Η κατάσταση της κλίμακας Ethereum

blog 1ΕιδήσειςΑναπτυσσόμενοιΕξέτασηΕπεξήγηση BlockchainΕκδηλώσεις και ΣυνέδριαΠατήστεΕνημερωτικά δελτία

Εγγραφείτε στο newsletter μας.

Διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου

Σεβόμαστε το απόρρητό σας

Εξήγησε το HomeBlogBlockchain

Η κατάσταση της κλίμακας Ethereum

Μια συνοπτική επισκόπηση των προκλήσεων και των λύσεων για την κλιμάκωση του δικτύου Ethereum. Από ConsenSys 24 Απριλίου 2018 Δημοσιεύτηκε στις 24 Απριλίου 2018

Η γέννηση του Enterprise Ethereum το 2017

Οι προγραμματιστές Ethereum γνωρίζουν εδώ και πολύ καιρό ότι η κλιμάκωση του δικτύου είναι ένα θέμα που αξίζει συζήτηση και επένδυση. Το ζήτημα δεν ξεφύγει από την κοινότητα των προγραμματιστών, ωστόσο, μέχρι τα τέλη του 2017, όταν μια αποκεντρωμένη εφαρμογή (dApp) με το όνομα CryptoKitties προσέλκυσε τόση κίνηση και άρχισε να επιβραδύνει το δίκτυο. Εκτός από την καθυστέρηση δικτύου, η τιμή του φυσικού αερίου – η χρέωση που απαιτείται για την εκτέλεση κάθε λειτουργίας στο πλαίσιο μιας σύμβασης στο blockchain Ethereum – αυξήθηκε καθώς οι χρήστες ανταγωνίστηκαν για την επικύρωση των συναλλαγών τους.

Παρόλο που η ιστορία έχει πλέον αναφερθεί και εξαντληθεί, η κατάσταση των CryptoKitties αποκάλυψε ότι το Ethereum στην τρέχουσα κατάστασή του ενδέχεται να μην είναι προετοιμασμένο για τον όγκο της κυκλοφορίας που θα συνοδεύει την κυκλοφορία ενός επιτυχημένου dApp. Οι χαμηλές ταχύτητες και το ασταθές κόστος χρήσης οδηγούν τους ανθρώπους μακριά από πλατφόρμες και εφαρμογές. Οι προγραμματιστές DApp χρεώνουν μπροστά για να κυκλοφορήσουν την πρώτη ευρέως υιοθετημένη εφαρμογή, επομένως οι προγραμματιστές Ethereum πρέπει να συνεχίσουν να εργάζονται για να κλιμακώσουν το blockchain.

Το «Trilemma»

Μια θεωρία της τεχνολογίας blockchain είναι ότι ένα δίκτυο μπορεί να υποστηρίξει μόνο δύο από τα ακόλουθα: ασφάλεια, αποκέντρωση και επεκτασιμότητα. Αυτό το «τρίλημμα» – όπως έχει γίνει γνωστό – ήταν η πρόκληση των προγραμματιστών Ethereum καθώς επιδιώκουν να διατηρήσουν τις βασικές αρχές του blockchain (αποκέντρωση και ασφάλεια), ενώ το κλιμακώνουν για ευρεία υιοθέτηση και εφαρμογή. Μερικές από τις πιο άμεσες διορθώσεις για επεκτασιμότητα, για παράδειγμα, επηρεάζουν σοβαρά την ασφάλεια ή την αποκέντρωση:

  1. Η χρήση του altcoins είναι μια θεωρητική λύση σε θέματα κλιμάκωσης. Η επιλογή είναι να εγκαταλείψουμε την ιδέα ενός blockchain από το οποίο πραγματοποιούνται όλες οι συναλλαγές και, αντί αυτού, να υιοθετήσουμε ένα μοντέλο όπου συνυπάρχουν πολλά altcoins, τα οποία λειτουργούν σε ξεχωριστά blockchain. Η μειωμένη κίνηση ανά μπλοκ θα επέτρεπε σε αυτόν τον αστερισμό των μπλοκ αλυσίδων να κλιμακωθεί. Ωστόσο, με λιγότερους κόμβους που ενεργούν σε κάθε blockchain, κάθε blockchain είναι πιο ευαίσθητο σε επιθέσεις και κακόβουλους χρήστες. Η χρήση altcoins, συνεπώς, διατηρεί την αποκέντρωση και βελτιώνει την επεκτασιμότητα, αλλά επηρεάζει σοβαρά την ασφάλεια.
  2. Αύξηση μεγέθους μπλοκ είναι μια άλλη θεωρητική λύση σε θέματα κλιμάκωσης. Εάν η κοινότητα Ethereum ψήφισε να αυξήσει το μέγεθος κάθε μπλοκ, όλοι οι κόμβοι θα μπορούσαν να εκτελέσουν όλες τις λειτουργίες, αλλά περισσότερες συναλλαγές θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν στο ίδιο χρονικό διάστημα, επομένως επιταχύνοντας το δίκτυο. Ωστόσο, με μεγαλύτερα μεγέθη μπλοκ, κάθε συναλλαγή απαιτεί περισσότερη ενέργεια και λιγότεροι και λιγότεροι κόμβοι θα μπορούν να ξοδεύουν αυτήν την ποσότητα ενέργειας. Το αποτέλεσμα θα ήταν ένα μέλλον όπου το δίκτυο συντηρείται από μια χούφτα υπερυπολογιστών με την τεράστια ισχύ επεξεργασίας που απαιτείται για την επαλήθευση κάθε μπλοκ. Το αυξημένο μέγεθος μπλοκ, επομένως, διατηρεί την ασφάλεια και βελτιώνει την επεκτασιμότητα, αλλά μειώνει σημαντικά τον τρόπο αποκέντρωσης του δικτύου.

