Vad är skalbarhet i Blockchain? En enkel förklaring

I takt med att fler individer och organisationer använder blockchain-teknik har skalbarhet blivit mer framträdande. Du har förmodligen stött på den här termen som kryptoindustrins största problem.

Men vad exakt betyder "skalbarhet", särskilt när det gäller blockchain-teknik, och varför spelar det så stor roll?

Vad är Blockchain-skalbarhet?

"Skalbarhet" syftar på förmågan hos ett system eller en process att fortsätta fungera trots förändringar i volym eller skala. På liknande sätt hänvisar blockkedjeskalbarhet till förmågan hos ett blockkedjeprotokoll att fortsätta fungera optimalt – utan ökade kostnader – när det finns fler transaktioner, data och användare.

Vitalik Buterin föreslår [PDF] att blockchain-protokoll strävar efter att vara decentraliserade, säkra och skalbara, men de uppnår bara två av dessa egenskaper. Och den mest offrade funktionen är skalbarhet.

När en blockkedja inte är skalbar, behandlar den transaktioner långsamt, vilket kan leda till överbelastning av nätverket (betalningseftersläpning) och högre avgifter. Samtidigt kan en skalbar blockkedja hantera en hög volym transaktioner per sekund (TPS) utan att minska säkerhet, användarupplevelse och avgifter eller beslutsfattande (nå en konsensus med ett stort nätverk av peer-to-peer skådespelare).

Tre nyckelmått bestämmer ett blockchain-protokolls skalbarhet:

1. Latens: Tiden det tar att sända transaktioner till nätverksnoderna och sammanställa deras svar för att nå konsensus påverkar skalbarheten. En lägre latens resulterar i ett mer skalbart nätverk.
2. Genomströmning: Ett blockkedjeprotokolls skalbarhet beror också på antalet transaktioner det kan bearbeta per sekund. En högre genomströmning resulterar i ett mer skalbart nätverk.
3. Kosta: Resurserna (beräkningskraft, bandbredd, etc.) som krävs för att köra en blockkedja avgör dess skalbarhet. Mer resurser skulle innebära högre nätverksincitament, särskilt för fler nätverksdeltagare. Om incitamenten inte står i proportion till kostnaden för deltagande, kanske det inte finns några nätverksdeltagare.

De flesta nyare blockchain-protokoll som Solana är mer skalbara än äldre protokoll som Bitcoin; dock uppnår de vanligtvis detta till priset av ett svagare säkerhetssystem eller mer centralisering.

För att blockkedjor ska stödja enorma ekonomier och användarbaser måste de vara skalbara. Människor kommer inte att anta blockchain-protokoll om de är långsamma och dyra, särskilt som det finns snabba och billiga traditionella alternativ. Det är till exempel snabbare och billigare att använda VISA för att betala för din pizza än att använda Bitcoin. Därför är vikten av skalbarhet för blockkedjor.

3 nyckelmetoder för att skala blockkedjan

Flera blockchain-protokoll har implementerat många tekniker för att förbättra latens, genomströmning och kostnad utan att offra säkerhet och decentralisering. Ingen lösning har dock kunnat lösas blockkedjetrilemmat, särskilt som ett antal av dem offrar decentralisering eller säkerhet.

Som ett resultat använder blockkedjeprotokoll vanligtvis flera lösningar för att förbättra blockkedjeskalbarheten.

Dessa tekniker kan kategoriseras i tre breda lösningar.

1. Lager 1-lösningar

Här är målet att förbättra det primära blockkedjenätverket för att hantera slitna transaktioner. Detta kan inkludera lösningar som att göra blocken större, minska transaktionstiderna eller sammanställa svar för konsensus snabbare.

Layer 1-lösningar implementeras i kedjan, med fokus på att förbättra kärnblockkedjeprotokollet utan att involvera något sekundärt ramverk. Vanligtvis görs dessa förbättringar med hjälp av en blockchain-gaffel.

