Ce sunt rețelele de nivel 1?

Republicat de Platon

Urmaritori: 0

Deși Bitcoin a fost lansat la începutul anului 2009, a durat până în 2017 pentru ca blockchains-ul să devină mainstream. Și abia în noiembrie 2021 – la aproape 12 ani de la lansarea Bitcoin – capitalizarea de piață a cripto-ului a atins vârful la 2.9 mil dolari.

Creșterea Bitcoin a creat o bogăție incomensurabilă și a schimbat modul în care societatea percepe banii și cine controlează emiterea acestora. Dar pe parcurs, blockchain-urile au devenit victime ale propriului succes. Nu au putut face față întregului trafic, ceea ce a dus la timpi lungi de tranzacție și la comisioane mari.

Pentru a înțelege de ce este, trebuie să înțelegem de ce rețelele blockchain sunt numite și rețele de nivel 1 și ce face ca blocurile să fie diferite de rețelele obișnuite de calculatoare.

Blockchain vs. Rețele de calculatoare

La nivel de bază, toate blockchain-urile sunt rețele de calculatoare. Rețelele de calculatoare cuprind grupuri de participanți la rețea, cunoscute sub numele de noduri, care transmit date și partajează resurse de calcul. Aceste noduri se pot conecta între ele în moduri foarte diferite. Există patru tipuri principale de rețele de calculatoare:

Mesh – Un nod se conectează la orice alt nod
Inel – Un nod se conectează la alte două noduri, creând un inel bidirecțional
Bus – Un nod se conectează doar la un alt nod
Steaua – Un nod de server se conectează la nodurile client

Steaua este cea mai comună rețea de calculatoare, deoarece este rapidă și ieftină. În rețelele stea, nodul serverului central alimentează datele direct către alte noduri, astfel încât datele nu trebuie să treacă prin fiecare nod în drumul către altele.

Acest lucru economisește lățime de bandă a rețelei și, deoarece nodul server oferă resurse de calcul direct nodurilor client, este foarte eficient. Cu toate acestea, prețul pentru această performanță este centralizarea ridicată, atât din punct de vedere al controlului, cât și al punctelor unice de eșec (SPoF).

În schimb, rețelele peer-to-peer (P2P) nu folosesc noduri de server pentru a coordona rețeaua. În schimb, fiecare nod acționează atât ca client, cât și ca server, partajând resurse de calcul în rețea. Astfel de rețele rezolvă problema controlului centralizat și SPoF, făcându-l ideal pentru bani P2P precum Bitcoin.

Costul descentralizării este că rețelele peer-to-peer tind să fie mai puțin scalabile. Această problemă se aplică rețelelor blockchain, deoarece sunt securizate de mecanisme de consens al rețelei P2P. Vitalik Buterin, co-fondatorul Ethereum, a numit acest act de echilibrare Trilema de scalabilitate (cunoscută și sub numele de Trilema Blockchain).

Ce sunt rețelele de nivel 1? PlatoBlockchain Data Intelligence. Căutare verticală. Ai.

Blockchain-urile timpurii s-au limitat la a oferi doar două funcții simultan, ceea ce înseamnă că ar trebui să sacrifice fie scalabilitate, securitate, fie descentralizare.

Ce sunt blockchain-urile Layer-1?

Pentru a aborda trilema scalabilității, rețelele blockchain au început să adopte abordări diferite. Aceste abordări sunt numite Layer 1s – stratul de bază al unei rețele blockchain. Bitcoin, Ethereum și Solana sunt toate exemple de blockchain de nivel 1.

Un mod evident în care stratul 1 timpuriu a încercat să abordeze trilema scalabilității a fost prin creșterea dimensiunii blocului. În acest fel, blockchain-ul ar putea procesa mai multe tranzacții în cadrul fiecărui bloc de date, crescând numărul de tranzacții pe care le-ar putea procesa pe secundă.

Cu toate acestea, creșterea dimensiunii blocului ar necesita, de asemenea, ca operatorii de noduri să mențină computere mai puternice. Mai puțini oameni și-ar putea permite, ceea ce duce la o mai mare centralizare.

