T вірте FUD: Ethereum може масштабуватися

Хантер Хіллман є керівником відділу розвитку в Connext. Стівен Маккай є співзасновником Amentum Capital. Ерік Ольшевскі є розробником Ethereum і співзасновником Committed.

За останні кілька місяців ми помітили значну кількість статей, які проголошували неминучий провал і крах платформи Ethereum через її нездатність до масштабування та загальну відсутність тяги користувачів. Навряд чи це сюрприз; з багатьма новими технологіями ми бачимо подібний цикл ажіотажу. У відомій моделі Гартнера за «піком завищених очікувань» швидко йде «жолобина розчарування».

У випадку з Ethereum ми подолали перше і перебуваємо на шляху до останнього.

Занепокоєння, висловлені в цих статтях, є законними, але загалом ігнорують приголомшливий прогрес, який досягається щодня щодо масштабованості. Ні, Ethereum не може масштабуватися, щоб стати світовим комп’ютером у своєму поточному стані. Пропускна здатність низька, а вартість непомірна. Однак ці проблеми були очікуваними та добре зрозумілими ще до запуску Ethereum як блокчейну. У цій статті ми обговоримо різні рішення, створені за останні кілька років для усунення цих обмежень.

У розпал бульбашки ICO великі обсяги транзакцій переповнили мережу та підвищили ціну GAS, невеликої кількості ефіру, необхідної для транзакцій. Це викликало проблеми з масштабуванням, про які розробники Ethereum добре усвідомлювали та вже почали вирішувати, хоча увага ЗМІ змусила б вас думати інакше.

Хоча масштабування Ethereum може бути дивним новим світом для деяких, варіанти вирішення проблем пропускної здатності були на радарах розробників протягом багатьох років:

• Масштабуйте сам Ethereum , щоб він міг впоратися зі збільшеним навантаженням транзакцій (наприклад, за допомогою оновлень, відомих як Serenity та Casper).
• Зменште навантаження на основний ланцюг, перемістивши основну частину транзакцій на другий рівень і використовуючи лише базовий рівень під час розрахунку транзакцій (наприклад, платіжні канали, державні канали, плазма та бічні ланцюги)

Рішення ONE рівня, такі як шардинг і Casper, були на дорожній карті Ethereum протягом кількох років, але їх переслідували численні невдачі, які завадили значному прогресу на фронті впровадження та розробки. Навіть після цих удосконалень існуватиме потреба в механізмах масштабування «Другого рівня», які забезпечують ще вищу пропускну здатність, приватні транзакції та нижчі комісії за транзакції.

Перш ніж заглибитися в різні рішення другого рівня, ми просимо вас розглядати Ethereum як глобальний рівень розрахунків, а не як цілісний світовий комп’ютер. Це означає, що Ethereum слугує для розрахунків за будь-якими транзакціями, які були проведені поза основним ланцюгом, і відповідно забезпечує передачу вартості. Саме цей варіант використання блокчейну, який служить неупередженою третьою стороною для арбітражу, на якому працюють усі рішення другого рівня.

На високому рівні будь-яке рішення другого рівня відповідає цій формулі або її варіації:

• Дві чи більше сторін погоджуються на набір правил, за якими вони приєднуватимуться до рішення другого рівня та виходитимуть із нього.
• Ці сторони потім кодують ці правила в смарт-контракт, який вимагає від кожної сторони внести заставу.
• Після внесення гарантійних депозитів усі сторони можуть працювати між собою поза мережею, надаючи періодичні оновлення смарт-контракту в мережі.
• Коли ONE або кілька сторін бажають вийти з рішення другого рівня, вони зазвичай надають певне криптографічне підтвердження, яке є точним відображенням залишку гарантійного депозиту кожної зі сторін.
• Існує період виклику, коли доказ можна оскаржити та викинути. Якщо період оскарження мине, пов’язані сторони вийдуть із рішення другого рівня з оновленими балансами

Інновації другого рівня, такі як плазма та платіжні канали/державні канали, деякі з яких уже обробляють реальні платежі в робочому стані, полегшать основну частину транзакцій Ethereum . Звісно, ​​масштабувати загальнодоступний блокчейн ( ONE з таким надійним механізмом консенсусу) складно. Але це в жодному разі неможливо; фактично підтримка смарт-контрактів і віртуальна машина Ethereum (EVM) дозволяють використовувати нові рішення для масштабування та більшу розширюваність, ніж інші ланцюги, які намагаються масштабуватись через другий рівень за допомогою сценаріїв, які базуються суто на вихідних даних невитрачених транзакцій (UTXO), які T настільки розширювані за дизайном (інший набір компромісів і переваг, як і все в інформатиці).

