Κορυφαίες 10 Λύσεις Κλιμάκωσης για Δίκτυα Blockchain

Οι προγραμματιστές Dapp συνεχίζουν να ωθούν τα όρια της τεχνολογίας blockchain μέσω της εισαγωγής καινοτόμων λύσεων κλιμάκωσης. Αυτοί οι ευφυείς δημιουργοί αξιοποιούν κάθε δυνατή μέθοδο σήμερα για να διασφαλίσουν ότι τα δίκτυά τους μπορούν να αντιμετωπίσουν την πίεση και τη συμφόρηση της σημερινής ψηφιακής οικονομίας. Η διατήρηση του blockchain σας κλιμακώσιμου δεν είναι εύκολη όταν πραγματοποιούνται δισεκατομμύρια συναλλαγές.

Διάφορες Προσεγγίσεις

Οι μέθοδοι για τη διασφάλιση επαρκούς κλιμάκωσης διαφέρουν σε φύση, από την τροποποίηση κώδικα πηγής μέχρι τη στοίβαξη ενός πρωτοκόλλου πάνω σε άλλο. Με αυτόν τον νου, εδώ είναι οι κορυφαίες 10 λύσεις κλιμάκωσης για δίκτυα blockchain.

Νέοι Μηχανισμοί Συμφωνίας

Στην κορυφή της λίστας βρίσκεται η εισαγωγή νέων μηχανισμών συμφωνίας. Είναι σπάνιο να βλέπουμε blockchains proof-of-work όπως το Bitcoin ή το Ethereum V1. Αυτά τα συστήματα παραμένουν εξαιρετικά ασφαλή, αλλά συχνά λείπουν από την απόδοση των πιο προηγμένων blockchains του σήμερα. Αυτές οι επιλογές εξαλείφουν το PoW και τους miners και αντικαθιστούν αυτές τις εργασίες με πρωτόκολλα staking.

Οι δυνατότητες staking επιτρέπουν στους χρήστες να κλειδώνουν τα tokens τους σε πορτοφόλια δικτύου για την ασφάλεια του δικτύου. Αυτή η διαδικασία είναι απλή και παρέχει παθητικό εισόδημα στους χρήστες του δικτύου χωρίς την ανάγκη αγοράς ακριβών μηχανημάτων εξόρυξης ή εκμάθησης νέων τεχνικών δεξιοτήτων όπως ο προγραμματισμός. Τα δίκτυα PoS είναι πιο δημοφιλή από ποτέ, επειδή συχνά προσφέρουν καλύτερες συναλλαγές και απαιτούν πολύ λιγότερη ενέργεια για λειτουργία.

Τα δίκτυα PoS συνεχίζουν να εξελίσσονται, και σήμερα τα δίκτυα DPoS (Delegated Proof of Stake) είναι μια δημοφιλής επιλογή για τους εμπόρους. Αυτά τα συστήματα μειώνουν τις απαιτήσεις staking επιτρέποντας στους χρήστες να εκχωρούν τα tokens τους σε όσους κάνουν staking. Αυτή η προσέγγιση βελτιώνει την απόδοση μειώνοντας τον αριθμό των κόμβων που απαιτούνται για την ολοκλήρωση των συναλλαγών. Σημειωτέον, είναι συχνό αυτά τα συστήματα να αξιοποιούν ελεγμένους κόμβους για να αντισταθμίσουν τη χαμηλότερη αποκέντρωση.

Πρωτόκολλα Layer 2

Οι λύσεις Layer 2 είναι μερικές από τις καλύτερες μεθόδους για τη βελτίωση της απόδοσης ενός δικτύου χωρίς άμεση τροποποίηση του δικτύου. Το κύριο που πρέπει να καταλάβετε για τις λύσεις layer 2 είναι ότι είναι ξεχωριστά δίκτυα σχεδιασμένα να ενισχύουν την απόδοση άλλων blockchains. Πρωτόκολλα όπως το Lightning Network στο Bitcoin και το FUEL στο Ethereum έχουν βοηθήσει αυτούς τους γίγαντες να παραμείνουν βιώσιμες επιλογές.

