Η ομάδα Ethereum ήταν προσπαθεί για την επίλυση του προβλήματος επεκτασιμότητας blockchain από το 2014. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, λύσεις όπως Raiden, Plasma, zk-SNARKs, sharding και rollups εμφανίστηκαν στο κιτ εργαλείων των προγραμματιστών. Ωστόσο, η εφαρμογή ορισμένων εξ αυτών καθυστέρησε συνεχώς, ενώ άλλα αποδείχθηκαν περιορισμένης αποτελεσματικότητας.
Αυτό ήταν το πρόβλημα έως ότου το σκληρό πιρούνι της Ethereum στην Κωνσταντινούπολη τέθηκε σε εφαρμογή τον Δεκέμβριο του 2019, το οποίο έδωσε την ελπίδα ότι το δίκτυο μπορεί τελικά να καταστεί κατάλληλο για εταιρική χρήση. Η Cointelegraph προσπάθησε να καταλάβει αν η κατάσταση με τη δεύτερη μεγαλύτερη δυνατότητα κρυπτογράφησης έχει αλλάξει και γιατί δεν έχουν κόψει όλες οι λύσεις τη μουστάρδα.
Γιατί πρέπει η κλίμακα Ethereum?
Το blockchain Ethereum (ETH) έχει γίνει λογισμικό για χιλιάδες έργα τα τελευταία δύο χρόνια. Το εύχρηστο μοντέλο έξυπνης σύμβασης επιτρέπει τη δημιουργία σχεδόν οποιασδήποτε εφαρμογής και την απελευθέρωση του κρυπτονομίσματος του ίδιου του έργου. Ως αποτέλεσμα, ο αριθμός των ενεργών αποκεντρωμένων εφαρμογών, ή DApps, έχει έφτασε 1.895 στο δίκτυο από τον Απρίλιο του 2020, με 77.000 καθημερινές συναλλαγές από τους χρήστες του. Για να μην αναφέρουμε εκατοντάδες χιλιάδες καθημερινές συναλλαγές που πραγματοποιούνται από χρήστες για αγορά ή πώληση ETH.
Ταυτόχρονα, η απόδοση του δικτύου Ethereum δεν ξεπέρασε τις 15-20 συναλλαγές ανά δευτερόλεπτο το 2019 και θεωρήθηκε ανεπαρκής για να καταστήσει το blockchain κατάλληλο για χρήση μεγάλης κλίμακας. Η ουσία του θέματος είναι ότι η γρήγορη λειτουργία των DApps μπορεί να είναι δυνατή μόνο εάν πληρούται η συνθήκη κλιμάκωσης. Ο συνιδρυτής της Ethereum, Vitalik Buterin, δήλωσε προηγουμένως ότι πολλοί μεγάλοι οργανισμοί ενδιαφέρονται να ενταχθούν στο οικοσύστημα Ethereum, αλλά απέφυγαν να μεταβούν στο δίκτυο λόγω του ανεπαρκούς εύρους ζώνης του.
Τα τελευταία χρόνια, ορισμένα νέα έργα έχουν ξεπεράσει το Ethereum όσον αφορά το εύρος ζώνης. Για παράδειγμα, το blockchain EOS μπορεί να επεξεργαστεί έως και 4.000 TPS, το NEO μπορεί να επεξεργαστεί 10.000 TPS και η τελευταία προσφορά της Solana ισχυρίζεται ότι μπορεί να επεξεργαστεί έως και 50.000 TPS. Ως αποτέλεσμα, η φήμη της πλατφόρμας ETH άρχισε να μειώνεται, με έναν αριθμό κριτικών να αυξάνεται. Φαίνεται ότι ορισμένοι προγραμματιστές Ethereum έχαναν την πίστη τους ότι το δίκτυο θα μπορέσει κάποια μέρα να λύσει πραγματικά τα ζητήματα κλιμάκωσης. Μπουτέριν είπε σχετικά με την έννοια:
«Έχω πάρει όλο και πιο απαισιόδοξη για L2s εκτός αλυσίδας δεδομένων με την πάροδο του χρόνου. Ο Βλαντ Ζαμίρ έχει δίκιο. είναι απλώς δύσκολο να χτιστούν, απαιτούν υπερβολική συλλογιστική επιπέδου εφαρμογής σχετικά με τα κίνητρα και δύσκολο να γενικευτούν. “
Αυτό ήταν πριν από την έναρξη του σκληρού πιρουνιού της Κωνσταντινούπολης τον περασμένο Δεκέμβριο, το οποίο τελικά έφερε ελπίδα για λύση στο πρόβλημα κλιμάκωσης Ethereum. Αλλά θα μπορούσε η Κωνσταντινούπολη να διαλύσει τη γενική πεποίθηση ότι το Ethereum είναι πολύ αργό?
