Ethereum відзначає 10 років — час залишити трилему позаду

Децентралізовані системи, такі як електрична мережа та Всесвітня павутина, масштабувалися шляхом вирішення проблем з вузькими місцями в комунікаціях. Блокчейни, які є втіленням тріумфу децентралізованого дизайну, повинні йти за тим самим зразком, але ранні технічні обмеження призвели до того, що багато хто ототожнював децентралізацію з неефективністю та повільною продуктивністю.

Оскільки Ethereum цього липня виповнюється 10 років, він перетворився з майданчика для розробників у основу ончейн-фінансів. У міру того як інституції, такі як BlackRock та Franklin Templeton, запускають токенізовані фонди, а банки впроваджують стейблкоїни, ключове питання зараз полягає в тому, чи зможе платформа масштабуватися для задоволення глобального попиту — де мають значення великі навантаження та час відгуку на рівні мілісекунд.

Попри весь цей розвиток, одна припущення досі залишається непохитною: блокчейни повинні йти на компроміс між децентралізацією, масштабованістю та безпекою. Це «трилема блокчейну» формувала дизайн протоколів з моменту створення генезис-блоку Ethereum.

Трилема — це не закон фізики; це проблема дизайну, яку ми нарешті вчимося розв’язувати.

Огляд стану масштабованих блокчейнів

Співзасновник Ethereum Віталік Бутерін ідентифіковано три властивості для продуктивності блокчейну: децентралізація (багато автономних вузлів), безпека (стійкість до зловмисних дій) та масштабованість (швидкість транзакцій). Він представив «Трилему блокчейну», вказуючи, що посилення двох зазвичай послаблює третю, особливо масштабованість.

Цей підхід сформував шлях Ethereum: екосистема віддала пріоритет децентралізації та безпеці, створюючи систему, що відзначається надійністю та стійкістю до відмов у тисячах вузлів. Проте продуктивність відставала через затримки в поширенні блоків, досягненні консенсусу та фіналізації.

Щоб підтримувати децентралізацію під час масштабування, деякі протоколи на Ethereum зменшують участь валідаторів або обов’язки мережі шардів; Оптимістичні ролапи, перенесення виконання за межі ланцюга і покладаються на докази шахрайства для підтримання цілісності; конструкції другого рівня прагнуть стиснути тисячі транзакцій в одну, зафіксовану у головному ланцюгу, знімаючи навантаження на масштабованість, але вводячи залежність від довірених вузлів.

Безпека залишається найголовнішою пріоритетом, оскільки фінансові ставки зростають. Збої виникають через простої, змову або помилки поширення повідомлень, що призводить до зупинки консенсусу або подвійних витрат. Однак більшість масштабування базується на максимально можливій продуктивності, а не на гарантіях на рівні протоколу. Валідатори заохочуються збільшувати обчислювальну потужність або покладатися на швидкі мережі, але не мають гарантій завершення транзакцій.

Це викликає важливі питання для Ethereum та індустрії: Чи можемо ми бути впевнені, що кожна транзакція буде завершена в умовах навантаження? Чи достатньо ймовірнісних підходів для підтримки застосунків глобального масштабу?

Оскільки Ethereum входить у своє друге десятиліття, відповіді на ці питання будуть вирішальними для розробників, інституцій та мільярдів кінцевих користувачів, які покладаються на блокчейни для надання послуг.

Децентралізація як сила, а не обмеження

Децентралізація ніколи не була причиною повільного користувацького досвіду на Ethereum, ним була мережна координація. За умови правильного інженерного підходу децентралізація стає перевагою в продуктивності та каталізатором для масштабування.

Інтуїтивно здається, що централізований командний центр працюватиме ефективніше, ніж повністю розподілений. Як це може бути інакше, ніж краще мати всезнаючого контролера, який наглядає за мережею? Саме тут ми хотіли б розвіяти ці припущення.

Читати більше: Мартін Бургер - Чому «дорогий» Ethereum домінуватиме в інституційній DeFi

Ця віра почалася десятиліття тому у професора Медарда лабораторія в MIT, щоб зробити децентралізовані системи комунікації доказово оптимальними. Сьогодні, з Випадкове лінійне мережеве кодування (RLNC), ця концепція нарешті може бути реалізована у масштабах.