Οι καλύτερες λύσεις layer 2 εκμεταλλεύονται το layer 1 για ασφάλεια, ενώ μεταφέρουν προσωρινά τους υπολογισμούς και τις συναλλαγές εκτός αλυσίδας. Αυτή η δομή μειώνει τη συμφόρηση του κύριου δικτύου. Ο πιο κοινός τύπος λύσεων layer 2 είναι τα sidechains και τα κανάλια πληρωμών.

Τα side chains σχεδιάζονται να λειτουργούν παράλληλα με μια λύση layer 1. Συνήθως διαχειρίζονται εργασίες όπως η εκτέλεση έξυπνων συμβολαίων, αφήνοντας την επικύρωση στους κόμβους layer 1. Οι λύσεις layer 1 με κανάλια πληρωμών όπως το Lightning Network εισάγουν άμεσες πύλες που προσφέρουν απεριόριστες χαμηλού κόστους συναλλαγές, με τα δεδομένα να δημοσιεύονται στο κύριο δίκτυο μετά το κλείσιμο του καναλιού.

Το μειονέκτημα των πρωτοκόλλων layer 2 είναι ότι πολλά μειώνουν την αποκέντρωση λόγω της δομής τους. Για παράδειγμα, το Lightning Network μειώνει την αποκέντρωση του Bitcoin χρησιμοποιώντας κεντρικούς διαχειριστές καναλιών. Οι διαχειριστές καναλιών μπορούν να επιτρέπουν τη ροή των κεφαλαίων σας μέσω τους, κάτι που είναι πολύ πιο κεντρικό από το κύριο δίκτυο του Bitcoin.

Σκληρά Forks

Όταν μια κοινότητα ανάπτυξης δεν μπορεί να αποφασίσει πώς να βελτιώσει την απόδοση, μπορεί μερικές φορές να οδηγήσει σε ένα hard fork. Ένα hard fork είναι μια πλήρης αλλαγή στον προγραμματισμό του δικτύου, η οποία απαιτεί από τους κόμβους να εγκαταλείψουν το αρχικό δίκτυο και να κατεβάσουν νέο λογισμικό για να αρχίσουν να επικοινωνούν με ένα νέο δίκτυο. Η απαίτηση να σταματήσει η εξόρυξη του παλιού blockchain έχει κάνει τα hard forks αμφιλεγόμενη και συχνά δύσκολη διαδικασία για μια κοινότητα blockchain.

Μια πλατφόρμα μπορεί να επιλέξει hard fork για πολλούς λόγους, όπως η απόδοση, η ασφάλεια ή η λειτουργικότητα. Σημειωτέον, ένα από τα πιο διάσημα hard forks ήταν το φασιστικό Bitcoin Cash. Η κοινότητα του Bitcoin βρέθηκε σε αντιπαράθεση σχετικά με την αλλαγή του μεγέθους μπλοκ 1 MB. Η συζήτηση έγινε τόσο έντονη που η κοινότητα τελικά διαιρέθηκε, με εκείνους που υποστήριζαν μεγαλύτερο μέγεθος μπλοκ να δημιουργούν το Bitcoin Cash, ενώ οι αντίθετοι παρέμειναν στο Bitcoin core.

Αυτό το στυλ του hard fork έχει γίνει λιγότερο συχνό καθώς τα έργα έχουν εισαγάγει διάφορες στρατηγικές για την αποφυγή τέτοιων αμφιλεγόμενων διαχωρισμών. Μία από τις κύριες τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται σήμερα για την πρόληψη αυτού είναι οι DAO (Αποκεντρωμένες Αυτόνομες Οργανώσεις). Αυτά τα πρωτόκολλα επιτρέπουν στην κοινότητα να προτείνει προτάσεις και να ψηφίζει για τις αλλαγές που θα υλοποιηθούν.