Σκληρό πιρούνι της Κωνσταντινούπολης: Ταχύτερο, αλλά ακόμα δεν είναι ο παγκόσμιος υπολογιστής
Αυτή, ίσως, είναι η μόνη λύση επεκτασιμότητας Ethereum που έχει εφαρμοστεί επιτυχώς στο πλαίσιο της μετάβασης του δικτύου από ένα πρωτόκολλο δοκιμαστικής εργασίας σε απόδειξη συμμετοχής. Σύμφωνα με τον Vitalik Buterin, η χωρητικότητα blockchain μετά την Κωνσταντινούπολη έχει πλέον τη δυνατότητα να φτάσει τα 3.000 TPS, ενώ ο προγραμματιστής λύσεων επεκτασιμότητας StarkWare αξιώθηκε ότι το Ethereum είναι πλέον σε θέση να χειριστεί 9.000 TPS κατά την εκτέλεση έξυπνων συμβάσεων σε αποκεντρωμένες ανταλλαγές και 18.000 TPS κατά την επεξεργασία διαδικτυακών πληρωμών.
Στην πραγματικότητα, είναι ακόμα δύσκολο να εκτιμηθεί το πραγματικό εύρος ζώνης του Ethereum. Κρίνοντας από το Blockchair διαγράμματα, το δεύτερο μεγαλύτερο δίκτυο κρυπτογράφησης επεξεργάζεται αυτήν τη στιγμή όχι περισσότερο από 9,5 TPS.
Sharding: Αύξηση της επεκτασιμότητας του Ethereum κατά 100 φορές?
Στις αρχές του 2019, η κοινότητα Ethereum άρχισε να επικεντρώνεται κυρίως στο sharding, θεωρώντας την προτιμώμενη επιλογή τους για την επίλυση του ζητήματος κλιμάκωσης blockchain. Η αυξανόμενη δημοτικότητα του sharding βασίζεται στο γεγονός ότι ο διαχωρισμός ενός δικτύου σε τμήματα και η επεξεργασία συναλλαγών μόνο εντός αυτών των τμημάτων αυξάνει την ταχύτητα επεξεργασίας συναλλαγών.
Εκτός αυτού, η επεξεργασία συναλλαγών από παράλληλα τμήματα μπορεί να οδηγήσει σε γραμμική αύξηση του εύρους ζώνης δικτύου – όσο περισσότερα τμήματα υπάρχουν, τόσο περισσότερες συναλλαγές μπορούν να κατανεμηθούν μεταξύ τους. Έτσι, σύμφωνα με τους προγραμματιστές, το δίκτυο υποτίθεται ότι θα κλιμακωθεί προσθέτοντας νέα τμήματα σε αυτό.
Έτσι, το ερώτημα είναι: Πώς θα πραγματοποιούνται συναλλαγές μεταξύ τμημάτων; Πράγματι, χωρίς την επίλυση του προβλήματος των αλληλεπιδράσεων μεταξύ καρτών, η παράλληλη επεξεργασία συναλλαγών ανά τμήμα καθίσταται αδύνατη, γεγονός που μετατρέπει την πανάκεια της θραύσης σε μια χωρίς νόημα δέσμευση.
Κρίνοντας από την πρόσφατη δήλωση του Buterin, ο χρόνος για την εφαρμογή του sharding παραμένει αφηρημένος. Αυτό που είναι γνωστό όμως είναι ότι η θραύση θα εφαρμοστεί στο Ethereum blockchain στη Φάση 1, ενώ η Φάση 0 θα εφαρμοστεί εντός δύο ετών.