Till exempel, Bitcoin aktiverat Segregated Witness (SegWit) genom en mjuk gaffel 2017. Denna förändring ökade protokollets blockstorleksgränser och transaktionseffektivitet. Senare samma år ledde en hård gaffel till skapandet av Bitcoin Cash (BCH), en alternativ blockkedja med större blockstorlekar, kortare transaktionstider och lägre transaktionsavgifter.

Ethereum blockchain slutförde också en hård gaffel 2022. Detta överförde protokollets konsensusalgoritm från bevis på arbete till bevis på insats. Det var den första fasen i att införa sharding, som Buterin tror kommer att skala nätverket ytterligare.

Blockchain skärning är en Layer 1-lösning, även om den inte kräver en gaffel. Istället handlar det om att dela upp nätverket i mindre partitioner – skärvor – för att sprida ut och förbättra transaktionsbearbetningen. Medan Ethereum ser ut att implementera sharding någon gång under 2023, Zilliqa blockkedjan har redan fyra skärvor, vilket minskar transaktionstider, minskar transaktionsavgifterna och förbättrar användarnas tillfredsställelse.

2. Lager 2 lösningar

Till skillnad från Layer 1-lösningar implementerade på kärnblockkedjeprotokollet, ökar Layer 2-lösningar blockkedjeskalbarheten genom att flytta vissa transaktioner eller processer utanför kedjan. De är sekundära ramverk – statliga kanaler och sammanslagningar – byggda på grundval av blockchain-protokollet för att hantera ökade transaktionsvolymer.

• Statliga kanaler: Med en statlig kanal kan två eller flera parter handla snabbt, utanför kedjan, samtidigt som transaktionens slutgiltighet kan avgöras i kedjan. Till exempel, Blixtnätverket fungerar ovanpå Bitcoin-blockkedjan och tillåter Bitcoin-transaktioner utanför kärnblockkedjan. Med hjälp av smarta kontrakt stängs transaktionerna av. Sedan läggs transaktionen och dess slutgiltighet till den primära blockkedjan, vilket möjliggör tvistlösning och kanalstängning. Ett annat exempel på en statlig kanal är Raiden-nätverket byggt på Ethereum.
• Rollups: Samtidigt genomför sammanslagningar – optimistisk eller noll-kunskap, till exempel – transaktioner utanför kedjan och sedan skicka in transaktionsdata eller bevis på giltighet till kärnan i blockchain-protokollet, där en konsensus kommer att vara nådde. Loopring och Aztec är bra exempel på nollkunskapsuppbyggnader, medan Arbitrium ett och optimism är exempel på optimistiska rollups.

Dessutom finns det andra skillnader mellan lager 1 och lager 2 blockkedjor.

3. Nya kedjor

Olika former av nya kedjor – sidokedjor, plasmakedjor och Validium-kedjor – kan skapas för att främja effektiv transaktionsbearbetning. Polygon är till exempel en Ethereum-sidokedja med anpassade specifikationer för att möta specifika behov, men den drar fortfarande nytta av och förlitar sig på Ethereums robusta grund.

Även om dessa lösningar ibland kallas Layer 2-lösningar, är de ganska distinkta. Layer 2-lösningar är förlängningar av deras Layer 1-motsvarighet och fungerar vanligtvis i linje med kärnblockkedjan. Däremot är sidokedjor, plasmakedjor och Validium-kedjor mer oberoende blockkedjor med kopplingar till sin Layer 1-motsvarighet. De tar vanligtvis ansvar för sin säkerhet, konsensusalgoritmer eller blockparametrar.

Ingen blockkedjeskalbarhet, ingen massadoption

Blockchain-teknik har potential att förändra världen som vi känner den. Det kommer dock inte att förändra världen om skalbarheten förblir en begränsning eftersom det inte kommer att ske någon massadoption.

Från tillgångsdigitalisering till företag som använder blockkedjeteknik för att optimera processer, är framtiden ljus för blockchain-teknik om den kan skala hållbart utan att offra decentralisering och säkerhet.