ZK roll-ups

Η τεχνολογία ZK επιτρέπει στους χρήστες να επαληθεύουν την ιδιοκτησία ορισμένων περιουσιακών στοιχείων ή πληροφοριών χωρίς να αποκαλύπτουν την ταυτότητά τους ή περαιτέρω λεπτομέρειες για το αντικείμενο ή τον λογαριασμό. Το Zero Knowledge, το όνομα του πρωτοκόλλου, αναφέρεται στους πρόσθετους ελέγχους απορρήτου. Ο όρος roll up αναφέρεται στο πώς αυτό το πρωτόκολλο συνδυάζει τα δεδομένα συναλλαγών σε ένα ενιαίο μπλοκ.

Αυτή η κίνηση μειώνει σημαντικά τη συμφόρηση στο mainnet. Το κύριο πλεονέκτημα των ZK-rollups είναι η προστιθέμενη κλιμάκωση χωρίς να θυσιάζεται η ασφάλεια ή η αποκέντρωση. Οι λύσεις κλιμάκωσης εξοπλισμένες με ZK-roll-up παρέχουν ελάχιστο όγκο δεδομένων στην κύρια αλυσίδα, μόνο για να διασφαλίσουν την εγκυρότητα και την αυθεντικότητα.

Ειδικά έξυπνα συμβόλαια έχουν την ευθύνη του roll-up των δεδομένων. Τα αρχικά δίκτυα ZK roll-up έστελναν πολύ συμπιεσμένα δεδομένα στο mainnet. Αυτό το στυλ roll-up διατηρεί τους υπολογισμούς στο δίκτυο layer 2, επιτρέποντας υψηλότερη απόδοση χωρίς να θυσιάζεται η ασφάλεια. Επιπλέον, αυτή η προσέγγιση έχει αποδειχθεί εξαιρετική για την αύξηση της διαπερατότητας χρησιμοποιώντας λύσεις layer 2.

Optimistic Roll-up

Μια άλλη δημοφιλής μορφή τεχνολογίας roll-up που χρησιμοποιείται σήμερα είναι τα optimistic roll-ups. Αυτά τα συστήματα λειτουργούν όπως οι προκάτοχοί τους, εκτός από το ότι κάνουν roll-up των δεδομένων υποθέτοντας ότι οι πληροφορίες είναι σωστές. Από εκεί υπάρχει μια περίοδος κατά την οποία οποιοσδήποτε κόμβος μπορεί να αμφισβητήσει τα δεδομένα στο μπλοκ.

Τα optimistic roll-ups προσφέρουν σημαντικά πλεονεκτήματα λόγω της ταχύτερης κλιμάκωσής τους και των δυνατοτήτων τους. Μπορούν επίσης να διαχειριστούν προχωρημένους υπολογισμούς έξυπνων συμβολαίων. Σε σύγκριση, τα παραδοσιακά roll-ups περιορίζονται σε βασική λειτουργικότητα έξυπνων συμβολαίων. Προς το παρόν, τα Optimism και Arbitrum είναι οι δύο κορυφαίες λύσεις κλιμάκωσης που αξιοποιούν αυτήν την τεχνολογία με εξαιρετικό αποτέλεσμα.

Sharding

Το sharding είναι μια δημοφιλής μέθοδος βελτίωσης της κλιμάκωσης σε επιχειρηματικές βάσεις δεδομένων και πρόσφατα βρήκε εφαρμογή στην οικονομία των blockchain. Ο όρος sharding δημιουργήθηκε από τη Google για να περιγράψει τη δομή και τις λειτουργίες του προϊόντος Big Table. Ο όρος sharding αναφέρεται στη διάσπαση των βάσεων δεδομένων σε μικρότερα μεγέθη και στην αποθήκευση των πληροφοριών σε πολλαπλές τοποθεσίες.