Давайте перейдемо до технічних аспектів.

Щоб вирішити проблему масштабованості, ми повинні спочатку зрозуміти, де виникає затримка: у блокчейн-системах кожен вузол повинен спостерігати ті самі операції в однаковому порядку, щоб відстежувати однакову послідовність змін стану, починаючи з початкового стану. Для цього потрібен консенсус — процес, в якому всі вузли погоджуються з одним запропонованим значенням.

Блокчейни, такі як Ethereum та Solana, використовують консенсус на основі лідера з попередньо визначеними часовими слотами, під час яких вузли повинні досягти згоди, назвемо це “D”. Якщо обрати занадто велике D, остаточність уповільнюється; якщо занадто маленьке – консенсус не відбувається; це створює постійний компроміс у продуктивності.

У алгоритмі консенсусу Ethereum кожен вузол намагається передати своє локальне значення іншим через серію обмінів повідомленнями за допомогою поширення Gossip. Але через порушення мережі, такі як затори, вузькі місця, переповнення буфера; деякі повідомлення можуть бути втрачені, затримані або продубльовані.

Такі інциденти збільшують час поширення інформації, а отже, досягнення консенсусу неминуче призводить до великих D-слотів, особливо у більших мережах. Для масштабування багато блокчейнів обмежують децентралізацію.

Ці блокчейни вимагають підтвердження від певного порогу учасників, наприклад двох третин від загальної кількості ставок, для кожного раунду консенсусу. Щоб досягти масштабованості, нам необхідно підвищити ефективність поширення повідомлень.

За допомогою лінійного кодування випадкової мережі (Random Network Linear Coding, RLNC) ми прагнемо підвищити масштабованість протоколу, безпосередньо вирішуючи обмеження, що накладаються наявними реалізаціями.

Децентралізація для масштабування: сила RLNC

Випадкове лінійне мережеве кодування (RLNC) відрізняється від традиційних мережевих кодів. Він є безстанним, алгебраїчним та цілком децентралізованим. Замість того щоб намагатися дрібно керувати трафіком, кожен вузол незалежно змішує закодовані повідомлення; при цьому досягає оптимальних результатів, ніби центральний контролер оркеструє мережу. Було математично доведено, що жоден централізований планувальник не перевершить цей метод. Це не є звичним у проєктуванні систем, і саме це робить даний підхід таким потужним.

Замість передачі необроблених повідомлень, вузли з підтримкою RLNC ділять і передають дані повідомлень у вигляді закодованих елементів, використовуючи алгебраїчні рівняння над скінченними полями. RLNC дозволяє вузлам відновлювати оригінальне повідомлення, використовуючи лише підмножину цих закодованих фрагментів; немає необхідності, щоб кожне повідомлення було доставлено.

Воно також уникає дублювання, дозволяючи кожному вузлу змішувати отримані дані у нові, унікальні лінійні комбінації безпосередньо під час роботи. Це робить кожен обмін більш інформативним і стійким до затримок або втрат у мережі.

Зараз, коли валідатори Ethereum тестують RLNC через OptimumP2P — серед них Kiln, P2P.org та Everstake — цей перехід вже не є гіпотетичним. Він вже знаходиться в процесі реалізації.

Далі, архітектури на базі RLNC та протоколи pub-sub будуть інтегровані з іншими існуючими блокчейнами, допомагаючи їм масштабуватися з вищою пропускною здатністю та нижчою затримкою.

Заклик до встановлення нового галузевого стандарту

Якщо Ethereum має стати основою світової фінансової системи у своєму другому десятилітті, він повинен вийти за межі застарілих припущень. Його майбутнє не визначатиметься компромісами, а доведеними результатами. Трилема — це не закон природи, а обмеження старого дизайну, яке ми тепер маємо змогу подолати.

Щоб задовольнити вимоги реального впровадження, нам потрібні системи, розроблені з масштабованістю як пріоритетним принципом, підкріплені доведеними гарантіями продуктивності, а не компромісами. RLNC пропонує шлях уперед. Завдяки математично обґрунтованим гарантіям пропускної здатності в децентралізованих середовищах, це багатообіцяюча основа для більш продуктивного та чуйного Ethereum.

Читати більше: Пол Броді - Ethereum Вже Переміг