Вы когда-нибудь спрашивали себя, почему блокчейн до сих пор не является частью нашей жизни? Крупные компании вкладывают деньги в исследования технологии блокчейн и внедряют его решения, умные и успешные люди говорят о DLT (технологиях распределенного реестра) как о чем-то революционном, мы слышим, что будущее децентрализовано и т.д. В то же время мы недалеко ушли от точки, в которой были много лет назад - большинство последних тенденций в Интернете, похоже, не имеют ничего общего с блокчейн, этой важнейшей новинкой. Так почему же?
Многие люди склонны связывать блокчейн исключительно с криптовалютами. Они могут сказать, что криптовалюты слишком волатильны, чтобы быть удобным средством платежа. Это утверждение игнорирует тот факт, что криптовалюты уже используются в качестве средства платежа, хотя бумажные деньги по-прежнему являются предпочтительнее. В этой статье мы сосредоточимся на другом серьезном недостатке технологии блокчейн - плохая масштабируемость. В течение многих лет ведущие умы отрасли работают над поиском решения, позволяющего сделать сети на основе блокчейн способными обрабатывать тысячи или даже миллионы транзакций в секунду. Блокчейн не станет обычной повседневной технологией, используемой по всему миру, пока проблема масштабируемости не будет решена.
В этой статье мы объясним, почему значение высокой скорости транзакций чрезвычайно важно, и перечислим несколько решений, направленных на увеличение скорости. Мы поговорим о Segregated Witness, Lightning Network и инновационных согласованных протоколах, которые повышают масштабируемость, а также упомянем решения, разработанные для отдельных криптовалютных платформ (на примере Freewallet ) , и узнаем, что такое пакетирование транзакций и как оно может помочь сделать транзакции быстрее и дешевле. Однако самой первой темой является скорость транзакции, ее важность и проблемы, связанные с повышением этой скорости.
Скорость транзакции
Высокая масштабируемость определенной цепочки блоков означает, что сеть имеет высокую скорость транзакций. Это позволяет различным учетным записям обмениваться данными между собой быстро или даже мгновенно, независимо от загрузки сети. Для этого требуется быстрое подтверждение транзакций в сети.
Скорость транзакции зависит от следующих четырех параметров: таких фиксированных значений, как время и размер блока, и двух непостоянных параметров: нагрузка на сеть и плата за транзакцию.
- Размер блока является константой, установленной создателями блокчейна. Этот размер определяет, сколько данных может содержаться в одном блоке. Например, размер блока Bitcoin не может превышать 1 МБ, хотя при реализации SegWit и Lightning Network этот параметр может достигать 2-4 МБ.
- Время блока (которое иногда путают со скоростью транзакции) - это еще одна константа, означающая фиксированный период времени, необходимый для создания нового блока. В блокчейне Bitcoin новый блок появляется каждые 10 минут, в то время как разработчики Litecoin снизили этот показатель до 2,5 минут.
- Нагрузка сети (или трафик) обозначает количество активных узлов, обменивающихся транзакциями в данный момент времени. Чем больше число активных пользователей, тем больше нагрузка. Понятно, что это отрицательно влияет на скорость транзакции.
- Плата за транзакцию на большинстве платформ блокчейна определяет приоритет транзакции. Чем выше плата, тем выше приоритет.
Все эти факторы в совокупности влияют на скорость каждой транзакции. Завершение транзакции занимает от нескольких минут до нескольких месяцев. Такая неопределенность и волатильность в скорости транзакций делают услуги блокчейна неэффективными для использования более широкой аудиторией. В периоды пиковой нагрузки на сеть платформы замедляются и страдают тысячи людей (однажды блокчейн Ethereum, жизненно важный для тысяч компаний, потерял 20% своей скорости из-за вирусной популярности игры CryptoKitties, построенной на базе платформы Ethereum). Такая ситуация не подходит людям, живущим в 2021 году, когда скорость Интернета достаточно высока, чтобы забыть о таких проблемах при использовании централизованных платформ.
Вот почему все (в информационном поле блокчейн) говорят о пропускной способности (количество транзакций в секунду). Платформам блокчейна предстоит проделать большую работу, поскольку Visa способна обрабатывать до 24 000 транзакций в секунду, PayPal выполняет только 193 транзакции в секунду, а биткойн обрабатывает около 7 транзакций в секунду.
Конечно, мы не можем судить о скорости транзакций всех платформ на основе блокчейн, рассматривая достижения сети Bitcoin, поскольку она является одной из самых медленных в отрасли. Ethereum способен обрабатывать 20 транзакций в секунду, Ripple намного быстрее, чем PayPal, примерно с 1,5 тыс. транзакций в секунду, но все же... Нужно много работы, чтобы вывести эти платформы на новый уровень и сделать их более привлекательными для широкой публики, чем банки. Более того, многие разработчики из индустрии блокчейн говорят, что их платформы имеют потенциал для демонстрации такой масштабируемости, которая позволит обрабатывать тысячи, миллионы или даже бесконечное количество транзакций в секунду. Давайте взглянем на обсуждаемые в этой области решения и не забудем упомянуть примеры платформ, которые уже обрабатывают транзакции быстро или стабильно.