Боротьба розподілених програм (dapps) за утримання користувачів широко розголошується. Але роки досліджень масштабування та впровадження забезпечують користувальницький досвід і низьку затримку, необхідні для підтримки програм із великою кількістю щомісячних активних користувачів (MAU).

Коротше кажучи, рішення другого рівня Ethereum майже готові до використання в PRIME -тайм – з такими компаніями Cent і Spankchain (попередження: NSFW) та інші, які вже обслуговують користувачів у живому блокчейні – і готові перевернути наратив про те, що Ethereum T може масштабуватися. У наступних розділах обговорюються обмеження широко розрекламованих традиційних методів масштабування та обґрунтовується набір надійних узагальнених рішень Ethereum.

Традиційні методи масштабування

Більшість традиційних методів масштабування зводяться до спостереження, що для багатьох взаємодій T потрібен суворий консенсус, щоб сторони вважали їх остаточними. Наприклад, якщо роздрібний продавець і клієнт погоджуються, що послугу було надано задовільно в обмін на певний платіж, немає жодних причин для підтвердження третьою, четвертою та п’ятою сторонами.

Важливими є два фактори: (i) впевненість у тому, що платник виконає свою сторону угоди, і (ii) що ні платник, ні одержувач не повинні вірити, що третя сторона сумлінно виконає операцію від їх імені.

Цей фреймворк дозволяє нам розглядати масштабування поза ланцюгом, коли транзакції проводяться поза основним ланцюгом блоків і пізніше розраховуються в ланцюзі. Для дотримання пункту (i) платники повинні криптографічно та безповоротно зобов’язатися переказати кошти; щоб відповідати пункту (ii), ці кошти мають бути передані без довіри, а транзакція має бути виконана в ланцюжку, якщо це необхідно.

Ці критерії лежать в основі блискавичної мережі біткойнів, яка (справедливо) стала предметом широкого висвітлення в ЗМІ. Подумайте про це як про вкладку в барі: учасники погоджуються платити невеликі суми протягом вечора, але розраховуються лише наприкінці ночі. Звичайно, це надмірне спрощення мережі блискавок; можна знайти більш детальне пояснення тут.

Блискавка, безсумнівно, корисна для Bitcoin і має великий потенціал для масштабування Bitcoin другого рівня. Частково завдяки широкому висвітленню в ЗМІ блискавку часто розглядають як панацею від проблем масштабування біткойна. Тим часом з’явилася маса статей, які вітали «блокчейни-вбивці Ethereum» і висловлювали думку, що Ethereum не здатний масштабуватися. Одним словом, це неправильно.

По-перше, Ethereum більш ніж здатний масштабувати обсяг платежів подібно до освітлення. Платіжні канали на основі хешованих контрактів із блокуванням часу (HTLC) так само можливі для Ethereum , як і для Bitcoin, і фактично Ethereum забезпечує більш інноваційні та зручні стратегії з кількома переходами, ніж bBitcoin, і їх можна розгорнути набагато легше.

Оскільки Bitcoin використовує модель UTXO, для проведення транзакцій (навіть тих, які не працюють поза мережею) кошти фактично повинні передаватись з використанням традиційних криптографічних методів обміну повідомленнями. Навпаки, система балансу рахунку Ethereum дозволяє простіше та менш дорого оновлювати баланс поза мережею.

Наприклад, Connext впровадження платіжних каналів (що було обробка платежів у виробництві для Spankchain протягом майже кількох місяців) використовує «потоки», реалізацію з кількома переходами, яка дозволяє сторонам напряму передавати оновлення балансу між собою, а не покладатися на маршрутизацію платежів із блокуванням хешу. Це обчислювально дешевший, однаково швидкий і однаково безпечний підхід, який, імовірно, краще підходить для багатьох моделей транзакцій, ніж блискавка.

Більше того, розгортання складних контрактних взаємодій є BIT більш інтенсивним, оскільки сценарії Bitcoin дещо обмежують. Хоча модель UTXO є чудовим методом надсилання та отримання підписаних транзакцій для перевірки в мережі, заснованій на блокчейні, означає, що вам потрібно розширити свої сценарії для більш нових випадків використання (тобто умовне депонування).

