Ethereum komanda ir bijusi mēģina lai atrisinātu blokķēdes mērogojamības problēmu kopš 2014. gada. Šajā laikā izstrādātāju rīku komplektā parādījās tādi risinājumi kā Raiden, Plasma, zk-SNARKs, sharding un rollups. Tomēr dažu no tiem ieviešana pastāvīgi aizkavējās, savukārt citu efektivitāte izrādījās ierobežota.
Tas bija jautājums, līdz 2019. gada decembrī tika ieviesta Ethereum’s Istanbul dakša, kas deva cerību, ka tīkls beidzot var kļūt piemērots korporatīvai lietošanai. Cointelegraph mēģināja noskaidrot, vai situācija ar otrās lielākās kriptovalūtas mērogojamību ir mainījusies un kāpēc ne visi risinājumi ir sagriezuši sinepes.
Kāpēc Ethereum skala?
Ethereum (ETH) blokķēde pēdējo pāris gadu laikā ir kļuvusi par programmatūru tūkstošiem projektu. Tā viegli lietojamais viedā līguma modelis ļauj izveidot gandrīz jebkuru lietojumprogrammu un atbrīvot paša projekta kriptonauda. Tā rezultātā aktīvo decentralizēto lietojumprogrammu jeb DApps skaits ir sasniegts 1895 tīklā no 2020. gada aprīļa, un tā lietotāji katru dienu veic 77 000 darījumus. Nemaz nerunājot par simtiem tūkstošu ikdienas darījumu, ko lietotāji veic, lai pirktu vai pārdotu ETH.
Tajā pašā laikā Ethereum tīkla caurlaide 2019. gadā nepārsniedza 15–20 darījumus sekundē, un tika uzskatīts par nepietiekamu, lai padarītu blokķēdi piemērotu liela mēroga lietošanai. Jautājuma būtība ir tāda, ka ātra DApps darbība ir iespējama tikai tad, ja ir izpildīts mērogojamības nosacījums. Ethereum līdzdibinātājs Vitāliks Buterins iepriekš paziņoja, ka daudzas lielas organizācijas ir ieinteresētas pievienoties Ethereum ekosistēmai, taču nepietiekama joslas platuma dēļ atturējušās pāriet no tīkla..
Pēdējos gados daži jauni projekti joslas platuma ziņā ir apsteiguši Ethereum. Piemēram, EOS bloku ķēde var apstrādāt līdz 4000 TPS, NEO – 10 000 TPS, un jaunākais Solana piedāvājums apgalvo, ka tas var apstrādāt līdz 50 000 TPS. Rezultātā ETH platformas reputācija sāka samazināties, pieaugot virknei kritiķu. Šķiet, ka daži Ethereum izstrādātāji paši zaudēja ticību tam, ka tīkls kādreiz spēs patiešām atrisināt tā mērogojamības problēmas. Buterīns teica attiecībā uz jēdzienu:
“Laika gaitā esmu kļuvis arvien pesimistiskāks attiecībā uz datu nesējiem, kas darbojas ar datu nesēju. Vladam Zamfiram ir taisnība; tos vienkārši ir grūti izveidot, tiem ir jāpieņem pārāk daudz lietojuma līmeņa pamatojumu par stimuliem un grūti vispārināt. “
Tas notika pirms Stambulas cietā dakšas palaišanas pagājušā gada decembrī, kas beidzot ir devis cerību uz Ethereum mērogojamības problēmas risinājumu. Bet vai Stambula varētu kliedēt vispārējo pārliecību, ka Ethereum ir pārāk lēns?
Stambulas cietā dakša: Ātrāk, bet joprojām nav pasaules dators
Tas, iespējams, ir vienīgais Ethereum mērogojamības risinājums, kas ir veiksmīgi ieviests kā daļa no tīkla pārejas no darba pierādīšanas protokola uz likmes pierādījumu. Pēc Vitālika Buterina teiktā, pēc Stambulas bloka ķēdes kapacitāte tagad var sasniegt 3000 TPS, savukārt mērogojamības risinājumu izstrādātājs StarkWare apgalvoja ka Ethereum tagad spēj apstrādāt 9000 TPS, izpildot viedos līgumus decentralizētās biržās un 18 000 TPS, apstrādājot tiešsaistes maksājumus.
Patiesībā joprojām ir grūti novērtēt Ethereum faktisko joslas platumu. Spriežot pēc Blockchair diagrammas, otrais lielākais kriptovalūtas tīkls šobrīd apstrādā ne vairāk kā 9,5 TPS.
Dalīšana: Ethereum mērogojamība tiek palielināta 100 reizes?
Līdz 2019. gada sākumam Ethereum kopiena sāka koncentrēties galvenokārt uz šķelšanos, uzskatot to par vēlamo variantu blokķēdes mērogojamības jautājuma risināšanai. Sadrupināšanas pieaugošās popularitātes pamatā ir fakts, ka viena tīkla sadalīšana segmentos un darījumu apstrāde tikai šajos segmentos palielina darījumu apstrādes ātrumu.