Η καλύτερη αναλογία για να εξηγήσουμε πώς λειτουργεί είναι να σκεφτούμε έναν καθρέφτη που έχει σπαστεί σε θραύσματα. Κάθε θραύσμα αποθηκεύεται σε ξεχωριστό διακομιστή, βελτιώνοντας την κλιμάκωση επιτρέποντας στους υπολογισμούς και τα δεδομένα να λειτουργούν και να κλιμακώνονται γραμμικά. Αυτή η λύση έχει βοηθήσει στην επίλυση του προβλήματος των συνεχώς αυξανόμενων βάσεων δεδομένων και του επιπλέον χρόνου που απαιτείται για την ουρά τους.

Τα δίκτυα sharded μπορούν να υπολογίζουν εφαρμογές παράλληλα, κάτι που τα καθιστά πολύ πιο γρήγορα από τις επιλογές μονής υπολογιστικής. Πολλά blockchains χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνολογία αυτή τη στιγμή. Το κύριο μειονέκτημα του sharding είναι η εξάρτηση από πρόσθετους πόρους εκτός αλυσίδας για τη διατήρηση του δικτύου.

Segregated Witness (SegWit)

Η έννοια της χρήσης του Segwit για κλιμάκωση του Bitcoin εμφανίστηκε στην αγορά το 2015. Η λύση κλιμάκωσης εισήχθη από την Blockstream και έλαβε έντονη υποστήριξη από το Bitcoin Core. Το Segwit (Segregated Witness) λειτουργεί διαχωρίζοντας προσωρινά τα δεδομένα υπογραφής από τα δεδομένα επικύρωσης κάθε συναλλαγής, πριν τα προσθέσει στο τέλος της συναλλαγής.

Σημειωτέον, αυτή η κίνηση επιτρέπει στο blockchain να εστιάσει τις υπολογιστικές προσπάθειες, ενώ τα αφαιρεθέντα δεδομένα παραμένουν διαχωρισμένα μέχρι να χρειαστούν ξανά μετά τους υπολογισμούς. Η αφαίρεση των δεδομένων υπογραφής ή μάρτυρα βοηθά στην αύξηση του όγκου των δεδομένων συναλλαγών που μπορούν να αποσταλούν εντός των μπλοκ του blockchain.

Η αναβάθμιση Segwit σχεδιάστηκε για τη βελτίωση των δικτύων Proof-of-Work όπως το Bitcoin. Η αναβάθμιση επέτρεψε επίσης την ενσωμάτωση του Lightning Network, που μείωσε περαιτέρω τη συμφόρηση του Bitcoin. Σήμερα, το Segwit αποτελεί βασικό πρωτόκολλο για τους χρήστες Bitcoin παγκοσμίως. Ενδιαφέρον είναι ότι ο επιπλέον χώρος που δημιουργήθηκε από την αναβάθμιση οδήγησε σε νέα λειτουργικότητα για το Bitcoin με τη μορφή των token BRC-20.

Μοντελιστικός Σχεδιασμός

Το μέλλον του Blockchain θα μπορούσε να είναι μοντελιστικό. Για να καταλάβετε γιατί τα μοντελιστικά blockchains είναι τόσο σημαντικά, πρέπει να κατανοήσετε τη διαφορά μεταξύ μονολιθικών δικτύων και μοντελιστικών. Ένα μονολιθικό blockchain είναι το παραδοσιακό σας δίκτυο που προσπαθεί να διαχειριστεί όλες τις κύριες εργασίες σε ένα ενιαίο δίκτυο.

Αυτές οι εργασίες περιλαμβάνουν επικύρωση, υπολογισμούς, διαθεσιμότητα δεδομένων, εκτέλεση έξυπνων συμβολαίων και συναίνεση. Αυτή η δομή σημαίνει ότι οι μεμονωμένοι κόμβοι συνήθως διαχειρίζονται πολλαπλές εργασίες όπως η επικύρωση και η εκτέλεση έξυπνων συμβολαίων. Η απαίτηση κάθε κόμβου να επικυρώνει και να εκτελεί βλάπτει την απόδοση των μονολιθικών δικτύων.