Завдяки можливості узагальнення Ethereum і можливості створювати токени, реєстри, незамінні активи (наприклад, CryptoKitties або цифрові ідентифікатори предметів розкоші) та інших прийнятих спільнотою стандартів смарт-контрактів, створення модульних і сумісних контрактів, націлених на EVM, є просто більш бездоганним.

Узагальнені державні канали

Підтримка смарт-контрактів і EVM на Ethereum дає змогу використовувати широкий спектр програм, які наразі недоступні на не-Тьюринг-повний такі платформи, як Bitcoin, завдяки його архітектурі та дизайнерським рішенням, які зменшують його загальну поверхню для атаки, що, у свою чергу, робить більшу увагу на варіанті використання однорангових платежів без дозволу як найбільш рекламованої функції.

Однак оскільки сценарії, повні за Turing, складніші для виконання, ніж прості транзакції, ці можливості збільшують загальну перевантаженість Ethereum (і спричиняють розмір стан рости набагато швидшими темпами).

Ми вже обговорювали, як платіжні канали можуть зменшити комісію та затримку для однорангових платежів, але Ethereum підтримує набагато складнішу логіку транзакцій, яку платіжні канали T враховують.

Узагальнені державні канали, однак, пропонують ONE рішення проблем масштабування, пов’язаних зі складними контрактними взаємодіями. Прямо зараз у блокчейні мають виконуватися контрактні взаємодії з підтримкою стану, які дають змогу використовувати випадки використання, якими відомий Ethereum . Багато ведмедів Ethereum вважають, що в міру того, як розгортається все більше і більше контрактів, виклики функцій повільно переповнить мережу та завищить ціни на GAS .

Масштабування ONE рівня, яке отримало переважну більшість висвітлення в засобах масової інформації, запитує, як ми можемо пристосувати більше цих складних взаємодій до живого блокчейну або основної мережі; Рішення другого рівня, такі як Generalized State Channels і Plasma (докладніше про це пізніше), запитують, як ми можемо перенести більше цих функцій за межі мережі, зберігаючи при цьому безпеку та цілісність, які надає основна мережа (враховуючи певні компроміси).

Безпека платіжних каналів залежить від здатності кожної сторони «перейти в ланцюг» і використовувати смарт-контракт для розгляду та вирішення спорів. Тобто платіжні канали дозволяють двом сторонам поводитися так, ніби вони здійснюють транзакції в ланцюжку, хоча це T так.

Оскільки вони мають можливість у будь-який момент підключитися до ланцюга (оскільки оновлення балансу, які вони надсилають туди й FORTH , мають вагу транзакцій у ланцюзі), у суперечці контракт просто вирішує, чиє оновлення балансу є пізнішим, опитуючи ланцюг основної мережі. Вирішення суперечок у ланцюжку, однак, дороге з точки зору часу та GAS, тому раціональні учасники уникатимуть цього сценарію. І якщо більшість державних каналів використовують захищені та перевірені стандарти, ми можемо створити оперативно сумісні системи з швидкою завершеністю, які пов’язані з тими самими криптографічними гарантіями, що й взаємодія основної мережі, із значно зниженою, майже нульовою вартістю GAS .

Контрфактична інстанція

Цей підхід викликає запитання: якщо ми можемо стимулювати сторони поводитися так, ніби простий контракт існує в ланцюжку, чи можемо ми зробити те саме для більш складної логіки? ONE стратегія відома як контрфактична інстанція.

Є кілька різних реалізацій, але вони обертаються навколо того самого принципу: стан передається в узагальнену структуру один раз на початку, і ним можна маніпулювати згідно з контрактом, визначеним (але не розгорнутим), коли канал відкрито. Спірні випадки також вирішуються договором. Оскільки учасники мають можливість підключитися до ланцюга та активувати контракт, усі мають стимули поводитися так, ніби він існує.

Ефекти готових до виробництва узагальнених державних каналів, які використовують контрфактичну інстанцію, будуть подвійними:

• Усі операції, пов’язані з контрактами, які тепер можуть бути контрфактичними, відбуватимуться поза мережею; самий обсяг розгорнутих контрактів зменшиться відносно статус-кво. Це зменшить перевантаженість мережі, сприяючи контрактам, які повинні бути розгорнуті в мережі.
• Операції, які відбуваються поза ланцюгом у загальних державних каналах, T вимагають часу підтвердження або плати GAS ; це радикально покращить взаємодію з користувачем і дозволить Ethereum (в цілому) обслуговувати на порядок більший обсяг транзакцій.