Решения и примеры
На первый взгляд, решение кажется очевидным. Скорость становится выше, когда размер блока увеличивается, а время блока уменьшается. Но, как обычно, самое сложное кроется в деталях. Если время блока короткое, есть вероятность, что блок не найдет свой родительский блок, не попадет в главную цепочку и в результате превратится в блок-сироту. Такие блоки являются недействительными, и транзакции в таких блоках отбрасываются, несмотря на подтверждение. Bitcoin имеет большое время блокирования (10 минут), но, с другой стороны, в сети Bitcoin не было ни одного потерянного блока за последние десять лет.
Небольшой размер блока важен для защиты сетей от атак DDoS. Спам с блоками 1 МБ не так опасен, как спам с блоками 100 МБ. Вот почему увеличение размера блока - это всегда риск. Обратите внимание, что все это время Bitcoin был безопасной платформой с его начальным размером блока и временем блока. Кроме того, он был медленным и остается медленным.
К счастью, было найдено решение для ускорения работы сети Bitcoin. Благодаря реализации так называемой сети Lightning разработчики надеются решить проблему масштабируемости самой первой криптовалюты. Операции должны быть мгновенными и дешевыми (или даже бесплатными). Сеть Lightning стала возможной после активации протокола Segregated Witness (SegWit), который позволяет увеличивать размер блока без инвазивных изменений в структуре сети. SegWit был активирован еще в 2017 году, но Lightning Network все еще находится в стадии разработки и имеет много проблем. Более того, некоторые исследователи предупреждают, что внедрение Lightning Network приведет к опасной централизации сети Bitcoin.
Другое решение - объединение небольших транзакций в одну транзакцию. Это уменьшит размер участвующих транзакций, поэтому каждый блок будет содержать больше платежей. Лишь небольшой процент веса транзакции относится к сумме отправленных денег. Таким образом, объединение нескольких сумм в одну уменьшает сборы и экономит много места для других транзакций в одном блоке. Хотя решение довольно элегантное, очевидно, что оно не изменит правила игры. Тем не менее, пакетные транзакции стали обычным явлением для криптовалютных бирж, которые зависят от высокой пропускной способности, позволяющей трейдерам выполнять транзакции вовремя. Наиболее серьезная проблема с этим решением состоит в том, что нельзя выполнять пакетные транзакции из разных кошельков. Метод работает только в том случае, если один человек / учреждение отправляет деньги нескольким получателям одновременно. Кроме того, как и Lightning Network, этот метод подходит только для Bitcoin и валют на основе Bitcoin.
Помимо популярных консенсусных протоколов, таких как Proof-of-Work или Proof-of-Stake, существуют платформы с более экзотическими механизмами, допускающими большее количество транзакций в секунду, например Freewallet .
Было бы ошибочным думать, что только разработчики блокчейн и экосистем изменяют скорость транзакций. Время от времени, небольшие платформы, занимающиеся обменом монет, также предлагают свои решения. Например, совместными усилиями Freewallet и Changelly предоставили своим пользователям возможность быстрых обменных операций. Как сообщается, в худшем случае они обрабатываются за 3 минуты. Кроме того, компании заявляют, что эта услуга обеспечивает более высокую конфиденциальность транзакций. Мы не будем вдаваться в подробности архитектуры сервиса здесь и только отметим, что возможные недостатки этой функции заключаются в том, что она ограничена количеством поддерживаемых 54 монет (несколько токенов ERC20, BTC, USDT, LTC, DOGE и т.д.) и зависимостью от централизованных платформ.
Вывод
На данный момент, к сожалению, большинство существующих масштабируемых решений страдают от снижения децентрализации и, следовательно, безопасности. Нам нужны решения, которые не скомпрометируют децентрализацию, поскольку это одна из главных характеристик блокчейна, которая придает ему революционный потенциал.
Как только проблема масштабируемости будет решена, человечество получит возможность изменить способ глобального и локального взаимодействия во многих сферах, поскольку блокчейн сделает многие сложные вещи более прозрачными и простыми и устранит необходимость зависеть от доверия, поскольку мошенничество будет невозможно или слишком дорого. Вот почему мы должны внимательно следить за обсуждением масштабируемости, поскольку это один из последних барьеров, отделяющих нас от будущего. Для всех, кто хочет оставаться в курсе актуальных технологий, Lightning Network, SegWit, пакетирования транзакций, сегментирования и многих других решений проблемы масштабируемости (включая те, которые не упомянуты в этой статье), это важные знания.