Raiden: Επίτευξη κλιμάκωσης θυσιάζοντας την ασφάλεια?
Αυτή η αυτόνομη λύση κλιμάκωσης δικτύου Ethereum είναι παρόμοια με το Bitcoin Lightning Network. Με απλά λόγια, το κύριο καθήκον του Raiden είναι να αποθηκεύει μέρος των δεδομένων έξω από το κύριο blockchain, το οποίο αυξάνει σημαντικά την απόδοση. Η επεξεργασία δεδομένων εκτός αλυσίδας επιτρέπει στο δίκτυο Ethereum να χρησιμοποιείται μόνο για μεγαλύτερες ή πιο σημαντικές συναλλαγές, ενώ οι καθημερινές πληρωμές μπορούν να αντιμετωπιστούν εντός του δικτύου Raiden.
Ωστόσο, η επεξεργασία συναλλαγών έξω από το blockchain έχει τους δικούς της κινδύνους, με κύριο να είναι η ασφάλεια. Το γεγονός είναι ότι σε αυτό το μοντέλο, τα διακριτικά αποθηκεύονται σε έξυπνα συμβόλαια που μπορούν να παραβιαστούν, ενώ οι λύσεις εκτός αλυσίδας είναι πιο συγκεντρωτικές, σύμφωνα με σε μερικούς κριτικούς.
Ενώ οι δυνατότητες Raiden είναι κατάλληλες για την αντιμετώπιση μικροπληρωμών, αυτή η λύση επεκτασιμότητας ενδέχεται να μην είναι πάντα αξιόπιστη για μεγάλες συναλλαγές και, ως εκ τούτου, θέτει υπό αμφισβήτηση την πιθανή χρήση μεγάλης κλίμακας του Ethereum. Αυτός μπορεί να είναι ο λόγος για τον οποίο πολλές σημαντικές επαναλήψεις που ορίζονται στον χάρτη πορείας Raiden βρίσκονται ακόμη στο έργα, ενώ η έτοιμη προς χρήση έκδοση χρησιμοποιείται μόνο από μεμονωμένα έργα.
Στο τέλος του 2017, το λεγόμενο “micro-Raiden” εμφανίστηκε στο δίκτυο Ethereum, το οποίο τοποθετήθηκε ως μια απογυμνωμένη έκδοση του αρχικού Raiden. Ωστόσο, η επιτυχία του micro-Raiden στον τομέα των μικροπληρωμών παραμένει άγνωστη, όπως και το επίπεδο υιοθέτησης μιας άλλης έκδοσης Raiden που ονομάζεται Red Eyes.
Πλάσμα: Εγκαταλελειμμένη τεχνολογία
Το έργο Plasma ανακοινώθηκε για πρώτη φορά από τον Vitalik Buterin τον Αύγουστο του 2017 ως ένα πρωτόκολλο που σχεδιάστηκε για να σώσει το blockchain Ethereum από την επεξεργασία περιττών δεδομένων δημιουργώντας ένα δεύτερο στρώμα πάνω από το κύριο blockchain.
Σύμφωνα με τους προγραμματιστές, χρησιμοποιώντας το Plasma, το blockchain Ethereum θα εξακολουθεί να είναι σε θέση να επεξεργάζεται έξυπνα συμβόλαια, αλλά θα τα δημοσιεύει μόνο στο blockchain μετά την ολοκλήρωση της σύμβασης. Αυτό θα μειώσει σημαντικά την ποσότητα υπολογιστικής ισχύος που χρησιμοποιείται από το blockchain για την επιβεβαίωση συναλλαγών, εξοικονομώντας πολλή μνήμη. Το πρωτόκολλο Plasma προσπάθησε επίσης να επιταχύνει τον χρόνο επεξεργασίας συναλλαγών, ο οποίος θα επέτρεπε στο δίκτυο να φιλοξενήσει DApps χωρίς να επιβραδύνει το σύστημα.