Το κύριο μέλημα της ανάπτυξης blockchain ήταν η ασφάλεια και η αποκέντρωση. Το πρωταρχικό εμπόδιο στην επεκτασιμότητα, επομένως, είναι ότι κάθε κόμβος πρέπει να επεξεργάζεται κάθε συναλλαγή. Αν και αναμφισβήτητα ασφαλής και αποκεντρωμένη, αυτή η διαδικασία δεν επιτρέπει πολλά περιθώρια για επεκτάσιμη ανάπτυξη. Το ερώτημα λοιπόν γίνεται, πώς σχεδιάζουμε το Ethereum να είναι σε θέση να κλιμακώσει χωρίς να θέσει σε κίνδυνο την ασφάλεια και την αποκέντρωση?

Υπάρχουν τέσσερα πρωτόκολλα ανάπτυξης που θα αντιμετωπίσουν τα ζητήματα επεκτασιμότητας. Το Sharding, το Plasma και το Raiden προτάθηκαν ειδικά για να βοηθήσουν την κλίμακα Ethereum. Το τέταρτο πρωτόκολλο, το Casper, είναι πολύ πιο ευρύ πεδίο εφαρμογής, αλλά θα έχει επιπτώσεις κλιμάκωσης πάνω από πολλά άλλα.

Σκάρνοντας

Το Sharding είναι μια μέθοδος κλιμάκωσης που διατηρεί όλες τις συναλλαγές στο αρχικό blockchain, επομένως γνωστή ως λύση «on-chain». Το Sharding αντιμετωπίζει το ζήτημα ότι όλες οι συναλλαγές στο Ethereum είναι διαδοχικές, καθώς κάθε κόμβος πρέπει να επεξεργάζεται κάθε συναλλαγή. Η θραύση επιτρέπει τη λειτουργία ταυτόχρονα μεταξύ τους, αυξάνοντας έτσι τον αριθμό των συναλλαγών ανά δευτερόλεπτο που μπορεί να επεξεργαστεί το συνολικό blockchain. Με το sharding, το δίκτυο Ethereum χωρίζεται σε πολλές ομάδες κόμβων. Κάθε μία από αυτές τις ομάδες είναι θραύσμα και κάθε θραύσμα επεξεργάζεται όλες τις συναλλαγές που πραγματοποιούνται εντός αυτής της ομάδας. Αυτό επιτρέπει σε όλα τα θραύσματα σε κάθε διεργασία διαφορετικές συναλλαγές ταυτόχρονα

Μέσα σε κάθε θραύσμα, ορισμένοι κόμβοι που ονομάζονται “collators” δημιουργούν τακτικά ένα “collation” ή ένα σύνολο πληροφοριών σχετικά με αυτό το θραύσμα. Κάθε ταξινόμηση περιέχει τις ακόλουθες πληροφορίες:


  1. Πληροφορίες σχετικά με το από πού προήλθε η ταξινόμηση.
  2. Πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση του θραύσματος πριν από την εφαρμογή των συναλλαγών.
  3. Πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση του θραύσματος μετά την εφαρμογή των συναλλαγών.
  4. Ψηφιακές υπογραφές από ⅔ από τους συνεργάτες που επικυρώνουν τις πληροφορίες στη σειρά

Σε όλο το δίκτυο, οι ταξινομήσεις από κάθε θραύσμα συγκεντρώνονται σε ένα μόνο μπλοκ και προστίθενται στο blockchain Ethereum. Το Sharding, επομένως, επιτρέπει σε αυτές τις ομάδες κόμβων να επεξεργάζονται και να επαληθεύουν συναλλαγές, ενώ οι μόνες πληροφορίες που προστίθενται στο blockchain είναι οι αραιωμένες πληροφορίες που βρίσκονται σε ταξινομήσεις. Εάν, για παράδειγμα, υπάρχουν δέκα θραύσματα και κάθε θραύσμα επεξεργάζεται πέντε συναλλαγές, τότε το επόμενο μπλοκ θα περιλαμβάνει μια εγγραφή πενήντα συναλλαγών στο blockchain, και όχι μόνο σε λίγες που είχε εκτελέσει διαδοχικές συναλλαγές.