Când miliardarul Elon Musk a propus creșterea dimensiunii blocului Dogecoin cu 900%, cofondatorul Ethereum Vitalik Buterin a subliniat a aflat că blockchain-ul nu ar fi descentralizat dacă utilizatorii obișnuiți cu computere de calitate pentru consumatori nu ar putea rula un nod.

În mod ideal, Doge accelerează timpul de blocare de 10X, mărește dimensiunea blocului de 10X și scade taxa de 100X. Apoi câștigă mâinile în jos.

- Elon Musk (@elonmusk) 16 Mai, 2021

Stratul 1 modern abordează trilema scalabilității prin mecanisme de consens și fragmentare.

Protocoale de consens

Algoritmii de consens stau la baza tehnologiei blockchain. Pentru ca Bitcoin și alte criptomonede să aibă valoare, rețeaua P2P trebuie să rezolve două probleme cheie: cheltuirea dublă și stimularea.

Cheltuirea dublă este atunci când cineva folosește aceeași resursă rară de două ori (cum ar fi banii). Este o problemă inerentă tehnologiei digitale, deoarece fișierele digitale sunt reproductibile la infinit. Pentru a rezolva acest lucru, blockchain-urile fac fiecare tranzacție unică prin marcaje temporale și hash și prin adăugarea lor la loturi de tranzacții numite blocuri. Pentru a falsifica o tranzacție, un nod ar trebui să falsifice un întreg bloc.

Aici intervin algoritmii de consens. Ei coordonează toate nodurile rețelei într-o manieră descentralizată. Pentru ca un bloc să treacă, rețeaua trebuie să fie de acord asupra validității datelor conținute în ele. În mod esențial, dacă unele noduri de rețea trimit date false, rețeaua poate funcționa în continuare atâta timp cât majoritatea nodurilor valide controlează puterea de procesare a rețelei (hashrate).

„Atâta timp cât majoritatea puterii CPU este controlată de noduri care nu cooperează pentru a ataca rețeaua, acestea vor genera cel mai lung lanț și vor depăși atacatorii.”

– Satoshi Nakamoto, inventatorul Bitcoin

O astfel de redundanță a rețelei se numește Byzantine Fault Tolerance (BFT). Într-o rețea descentralizată, este extrem de important ca rețeaua să fie operațională chiar dacă unele dintre nodurile sale nu funcționează corect. Altfel, s-ar opri.

Pe lângă abordarea problemei dublei cheltuieli, protocoalele de consens oferă stimulente nodurilor să continue procesarea tranzacțiilor. Acest lucru este la fel de important: de ce și-ar sacrifica cineva puterea de calcul și și-ar plăti gratuit o factură de electricitate uriașă?

În cazul Bitcoin, operatorii de noduri numiți mineri cheltuiesc resurse de calcul. Pentru problemele lor, ei primesc recompense de bloc ca BTC. Acest lucru este cunoscut sub numele de dovada de lucru (PoW).

Alte blockchain-uri, cum ar fi proof-of-stake (PoS), folosesc validatori ca operatori de noduri. În loc să cheltuiască puterea de calcul consumatoare de energie, validatorii se bazează pe resursele de miză (blocare) - monede - pentru a atinge același obiectiv de coordonare consensual. De exemplu, Ethereum necesită o miză de 32 ETH pentru a deveni validator. După ce validatorii au mizat fonduri, ei primesc o reducere din fiecare comision de tranzacție.

Actorii rău intenționați au diferite obstacole de depășit. Cu Bitcoin, ar trebui să aibă o putere CPU mai mare decât 51% din rețea, ceea ce este practic imposibil de realizat având în vedere dimensiunea sa.

Consumul anual de energie al rețelei Bitcoin este egal cu cel al Thailandei, la 204.5 TWh. Atacatorii ar trebui să acumuleze peste jumătate din această putere pentru a se angaja într-un hack coordonat. Credit imagine: digiconomist.net

Cu Ethereum, ar trebui să aibă cea mai mare miză ETH – extrem de bogați, cu alte cuvinte. Cu toate acestea, atacatorul ar trebui să fie pregătit să piardă acea bogăție; întreaga rețea și-ar pierde valoarea de îndată ce ar procesa o tranzacție frauduloasă.