підключити, Контрфактичний, Перун, та інші активно працюють над структурами Generalized State Channel, які безпосередньо вирішуватимуть проблеми з перевантаженістю мережі, користувальницьким досвідом і витратами, які багато хто називає ахіллесовими п’ятами Ethereum. Ці рішення підтримуються функціями смарт-контрактів, є значно більш розширюваними, ніж рішення масштабування на основі UTXO, зберігають безпеку основного блокчейну та мають потенціал розблокувати нові Ринки та бізнес-можливості, обіцяні Ethereum. Ми віримо, що узагальнені державні канали мають потенціал бути такими ж змінними для Ethereum , як і Serenity; чи то через погану доступність інформації, чи то через недостатню рекламу, вони не отримали належної уваги.

Блискавка

Lightning став відправною точкою для платіжних каналів на основі UTXO, атомарні свопи, і багато іншого. Робота, виконана Олаолува Осунтокуном, Джозефом Пуном і всією екосистемою дослідників та інженерів блискавок, вражає.

Існує кілька робочих реалізацій протоколу блискавки та специфікації, включаючи проект LND (розроблений Lightning Labs, очолюваний головним науковим співробітником Олаолува та написаний на мові програмування Go) і Проект C-lightning (написано C).

На додаток до захоплюючих доповнень, таких як "Watchtowers" (служби, які відстежують ваші платіжні канали на предмет шахрайства та залишаються онлайн, тому ваш вузол не повинен бути в обмін на певну плату), Гаманець Neutrino (експериментальний світловий клієнт Lightning Labs, також написаний на Go), є багато інших покращень у конвеєрі, як-от специфікація блискавки та Спільнота розробників розвивається та розвивається.

Деякі серйозні дослідження зараз зосереджені на: Сплайсингу (часткове внесення/виведення та розгортання паралельного каналу); Wumbo (зняття обмеження пропускної здатності каналу); Multi-Path Payments (розбиття платежу на кілька, що дозволяє його маршрутизувати кількома маршрутами – подумайте про шардинг); Приховані пункти призначення (загальнодоступні маршрути для платежів на приватні канали) і багато іншого постійно виконуються на конференціях і незалежними командами по всьому світу.

Робота команди Lightning і масштабування ланцюжків на основі UTXO – з використанням деяких передових реалізацій Крипто – це не маленький подвиг, і його не можна применшувати. Часто проблема полягає в тому, що люди прагнуть безпосередньо порівняти вимірювання масштабування Lightning і другого рівня ethereum, використовуючи подібні методології, які T враховують компроміси та унікальні можливості, які пропонують два різні рішення, через унікальну архітектуру основного кореневого ланцюга (тобто модель UTXO проти моделі облікового запису в Ethereum).

плазма

Узагальнені канали стану далеко не єдиний варіант для масштабування Ethereum. Плазма — це рішення для масштабування другого рівня, яке в поєднанні з каналами стану прагне забезпечити додаткову пропускну здатність і остаточність, але з деякими додатковими компромісами.

Подумайте про плазму як про «протоланцюг», ONE намагається імітувати якомога більшу частину цілісності та безпеки кореневого ланцюга, лише з різним компонентом вартості, який зазвичай вищий, ніж у порівнянні з каналами стану (через реплікацію більшої частини функціональності основного ланцюга на новий субстрат над ним).

Plasma бере весь стан поза ланцюгом і підтримує його повний стан, хешований до кореневого ланцюга основної мережі (який має власний набір компромісів щодо ризику, хоча він постійно вдосконалюється завдяки додатковим дослідженням).

Хоча пропускна здатність може бути більшою, ніж у основного ланцюга, на відміну від каналів стану, де немає формального алгоритму консенсусу, плазмові ланцюги можуть привнести власний унікальний алгоритм консенсусу разом із спеціальним часом блокування (який має власну серію компромісів). Хоча пропускна здатність і остаточність не такі швидкі, вони набагато доступніші порівняно з державними каналами, оскільки будь-хто може отримати доступ до стану кореневого ланцюга, який транслювався, і приєднатися – тоді як державні канали доступні лише для їхніх погоджених контрагентів (у більшості поточних реалізацій). Крім того, державні канали більше не доступні після закриття каналу, що робить їх економічними машинами з обмеженим терміном служби, оскільки вони навмисно створені, щоб бути більш напівпостійними.

