Введение
Представьте, что вы используете интернет дома, и соединение делят четыре пользователя. Пока все хорошо. Но если пятый пользователь подключится к сети, вы можете почувствовать, что ваше серфинг стало медленным. Чем больше пользователей в сети, тем медленнее она будет работать. Вы можете заблокировать несколько пользователей через управляющий интерфейс, но это невозможно, когда мы говорим об интернете в более широком масштабе. Поскольку блокчейн-сети также работают в интернете, они также сталкиваются с проблемой масштабируемости. С развитием технологий блокчейна на платформе, где существуют пользователи, активно обсуждаются проблемы масштабируемости, сайдчейны и платежные каналы.
Что такое масштабируемость, сайдчейны и каналы оплаты?
Любой студент криптовалюты должен быть знаком с тремя терминами, которые каждый влиятельный человек использует время от времени в социальных сетях. Первый из них, масштабируемость, относится к способности сети блокчейна обрабатывать увеличивающееся количество транзакций без замедления. Сайдчейн — это решение по масштабируемости блокчейна в виде независимого блокчейна, который обеспечивает двустороннее движение активов, чтобы облегчить нагрузку на основной блокчейн.
В качестве решения по масштабируемости вне цепи канал оплаты использует смарт-контракт, чтобы позволить пользователям совершать транзакции, не публикуя свои транзакции в блокчейне. Это достигается с помощью программно обеспеченного соглашения между двумя участниками. Эти решения по масштабируемости направлены на предотвращение загруженности сети и улучшение скорости.
Ранние блокчейны страдали от крайне медленной скорости и серьезной загруженности, и это не была привлекательная ситуация для новых пользователей. Сайдчейны появились для того, чтобы работать как дополнительная полоса на очень загруженной автостраде. Они перенаправили значительные транзакции и сделали систему более плавной. Каналы оплаты можно приравнять к вариантам для инвестора для завершения покупки и продажи, даже повторяющихся раундов, в стороне и внесения окончательного результата в цепь, делая книгу менее загруженной.
Почему масштабируемость блокчейна стала серьезной проблемой
Пионерские блокчейны, такие как Bitcoin, появились с намеренно ограниченными дизайнами. Каждый раз, когда предлагается новая транзакция, правила консенсуса требуют, чтобы как можно больше узлов подтвердили транзакцию. Хотя нет строгого ограничения на минимальное количество узлов, данные показывают, что когда транзакция сопровождается шестью другими, она считается действительной. Этот широко распространенный механизм консенсуса требует широкой сети пользователей для взаимного соединения, что делает систему переполненной очень быстро и очень часто. Хотя изначально это было задумано для обеспечения безопасности и стабильности, дизайн начал создавать препятствия, когда количество пользователей увеличилось.
Необходимость в масштабируемости остро ощущается, когда мы учитываем, что каждый полный узел должен поддерживать актуальную копию блокчейна, что является сложной задачей. Эта проблема хранения и синхронизации препятствует росту сети. Само децентрализованное состояние может пострадать, если блоки станут слишком большими, так как новые, меньшие узлы испытывают трудности с хранением и синхронизацией.
Сайдчейны и их работа
Как уже упоминалось, сайдчейны — это независимые блокчейны с собственными правилами безопасности и механизмами консенсуса. Единственная цель их существования — облегчить работу основных блокчейнов, к которым они привязаны. Привязка всегда двусторонняя, что позволяет перемещать активы к сайдчейну и обратно. Это решение по масштабируемости позволяет разработчикам создавать более быстрые, эффективные и специализированные системы без изменения исходного блокчейна.
Работа сайдчейнов довольно проста. Вам нужно заблокировать свои монеты в основной цепи и получить новые монеты, выпущенные на сайдчейне, на ту же сумму. Когда вы используете монеты на сайдчейне и завершаете свою деятельность там, вы либо сжигаете эти монеты, либо блокируете их на сайдчейне, чтобы разблокировать свои активы на основной цепи. Сжигание или разблокировка зависит от природы смарт-контракта на сайдчейне.
Конечно, самое большое преимущество разработки сайдчейна заключается в том, что его транзакции не занимают место в основной системе. Следовательно, основная цепь не загружена, и сборы не растут. Во-вторых, сбой, ошибка, хакерская атака и т. д. на основном блокчейне не влияют на работу сайдчейна.
Как работают каналы оплаты на практике
Помимо сайдчейнов, пользователи также могут использовать каналы оплаты в качестве решения по масштабируемости. Это решение предполагает выход за пределы цепи и расчет транзакций с помощью смарт-контракта и мультиподписного (multisig) кошелька. Средства из таких кошельков нельзя перемещать, пока все заинтересованные участники не подпишут движение. Например, пользователь A и B решают перевести 200 $ETH на мультиподписной кошелек. Они могут владеть средствами в равных долях или по взаимному соглашению. Если они хотят изменить правила владения, перераспределив сумму $ETH, мультиподписные кошельки позволяют им сделать это с помощью криптографических правил и специально разработанных скриптов.
В таких сетях, как Lightning Network, маршрутизация платежей позволяет пользователям совершать транзакции с людьми, с которыми они не связаны напрямую, передавая средства через посредников. Эти сетевые каналы формируют сложные сети, поддерживающие быстрые глобальные платежи.
Преимущества каналов оплаты для повседневных транзакций
Каналы оплаты значительно увеличивают скорость транзакций, обрабатывая платежи вне цепи. Исследования показывают, что системы на основе каналов могут достигать почти мгновенного расчета и очень низких сборов по сравнению с традиционными транзакциями в блокчейне. Это делает микротранзакции и частые переводы экономически целесообразными.
Еще одним преимуществом является конфиденциальность. Поскольку только открывающиеся и закрывающиеся балансы отображаются в блокчейне, отдельные транзакции остаются конфиденциальными между участниками. Каналы оплаты также снижают загруженность сети, позволяя основному блокчейну сосредоточиться на окончательном расчете, а не на обработке каждой мелкой транзакции.
Ограничения и риски сайдчейнов и каналов оплаты
Несмотря на свои преимущества, сайдчейны могут включать компромиссы между масштабируемостью и децентрализацией. Некоторые сайдчейны полагаются на меньшие группы валидаторов или различные модели безопасности, что может вводить риски, если не управлять ими должным образом. Пользователи должны доверять механизмам, которые перемещают активы между цепями.
Каналы оплаты также сталкиваются с проблемами, такими как ограничения ликвидности и сложность управления каналами. Средства должны оставаться заблокированными в каналах во время использования, и участники должны следить за активностью, чтобы предотвратить недобросовестное поведение. Исследователи продолжают изучать улучшения, которые уравновешивают безопасность и удобство в оффчейн-сетях.
Заключение
По мере того как принятие блокчейна продолжает расти, масштабируемость остается одной из самых критических проблем для долгосрочного успеха. Сайдчейны и каналы оплаты предлагают практические решения, снижая загруженность, уменьшая сборы и улучшая скорость транзакций, не жертвуя основной безопасностью основных сетей. Хотя у каждого подхода есть свои ограничения, их комбинированное использование играет жизненно важную роль в повышении эффективности и удобства блокчейн-систем. В конечном итоге эти технологии приближают децентрализованные сети к реальной пригодности, поддерживая более быстрые, дешевые и масштабируемые цифровые транзакции.