În timp ce majoritatea noilor L1 folosesc PoS, nu sunt întotdeauna mai buni la scalabilitate. Solana, un blockchain PoS, a suferit mai multe întreruperi după ce volumul său de trafic a crescut în ultimele 12 luni. Protocolul său de staking a fost de puțin folos când aproape jumătate din nodurile sale erau găzduite în doar cinci centre de date.

Distribuția nodului (staking) al rețelei (mainnet) Solana. Credit imagine: validators.app

Solana oferă un flux teoretic al rețelei de 50,000 de tranzacții pe secundă (TPS). Este mult mai mult decât ~5 TPS al Bitcoin – dar la ce folosește dacă nu este descentralizat?

Sharding

O altă soluție de scalabilitate de nivel 1 este sharding-ul, care împarte o rețea în baze de date mici numite shards. Fiecare shard rulează propriile tranzacții și adaugă blocuri cu propriile noduri. Prin distribuirea procesării pe o mulțime de fragmente mici, sarcina este îndepărtată de mecanismul de consens principal, rezultând un TPS mai mare.

Cu toate acestea, deoarece fiecare fragment este mai mic, este mai ușor pentru un atacator să adune fondurile sau puterea de calcul necesară pentru a-l copleși. Din acest motiv, sharding-ul nu a fost încă dovedit pe un blockchain mare.

Ethereum este lider și intenționează să implementeze sharding-ul după ce va trece de la consensul PoW la PoS în 2022. Ethereum sharding, programat pentru 2023, va compartimenta Ethereum în 64 de shard-uri.

Rețeaua va încerca să abordeze problemele de securitate ale sharding-ului prin atribuirea aleatorie a nodurilor shard-urilor, inclusiv reatribuirea aleatorie a nodurilor altor shard-uri.

Alte experimente de fragmentare urmăresc să rezolve complet Trilema Scalabilității. Fundația de Cercetare Tehnologică Distribuită (DTR) din Elveția, formată din șapte universități, a lansat Proiectul Unit-e în 2019 ca o rețea globală de plăți scalabilă. Un alt proiect, Rădăcină, comandă parțial cioburi în loc să le încadreze pe o singură cronologie, așa cum face Ethereum.

Sunt soluții de scalabilitate Layer-1 pe drum?

Modificarea unei rețele blockchain este o chestiune delicată. Majoritatea oamenilor sunt deja suspectați de cripto. Bitcoin a reușit să liniștească aceste preocupări peste un deceniu, așa că actualizările sale de nivel 1 sunt mai conservatoare.

Cea mai recentă actualizare Bitcoin, Taproot, a introdus semnăturile digitale Schnorr. Acestea permit rețelei să grupeze mai multe tranzacții împreună pentru a reduce taxele și a crește scalabilitatea. Cu toate acestea, Bitcoin încă prioritizează soluțiile de nivel 2 pentru scalabilitate reală prin intermediul rețelei Lightning.

Același lucru este valabil și pentru Ethereum, cu zeci de rețele de nivel 2 construite deasupra nivelului 1.

Top 10 soluții L2 pentru Ethereum. Credit imagine: L2beat.com

În ambele cazuri, protocoalele L2 preiau volumul de lucru din lanțul principal L1, îl procesează în altă parte și transmit datele înapoi la L1 într-un mod mult mai eficient. L2-urile folosesc o varietate de tehnologii de scalabilitate pentru a realiza acest lucru, așa cum se arată în tabelul de mai sus.

Cu toate acestea, un ecosistem de rețele L1 și L2 este complicat. Token-urile trebuie să fie transportate prin punți blockchain, iar fiecare dApp trebuie să fie integrată în fiecare L2. În schimb, interacțiunea exclusiv cu rețelele L1 ar face viața mai ușoară pentru dezvoltatori și utilizatori.

L1-uri precum Cardano, Algorand, Elrond, Fantom, Avalanche și Harmony au încercat cu toții să repare Trilema de scalabilitate, dar niciunul nu are amprenta care se apropie nici de Bitcoin, nici de Ethereum. Încă la început, este prea devreme pentru a concluziona dacă chiar și blockchain-urile cu rețele principale operaționale s-au îmbunătățit considerabil asupra BTC sau ETH.

Citiți postarea originală pe Sfidătorul

Timestamp-ul: 25 Mai, 2022