Ωστόσο, οι θετικές ανακοινώσεις το 2019 αντικαταστάθηκαν από ειδήσεις ότι η κοινότητα Ethereum άρχισε να εξερευνά μια νέα κατηγορία λύσεων στρώματος-δύο που ονομάζεται “rollups”, ακολουθούμενη από τον τερματισμό της εργασίας του Plasma Group. Στις 27 Ιανουαρίου, η Dragonfly Research αποκάλυψε το θάνατο του Plasma, εξηγώντας ότι η ομάδα Ethereum συγκλίνει στο Optimistic Rollup.
Τεχνολογία μηδενικής γνώσης: Μηδενικές αποδείξεις τεχνολογικής επιτυχίας
Η εφαρμογή Zk-SNARKs υποτίθεται ότι θα λύσει το πρόβλημα της επεκτασιμότητας του Ethereum μέσω της χρήσης έξυπνων συμβάσεων. Αυτό το μοντέλο έχει ήδη εφαρμοστεί στο έργο blockchain Zcash (ZEC). Ωστόσο, το τελευταίο ανέφερε την κρίσιμη ευπάθεια των zk-SNARKs αμέσως μετά την εφαρμογή. Το σφάλμα λέγεται ότι επιτρέπει σε έναν εισβολέα να παραποιήσει ένα άπειρο ποσό νομισμάτων.
Εν τω μεταξύ, όλες οι δημοσιεύσεις σχετικά με το πρωτόκολλο μηδενικής γνώσης και το zk-SNARK που βασίζεται σε αυτό (το οποίο κρυπτογραφεί τις συναλλαγές καθιστώντας τις ανώνυμες), εξακολουθούν να αποτελούν μόνο μέρος της θεωρητικής έρευνας της ομάδας Ethereum.
Άλλες λύσεις
Πριν από την τελική μετάβαση του Ethereum στο μοντέλο συναίνεσης της απόδειξης των μεριδίων, οι πόροι άλλων πλατφορμών που λειτουργούν με επιτυχία στην αγορά και προσφέρουν χαμηλά τέλη συναλλαγής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κλιμάκωση του δικτύου, σύμφωνα με τον Buterin.
Το δίκτυο Bitcoin Cash (BCH), για παράδειγμα, μπορεί να γίνει δυνητικός συνεργάτης του blockchain ETH, όπως προτείνει ο Buterin. Σύμφωνα με τον ίδιο, αυτό το έργο είναι κατάλληλο για κλιμάκωση του δικτύου λόγω των χαμηλών τελών συναλλαγής και των υψηλών δυνατοτήτων απόδοσης. Από το 2019, το δίκτυο BCH μπόρεσε να επεξεργαστεί περισσότερα από 53 kilobytes δεδομένων ανά δευτερόλεπτο, σε σύγκριση με τα 8 kilobytes του Ethereum.
Εκτός από το Bitcoin Cash, η Vitalik Buterin πρότεινε τη χρήση του δικτύου Ethereum Classic (ETC), επισημαίνοντας τις μεγάλες δυνατότητες και τη διαλειτουργικότητά του με άλλες πλατφόρμες. Άλλες προτάσεις για κλιμάκωση του δικτύου περιλαμβάνουν τη χρήση των πλατφορμών Litecoin (LTC) και STEEM, αλλά η ομάδα δεν έχει στείλει καμία προσφορά συνεργασίας στους ανταγωνιστές της έως τώρα.
Μια αισιόδοξη πρόβλεψη για συγκεντρώσεις
Η πιο πρόσφατη καινοτομία μεταξύ των λύσεων επεκτασιμότητας που προέκυψαν από τα zk-SNARKs που περιγράφονται παραπάνω είναι τα λεγόμενα rollups, τα οποία, σύμφωνα με τον Buterin, αναπτύσσονται τώρα. Μια συλλογή περιλαμβάνει την αποθήκευση δεδομένων συναλλαγών σε blockchain σε συμπιεσμένη μορφή, με τη διαδικασία υπολογισμού να πραγματοποιείται εκτός της αλυσίδας. Αντί να επικυρώνει υπολογισμούς, όπως η επαλήθευση εγγραφής και η εκτέλεση μιας σύμβασης απευθείας στην αλυσίδα, προτείνει τη χρήση του zk-SNARK ως μέρος του zk-Rollup και ενός συστήματος απάτης ως μέρος της Optimistic Rollup της Ethereum.