Μοντελιστική Κλιμάκωση

Τα μοντελιστικά blockchains βελτιώνουν την απόδοση αφαιρώντας έναν από αυτούς τους υπολογισμούς από το κύριο δίκτυο. Στα περισσότερα δίκτυα, είναι οι εκτελέσεις έξυπνων συμβολαίων ή άλλες προχωρημένες διαδικασίες που απαιτούν σημαντική ισχύ και χρόνο. Μπορεί να ειπωθεί ότι το Ethereum ήταν το πρώτο που προσπάθησε αυτή τη δομή, καθώς διαθέτει ξεχωριστό layer για τις εκτελέσεις έξυπνων συμβολαίων, το Ethereum Virtual Machine (EVM).

Σημειωτέον, υπάρχουν περισσότερα μοντελιστικά blockchains που εισέρχονται στην αγορά αυτή τη στιγμή σε σύγκριση με τις μονολιθικές επιλογές. Αυτά τα εύκολα στη δημιουργία και ιδιαίτερα χρήσιμα δίκτυα κερδίζουν δημοτικότητα λόγω της βελτιωμένης διαδικασίας ενσωμάτωσής τους και της απόδοσής τους. Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα που αξιοποιούν τα μοντελιστικά blockchains είναι η χρήση προτύπων και διαθέσιμων εργαλείων.

Το 2020, το δίκτυο SKALE εισήγαγε έναν μοντελιστικό σχεδιασμό στη δομή του blockchain. Η νέα μορφή επέτρεψε μεγαλύτερη διαλειτουργικότητα και μείωσε τα εμπόδια για την ενσωμάτωση των προγραμματιστών Dapp. Οι προγραμματιστές απέκτησαν τη δυνατότητα να αναπτύξουν τις δημιουργίες τους σε πολλαπλές αλυσίδες ή ακόμη και σε υποδίκτυα που ονομάζονται Skale chains και hubs. Σήμερα, το Skale παραμένει το κύριο μοντελιστικό blockchain όσον αφορά τον όγκο χρηστών.

Μέγεθος Μπλοκ

Πολλά χρόνια πέρασαν πριν γίνουν διαθέσιμες οι λύσεις layer 2. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου υπήρξε έντονη συζήτηση για το πώς ένα blockchain θα μπορούσε να βελτιώσει την απόδοση. Μία από τις πιο δημοφιλείς επιλογές ήταν η αύξηση του μεγέθους του μπλοκ. Το μέγεθος μπλοκ αναφέρεται στην ποσότητα δεδομένων που περιέχει κάθε μπλοκ στο blockchain.

Για παράδειγμα, το Bitcoin έχει μέγεθος μπλοκ 1 MB, το οποίο του επιτρέπει να διαχειρίζεται περίπου 7 συναλλαγές ανά δευτερόλεπτο. Αν διπλασιαστεί, το δίκτυο θα μπορούσε να υποστηρίξει 14 tps χωρίς την εισαγωγή αναβαθμίσεων ή λύσεων δεύτερου επιπέδου. Ενδιαφέρον είναι ότι η συζήτηση για το μέγεθος του μπλοκ Bitcoin ήταν θέμα στο παρελθόν.

Η ιδέα της αύξησης του μεγέθους του μπλοκ οδήγησε σε συνεχή ανάπτυξη αυτών των χαρακτηριστικών. Ακόμη και το Bitcoin Cash, που δημιουργήθηκε από ένα hard fork του Bitcoin λόγω μιας συζήτησης για το μέγεθος του μπλοκ, είδε το δίκτυό του να κάνει hard fork για μεγαλύτερα μεγέθη μπλοκ μόλις λίγους μήνες μετά τη δημιουργία του. Επιπλέον, τα μεγαλύτερα μεγέθη μπλοκ μειώνουν τον αριθμό των ατόμων που διαθέτουν το απαραίτητο υλικό για να συμμετέχουν στο δίκτυο. Αυτοί είναι οι λόγοι που οδήγησαν πολλούς να αποφεύγουν τη συνεχή αύξηση του μεγέθους των μπλοκ.