Turklāt darījumu apstrāde paralēlos segmentos var lineāri palielināt tīkla joslas platumu – jo vairāk segmentu ir, jo vairāk darījumu var sadalīt starp tiem. Tādējādi, pēc izstrādātāju domām, tīkls it kā tiks mērogots, pievienojot tam jaunus segmentus.
Tātad jautājums ir: Kā tiks veikti darījumi starp segmentiem? Patiešām, neatrisinot šķembu savstarpējās mijiedarbības problēmu, paralēla darījumu apstrāde pa segmentiem kļūst neiespējama, kas sadrupināšanas panaceju pārvērš bezjēdzīgā uzņēmumā.
Spriežot pēc nesenā Buterina paziņojuma, šķembu ieviešanas laiks joprojām ir abstrakts. Tomēr ir zināms, ka skaidošana tiks ieviesta Ethereum blokķēdē 1. fāzē, savukārt 0. fāze tiks ieviesta divu gadu laikā.
Raidens: Mērogojamības sasniegšana, upurējot drošību?
Šis atsevišķais Ethereum tīkla mērogošanas risinājums ir līdzīgs Bitcoin’s Lightning Network. Vienkārši sakot, Raidena galvenais uzdevums ir daļu datu glabāt ārpus galvenās blokķēdes, kas ievērojami palielina caurlaidi. Datu apstrāde ārpus ķēdes ļauj Ethereum tīklu izmantot tikai lielākiem vai svarīgākiem darījumiem, savukārt ikdienas maksājumus var apstrādāt Raiden tīklā.
Tomēr darījumu apstrādei ārpus blokķēdes ir savi riski, no kuriem galvenais ir drošība. Fakts ir tāds, ka šajā modelī marķieri tiek glabāti viedajos līgumos, kurus var uzlauzt, savukārt ārpus ķēdes esošie risinājumi ir vairāk centralizēti, saskaņā ar dažiem kritiķiem.
Lai arī Raiden funkcijas ir labi piemērotas, lai risinātu mikromaksājumus, šis mērogojamības risinājums ne vienmēr var būt uzticams lieliem darījumiem, un tāpēc apšauba iespējamo plaša mēroga Ethereum izmantošanu. Tas var būt iemesls, kāpēc daudzas svarīgas iterācijas, kas noteiktas Raidenas ceļvedī, joprojām ir darbojas, savukārt tā gatavo lietošanai versiju izmanto tikai atsevišķi projekti.
2017. gada beigās Ethereum tīklā parādījās tā sauktais “micro-Raiden”, kas tika pozicionēts kā sākotnējā Raiden noņemtā versija. Tomēr mikro-Raiden panākumi mikromaksājumu jomā joprojām nav zināmi, tāpat kā citas Raiden alfa versijas ar nosaukumu Red Eyes pieņemšanas līmenis.
Plazma: pamesta tehnoloģija
Vitalik Buterin 2017. gada augustā pirmo reizi paziņoja par plazmas projektu kā protokolu, kas paredzēts, lai saglabātu Ethereum blokķēdi no nevajadzīgu datu apstrādes, izveidojot otro slāni virs galvenās blokķēdes.
Pēc izstrādātāju domām, izmantojot Plasma, Ethereum blokķēde joprojām varēs apstrādāt viedos līgumus, taču bloku ķēdē tos publicēs tikai pēc līguma pabeigšanas. Tas ievērojami samazinās skaitļošanas jaudas daudzumu, ko blokķēde izmanto darījumu apstiprināšanai, ietaupot daudz atmiņas. Plasma protokols arī mēģināja paātrināt darījumu apstrādes laiku, kas ļautu tīklam mitināt DApps, nepalēninot sistēmas darbību.
Tomēr pozitīvos paziņojumus 2019. gadā aizstāja ziņas, ka Ethereum kopiena sāka izpētīt jaunu divu slāņu risinājumu klasi ar nosaukumu “apkopojumi”, kam sekoja Plasma grupas darba pārtraukšana. 27. janvārī Dragonfly Research atklāja plazmas nāvi, paskaidrojot, ka Ethereum komanda saplūst optimistiskajā apkopojumā.
Nulles zināšanu tehnoloģija: nulles tehnoloģiju panākumu apliecinājumi
Zk-SNARKs ieviešanai ir paredzēts atrisināt Ethereum mērogojamības problēmu, izmantojot viedos līgumus. Šis modelis jau ir ieviests Zcash (ZEC) bloku ķēdes projektā. Tomēr pēdējie ziņoja par kritisko ievainojamību zk-SNARKs drīz pēc ieviešanas. Tika teikts, ka kļūda ļauj uzbrucējam viltot bezgalīgu daudzumu monētu.
Tikmēr visas publikācijas par nulles zināšanu pierādīšanas protokolu un uz tā balstīto zk-SNARK (kas šifrē darījumus, padarot tos anonīmus) joprojām ir tikai daļa no Ethereum komandas teorētiskā pētījuma.