Однак у Плазмі, оскільки вам потрібно зберігати кожну взаємодію стану в кореневому ланцюжку, від вашого дочірнього ланцюга, ці витрати вищі залежно від того, яку версію Плазми ви вирішите застосувати. З проривами в тому, як найкраще впроваджувати Плазму, які регулярно відбуваються в багатьох командах по всьому світу, ми впевнені, що виникне загальний стандарт із розумним набором компромісів, які можна застосувати до широкого спектру випадків використання.

Потужність сумісних стандартів

Некастодіальна ліквідність — і те, як її найбільш ефективно та безпечно передавати в різних сценаріях із залученням кількох учасників — це постійне Цікаве , яке продовжує розширювати нову науку про криптоекономіку та те, як різноманітні механізми працюють у протилежних умовах.

Такі стандарти, як ERC-20 (для токенів) і ERC-721 (для невзаємозамінних активів), роблять технології масштабування Ethereum Layer Two і dapp більш соціально безпечними, враховуючи, що існують загальноприйняті норми та найкращі практики, щодо яких стандарти слід застосовувати для певних випадків використання. Це особливо важливо, коли ці різні стандарти, які зрештою прагнуть плавно взаємодіяти ONE з одним, щоб забезпечити «децентралізовані Фінанси», можуть взаємодіяти та взаємодіяти з мінімальними перешкодами та витратами.

Ці безперебійні взаємодії та економія, які випливають із нової сумісності між токенами, незамінними активами та масштабованістю рівня 2, створюють додаткову безпеку для великої мережі Ethereum , оскільки тепер усі учасники переплетені в складну економічну діяльність на додаткових рівнях над нею; все побудовано на безпечних стандартах, перевірених і прийнятих більшою технічною спільнотою.

Неможливо недооцінити важливість архітектури, що не передбачає позбавлення волі, у поєднанні зі шляхом найменшого опору до максимально розширюваної та узагальненої функціональності. Це ключові компоненти та примітиви для втілення в життя нових і нових економічних машин, які через витрати, регулювання та обмеження обчислень колись вважалися неможливими для реалізації в реальному світі.

Час для нового наративу

Масштабувати блокчейни важко, і Ethereum не є винятком. Але популяризація блокчейнів «вбивць Ethereum» або їх уже існуючих альтернатив через те, що Ethereum нібито T може масштабуватися, зводить до мінімуму чудову роботу, яку спільнота Ethereum виконує над Технології другого рівня. Рішення ONE рівня знаходяться в розробці та, швидше за все, виявляться трансформаційними для мережі в майбутньому, але рішення другого рівня вже виходять на ринок.

Розповідь про те, що Ethereum T може масштабуватися, і ідея про те, що рішення ONE рівня є єдиними планами для масштабування мережі, виснажують і активно спростовуються у виробничих середовищах щодня. Сьогодні Ethereum — це повільна і нестримна платформа для програмованих грошей; потенціал такої системи очевидний. Абсолютно нову фінансову систему можна побудувати на основі Ethereum, а рішення другого рівня прокладуть шлях до нових радикальних Ринки , які використовують цей децентралізований фінансовий пакет.

Передача вартості, управління, нові види Ринки і структур стимулювання, координація спільноти та навіть належне впровадження податкової Політика можливі на Ethereum. Розробники Ethereum бачать таке майбутнє і створюють прикладні програми, щоб це сталося. Інші розробники Ethereum створюють протоколи, щоб зробити мережу придатною для використання в достатньо великому масштабі, щоб започаткувати це майбутнє.

Ця стаття не має на меті спробувати альтернативні реалізації блокчейну, багато з яких просувають передові краї криптографічних досліджень, як зазначено вище. Це також не справедливість для ICO, шилінгу та помилкової реклами.

Скоріше, це аргумент на користь масштабованості Ethereum , децентралізованого економічного майбутнього, яке використовує блокчейн Ethereum як рівень розрахунків і полегшує основну частину транзакцій за допомогою технологій другого рівня.

Це аргумент на користь Ethereum , який ми бачимо і який, як ми сподіваємося, отримає належне в очах громадськості та побачить світ.

Зображення Ethereum через архіви CoinDesk .