Η πρώτη λύση, που ονομάζεται zk-Rollups, χρησιμοποιεί αποδείξεις μηδενικής γνώσης για να επικυρώσει την ορθότητα όλων των συναλλαγών στο sidechain. Ωστόσο, οι λύσεις είδαν ορισμένα μειονεκτήματα που προκλήθηκαν από την υπολογιστικά εντατική κρυπτογραφική διαδικασία και την αδυναμία χρήσης έξυπνων συμβάσεων.
Η δεύτερη παραλλαγή, το Optimistic Rollup, επιχειρεί να εξαλείψει την ανάγκη για αποδείξεις μηδενικής γνώσης αλλάζοντας την αρχή της συναίνεσης. Στην ουσία, αντί να επαληθεύει κάθε συναλλαγή, το δίκτυο υποθέτει ότι όλες είναι σωστές, κάνοντας τους χρήστες να παρεμβαίνουν μόνο εάν βλέπουν μια λανθασμένη συναλλαγή, υποβάλλοντας μια «απόδειξη απάτης».
Σχετικά: Ο Vitalik Buterin αποκαλύπτει τον χάρτη πορείας του Ethereum 2.0 στο Cointelegraph
Ο Buterin χαρακτήρισε και τις δύο αυτές λύσεις καταπληκτικές, σημειώνοντας ότι αυτό δεν είναι απλώς κλιμάκωση πληρωμών, αλλά κλιμάκωση κάτι ισοδύναμο με την εικονική μηχανή Ethereum Η αισιοδοξία και το Arbitrum είναι οι δύο αυτόνομες ομάδες που σημειώνουν επαρκή πρόοδο στην πραγματοποίηση των αισιόδοξων συλλογών, σύμφωνα με στον Μπουτέριν.
Εν τω μεταξύ, άλλα έργα έχουν ήδη ενσωματώσει την ιδέα σε λύσεις εργασίας. Για παράδειγμα, η Loopring ξεκίνησε πρόσφατα την ανταλλαγή ZK-Rollup, η οποία θεωρητικά μπορεί να φτάσει σε απόδοση 2.500 TPS. Επιπλέον, η ομάδα Ethereum είναι αισιόδοξη όσον αφορά τη μελλοντική αποδοτικότητα των έργων συνάθροισης, καθώς αναμένεται να αυξήσει την απόδοση blockchain σε 2.500-3.000 TPS και 2.000-10.000 TPS εάν συνδυαστεί με θραύση.
Σε τι θα οδηγήσουν όλα αυτά?
Μέχρι στιγμής, οι συζητήσεις της ομάδας Ethereum για sharding, rollups και zk-SNARKs ακούγονται σαν μια σειρά λέξεων από ένα μαγικό ξόρκι. Αυτό μπορεί να οφείλεται εν μέρει στο ότι αυτοί οι όροι είναι ασαφείς για έναν καθημερινό χρήστη ή ότι κανείς δεν έχει δει ποτέ τις λύσεις στην εργασία.
Πολλά θα εξαρτηθούν από τις κυκλοφορίες του τρέχοντος έτους που μπορεί να δείχνουν πόσο ρεαλιστικές είναι οι προτάσεις για κλιμάκωση του Ethereum. Ειδικότερα, αναμένεται ότι το Ethereum 2.0 – που έχει προγραμματιστεί προσωρινά για τον Ιούλιο του τρέχοντος έτους – θα είναι πολύ ταχύτερο και πιο επεκτάσιμο.
Για να φτάσει το πλήρες εύρος ζώνης, το Ethereum μπορεί επίσης να απαιτήσει την ταυτόχρονη εφαρμογή όλων των παραπάνω λύσεων. Φαίνεται ότι δηλώσεις από προγραμματιστές όπως ο Kevin Ho από την Optimism, μια εταιρεία που εργάζεται στο Optimistic Rollup επιβεβαιώνω αυτή την υπόθεση.