisi helpompaa. Työtodistusjärjestelmässä on helpompi hyökätä sirpaleita pienemmällä hashrate-arvolla.
  • Solmut toimivat luotettavassa järjestelmässä, eli solmu A ei luota solmuun B, ja niiden molempien tulisi päästä yksimielisyyteen luottamuksesta riippumatta. Joten jos yksi tietty tapahtuma hajotetaan sirpaleiksi ja jaetaan solmuihin A ja B, solmu A: n on keksittävä jonkinlainen todistusmekanismi siitä, että he ovat suorittaneet työn sirpaleeltaan.

Ketjun ulkopuoliset tilakanavat

Mikä on tilakanava?

A tilakanava on kaksisuuntainen viestintäkanava osallistujien välillä, mikä antaa heille mahdollisuuden suorittaa vuorovaikutusta, joka normaalisti tapahtuisi lohkoketjussa, lohkoketjun ulkopuolella. Mitä tämä tekee, on, että se lyhentää tapahtuman aikaa eksponentiaalisesti, koska et ole enää riippuvainen kolmannesta osapuolesta kuten kaivostyöläisestä tapahtumasi validoinnissa.

Joten mitkä ovat vaatimukset ketjun ulkopuolisen tilakanavan tekemiseksi?

  • Segmentti lohkoketjun tilasta lukitaan moniallekirjoituksella tai jonkinlaisella älykkäällä sopimuksella, josta osallistujat sopivat.
  • Osallistujat ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa allekirjoittamalla liiketoimia keskenään antamatta antaa mitään kaivostyöläisille.
  • Sitten koko tapahtumaryhmä lisätään lohkoketjuun.

Tilakanavat voidaan sulkea pisteessä, jonka osallistujat määrittelevät Slock.it-perustajan Stephan Thualin mukaan. Se voi olla joko:

  • Aika kului esim. osallistujat voivat sopia valtion kanavan avaamisesta ja sulkemisesta 2 tunnin kuluttua.
  • Se voisi perustua suoritettujen tapahtumien kokonaismäärään, esim. sulje ketju sen jälkeen, kun 100 dollarin arvoiset liiketoimet ovat tapahtuneet.

offchain-tilakanavat

Kuva: Stephan Tual Medium Article

Joten, yllä olevassa kuvassa. Meillä on auto, joka on suoraan vuorovaikutuksessa laturin kanssa ja suorittaa yhteensä 39,19 dollarin arvosta tapahtumia. Lopuksi, vuorovaikutussarjan jälkeen, koko tapahtumakappale lisätään lohkoketjuun. Kuvittele, kuinka paljon aikaa olisi kulunut, jos heidän olisi suoritettava jokainen tapahtuma blockchainin kautta!

Ketjun ulkopuolinen tilakanava, jonka bitcoin haluaa toteuttaa, on salamaverkko.

Mikä on salamaverkko?

salama netwok on ketjun ulkopuolinen mikromaksujärjestelmä, joka on suunniteltu tekemään liiketoimet nopeammin blockchainissa. Joseph Poon ja Tadge Dryja käsittelivät sen valkoisessa kirjassaan, jonka tarkoituksena oli ratkaista lohkon kokorajoitus ja transaktioviiveongelmat. Se toimii Bitcoinin päällä ja sitä kutsutaan usein nimellä “Layer 2”. Kuten Jimmy Song toteaa keskiarvoartikkelissaan:

”Salamaverkko toimii luomalla kaksinkertaisesti allekirjoitettu tapahtuma. Eli meillä on uusi tarkistus, joka vaatii molempien osapuolten allekirjoittamaan tarkistuksen olevan voimassa. Tarkistuksessa määritetään, kuinka paljon osapuolilta toiselle lähetetään. Kun uusia mikromaksuja suoritetaan osapuolilta toisille, sekillä oleva summa muuttuu ja molemmat osapuolet allekirjoittavat tuloksen. “

Verkko antaa Alicelle ja Bobille mahdollisuuden käydä kauppaa keskenään ilman, että kolmas osa eli kaivosmies on vanginnut niitä. Tämän aktivoimiseksi sekä Alice että Bob täytyy allekirjoittaa tapahtuma ennen kuin se lähetetään verkkoon. Tämä kaksinkertainen allekirjoittaminen on kriittinen, jotta tapahtuma voidaan suorittaa.

Tässä on kuitenkin toinen ongelma.

Koska kaksoistarkistus riippuu suuresti tapahtumatunnisteesta, jos tunnusta jostain syystä muutetaan, se aiheuttaa virheen järjestelmässä eikä Lightning-verkko aktivoidu. Jos olet miettinyt, mikä transaktiotunniste on, se on tapahtuman nimi eli tulo- ja tulostustapahtumien hash.

Tämä on tapahtuman tunniste.

Virhe nimeltä Transaction Malleability voi aiheuttaa tapahtuman tunnisteen muutoksen. Tämä ei kuitenkaan ole enää ongelma, koska Segwitin aktivointi poistaa tämän virheen.

ethereum aikoo myös aktivoida jotain salamaverkkoa, jota kutsutaan “Raideniksi”.

Plasma

Plasma yhdessä salamaverkon / Raidenin kanssa tuo täysin uuden kerroksen ethereum-arkkitehtuuriin:

tulevat blockchain-kerrokset

Kuva: kohtalaisen.

Plasma on sarja sopimuksia, jotka kulkevat juuriketjun (pää Ethereum-lohkoketju) päällä. Jos kuvitellaan arkkitehtuuria ja rakennetta, ajattele päälohkoketjua ja plasman lohkoketjuja puuna. Päälohkoketju on juuri, kun taas plasmaketju eli lapsilohkoketjut ovat haarat.

Blockchain-skaalautuvuus: milloin, missä, miten?

Tämä vähentää huomattavasti pääketjun kuormitusta. Ajoittain sivuliikkeet lähettävät raportteja pääketjuun. Itse asiassa juuriketjua voidaan pitää korkeimpana tuomioistuimena ja kaikkia sivuliikkeitä alaisina tuomioistuimina, joka saa toimivaltansa päätuomioistuimelta.

Kaikki haaraketjut voivat antaa omia ainutlaatuisia tunnuksiaan, jotka voivat kannustaa ketjun validointilaitteita huolehtimaan ketjuista ja varmistamaan, että ne ovat virheettömiä. Jokaisella haaralla on omat itsenäiset tiedot, ja kun sen on toimitettava joitain tietoja pääketjulle, se ei tyhjennä kaikkea sisältöään, vaan vain lähettää blogin otsikkomerkin pääketjulle.

Plasma ei vain säästä paljon tilaa pääketjussa, vaan myös lisää tapahtumaprosessin nopeutta eksponentiaalisesti. Oikein toteutettuna tämä voi olla yksi vallankumouksellisimmista muutoksista, joita ethereumiin ja yleensä kryptovaluuttaan on koskaan tehty.

Katse eteenpäin – Blockchain-skaalautuvuus

Kryptovaluutta ja erityisesti bitcoin ja ethereum ovat tulossa yhä yleisemmiksi. Jotta ne pysyisivät lisääntyneen käytön mukana, heidän on tehostettava sitä vakavasti skaalautuvuuden suhteen. Onneksi on olemassa kiehtovia ratkaisuja, jotka voisivat antaa heille erittäin mielenkiintoisia tuloksia. Voivatko he todella ratkaista skaalautuvuuskysymyksen? Se on vielä nähtävissä.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
map