Κατευθυνόμενο Ακυκλικό Γράφημα (DAG)

Μια άλλη μέθοδος κλιμάκωσης δικτύων είναι η χρήση της τεχνολογίας DAG (directed acyclic graph). Ο όρος DAG αναφέρεται σε μια βάση δεδομένων όπου, αντί οι τελευταίες συναλλαγές να επικοινωνούν με την τελική επιβεβαιωμένη ενέργεια, όλες οι συναλλαγές μπορούν να επικοινωνούν. Αυτή η προσέγγιση σημαίνει ότι δεν υπάρχουν κύκλοι για επικύρωση. Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να θεωρήσετε αυτά τα δίκτυα περισσότερο ως δέντρα παρά ως αλυσίδες.

Ένας λόγος για τον οποίο το blockchain θα εκμεταλλευόταν αυτήν την τεχνολογία είναι η μείωση του αριθμού των μπλοκ που δεν φτάνουν στην αλυσίδα. Αυτά τα μπλοκ ονομάζονται ορφανά και μπορούν να μειώσουν την απόδοση μέσω συμφόρησης. Σημειωτέον, καθώς αυξάνετε το μέγεθος του μπλοκ και τους χρόνους, δημιουργείτε αθέλητα περισσότερα ορφανά.

Το DAG δημιουργεί ένα πιο ευνοϊκό περιβάλλον που μειώνει τη δημιουργία ορφανών μπλοκ, ενώ επιτρέπει μεγαλύτερη κλιμάκωση. Δεδομένου ότι όλα τα μπλοκ μπορούν να αναφέρονται στα άκρα του γραφήματος, οι miners μπορούν να αναφέρονται σε ολόκληρη την αλυσίδα αντί να χρειάζεται να προχωρούν από το τελευταίο μπλοκ προς τα πίσω. Αυτή η προσέγγιση είναι σε έντονη αντίθεση με την αρχική δομή proof of work, αλλά παρέχει μεγαλύτερη απόδοση.

Δίκτυα Hashgraph

Τα δίκτυα Hashgraph δεν είναι τεχνικά blockchains, αλλά προσφέρουν τις ίδιες αποκεντρωμένες προστασίες δικτύου. Παρόμοια με την τεχνολογία DAG, όλοι οι κόμβοι του δικτύου επικοινωνούν ελεύθερα μεταξύ τους αντί σε χρονολογική σειρά. Σε ένα δίκτυο hash graph, οι κόμβοι μοιράζονται τα δεδομένα τους με άλλους τυχαίους κόμβους ως μέσο διασφάλισης ότι όλοι οι συμμετέχοντες έχουν πρόσβαση στις πληροφορίες.

Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του στυλ κατανεμημένου βιβλίου είναι η δυνατότητα δημιουργίας διατεταγμένων συναλλαγών χρησιμοποιώντας επαληθεύσιμες χρονικές σφραγίδες χωρίς εξάρτηση από πρωτόκολλα τρίτων. Επιπλέον, αυτά τα δίκτυα προσφέρουν περισσότερους ελέγχους απορρήτου στους χρήστες. Προς το παρόν, το Hedera είναι το κύριο hash δίκτυο που λειτουργεί στον τομέα των blockchain.

Τα Blockchain Χρειάζονται Κλιμάκωση για να Επιβιώσουν

Οι προγραμματιστές blockchain σήμερα κατανοούν τη σημασία της κλιμάκωσης. Αυτοί οι προγραμματιστές συνεχώς ωθούν τα όρια αυτής της τεχνολογίας για να παρέχουν καλύτερη απόδοση και λειτουργίες. Οι παραπάνω λύσεις κλιμάκωσης είναι οι πιο δημοφιλείς, αλλά όχι οι μοναδικές επιλογές. Μπορείτε να περιμένετε να εμφανιστούν ακόμη πιο ευφυείς και δημιουργικές λύσεις καθώς η τεχνολογία blockchain συνεχίζει να γίνεται κυρίαρχη.