Citi risinājumi
Pirms Ethereum galīgās pārejas uz konsensa modeli ar pierādījumu par likmi, tīkla mērogošanai var izmantot citu platformu resursus, kas veiksmīgi darbojas tirgū un piedāvā zemas darījumu maksas, norāda Buterin.
Piemēram, Bitcoin Cash (BCH) tīkls var kļūt par potenciālo ETH blokķēdes partneri, kā to ieteica Buterin. Pēc viņa teiktā, šis projekts ir labi piemērots tīkla mērogošanai zemo darījumu maksu un augstās caurlaidspējas dēļ. Sākot ar 2019. gadu, BCH tīkls spēja apstrādāt vairāk nekā 53 kilobaitus datu sekundē, salīdzinot ar Ethereum 8 kilobaitiem.
Papildus Bitcoin Cash Vitalik Buterin ieteica izmantot Ethereum Classic (ETC) tīklu, norādot uz tā lielo potenciālu un savietojamību ar citām platformām. Citi tīkla mērogošanas priekšlikumi ietver Litecoin (LTC) un STEEM platformu izmantošanu, taču komanda vēl nav nosūtījusi konkurentiem sadarbības piedāvājumus..
Optimistiska prognoze apkopojumiem
Jaunākais jauninājums starp mērogojamības risinājumiem, kas parādījušies no iepriekš aprakstītajiem zk-SNARK, ir tā sauktie apkopojumi, kuri, pēc Buterina teiktā, tiek izstrādāti tagad. Apkopošana ietver darījumu datu glabāšanu blokķēdē saspiestā formā, skaitļošanas procesam notiekot ārpus ķēdes. Tā vietā, lai apstiprinātu aprēķinus, piemēram, reģistrēšanās pārbaudi un līguma izpildi tieši ķēdē, tā iesaka izmantot zk-SNARK kā daļu no zk-Rollup un krāpšanas novēršanas shēmu kā daļu no Ethereum’s Optimistic apkopojuma.
Pirmajā risinājumā ar nosaukumu zk-Rollups tiek izmantoti nulles zināšanu pierādījumi, lai pārbaudītu visu blakusķēdes darījumu pareizību. Tomēr risinājumi saskatīja dažus trūkumus, ko radīja skaitļošanas ziņā intensīvs kriptogrāfiskais process un viedo līgumu izmantošanas neiespējamība.
Otrais variants – Optimistic Rollup – mēģina novērst nepieciešamību pēc nulles zināšanu pierādījumiem, mainot vienprātības principu. Būtībā tā vietā, lai pārbaudītu katru darījumu, tīkls pieņem, ka visi no tiem ir pareizi, liekot lietotājiem iejaukties tikai tad, ja viņi redz nepareizu darījumu, iesniedzot “pierādījumu par krāpšanu”.
Saistīts: Vitalik Buterin atklāj Ethereum 2.0 ceļvedi Cointelegraph
Buterins abus šos risinājumus nosauca par pārsteidzošiem, norādot, ka tas nav tikai maksājumu mērogošana, bet gan kaut kas līdzvērtīgs Ethereum virtuālajai mašīnai. Optimisms un Arbitrum ir divas autonomās komandas, kas gūst pietiekamus panākumus, lai īstenotu Optimistiskos apkopojumus, saskaņā ar uz Buterin.
Tikmēr citi projekti jau ir iekļāvuši koncepciju darba risinājumos. Piemēram, Looprings nesen uzsāka ZK-Rollup apmaiņu, kas teorētiski var sasniegt 2500 TPS caurlaidspēju. Turklāt Ethereum komanda ir optimistiska attiecībā uz tās apkopošanas projektu efektivitāti nākotnē, jo ir sagaidāms, ka tie palielinās blokķēdes caurlaidi līdz 2500–3000 TPS un līdz 2000–10 000 TPS, ja tos apvienos ar šķembu.
Pie kā tas viss novedīs?
Līdz šim Ethereum komandas diskusijas par drupināšanu, apkopošanu un zk-SNARKs izklausās kā burvju burvestības vārdu virkne. Daļēji tas var būt tāpēc, ka šie termini ikdienas lietotājam ir neskaidri vai ka neviens nekad nav redzējis risinājumus.
Daudz kas būs atkarīgs no šī gada izlaidumiem, kas var parādīt, cik reāli ir priekšlikumi Ethereum mērogošanai. Ir sagaidāms, ka Ethereum 2.0 – provizoriski paredzēts šī gada jūlijā – būs daudz ātrāks un pielāgojamāks.
Lai sasniegtu pilnu joslas platumu, Ethereum var būt nepieciešama arī visu iepriekš minēto risinājumu vienlaicīga ieviešana. Šķiet, ka ir izstrādājuši tādi izstrādātāji kā Kevins Ho no uzņēmuma Optimism, kurš strādā pie Optimistic Rollup Apstiprināt šo hipotēzi.