Δύο ζητήματα προκύπτουν με τη θραύση. Πρώτον, κάθε θραύσμα πρέπει να περιέχει αρκετούς κόμβους για να εξασφαλίσει την ασφάλεια του δικτύου. Εάν ένα θραύσμα περιέχει πολύ λίγους κόμβους, ⅔ από τους συνεργάτες θα μπορούσαν να τεθούν σε κίνδυνο και να αρχίσουν κακόβουλα. Δεύτερον, δεν υπάρχει εύκολος τρόπος για να επεξεργαστείτε μια συναλλαγή που πραγματοποιείται μεταξύ δύο θραυσμάτων αντί ενός μόνο (ένα ζήτημα που δεν υπάρχει με ένα, ολόκληρο blockchain). Η τρέχουσα μέθοδος απαιτεί μια δυσκίνητη σειρά αποδείξεων και αποδείξεων.

Πλάσμα αίματος

Το πλάσμα είναι μια άλλη μέθοδος κλιμάκωσης που επεξεργάζεται συναλλαγές “εκτός αλυσίδας”, δηλαδή όχι στην κύρια μπλοκ Ethereum. Το πλάσμα επιτρέπει σε πολλές μπλοκ αλυσίδες (που ονομάζονται «παιδικές αλυσίδες») να προέρχονται από την αρχική μπλοκ αλυσίδας (που ονομάζεται «ριζική αλυσίδα»). Κάθε θυγατρική αλυσίδα, επομένως, μπορεί να επεξεργαστεί και να διατηρήσει τα δικά της αρχεία συναλλαγών, ενώ βασίζεται στην υποκείμενη ασφάλεια της ριζικής αλυσίδας. Με το Plasma, η ριζική αλυσίδα είναι ο παγκόσμιος ενισχυτής του υπολογισμού που συμβαίνει σε όλες τις θυγατρικές αλυσίδες. Η ριζική αλυσίδα, ωστόσο, πρέπει να υπολογιστεί μόνο εάν προκύψει διαφορά σε μια από τις θυγατρικές αλυσίδες. Αυτή η μέθοδος επιτρέπει σε ένα ολόκληρο δίκτυο θυγατρικών αλυσίδων να διαιρέσει όλες τις συναλλαγές στο blockchain προκειμένου να βελτιστοποιηθεί καλύτερα η ταχύτητα και η απόδοση. Εάν οι κόμβοι μιας θυγατρικής αλυσίδας επιθυμούν, μπορούν να υποβάλουν μια συναλλαγή εξόδου και να εξαγάγουν ένα αρχείο των συναλλαγών τους στην ριζική αλυσίδα.

Αυτή η μέθοδος έχει μια ιδιαίτερη ισχύ. Κάθε αλυσίδα πλάσματος μπορεί να έχει τις δικές της ιδιότητες και ένα σύνολο προτύπων. Αυτό σημαίνει ότι διαφορετικές θυγατρικές αλυσίδες μπορούν να υποστηρίξουν συναλλαγές με διαφορετικές απαιτήσεις (δηλ. Απόρρητο), ενώ όλες εξακολουθούν να συμβαίνουν εντός του ίδιου, ασφαλούς οικοσυστήματος.

Raiden

Το Raiden είναι μια άλλη λύση κλιμάκωσης εκτός αλυσίδας που επιτρέπει στους κόμβους να διατηρούν ένα αρχείο μεταξύ τους χωρίς να απαιτείται η ριζική αλυσίδα να επαληθεύει κάθε συναλλαγή. Δύο κόμβοι μπορούν να ανοίξουν ένα «κανάλι κατάστασης» μεταξύ τους, το οποίο είναι ένα αμφίδρομο κανάλι μεταξύ των χρηστών. Τα “Μηνύματα” – με τη μορφή συναλλαγών – εμφανίζονται μεταξύ των δύο κόμβων και υπογράφονται από κάθε συμβαλλόμενο μέρος για να διασφαλιστεί η αμετάβλητη. Το Raiden είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για πληρωμές που είναι συχνές και αναμενόμενες – δηλαδή ένας χρήστης που γνωρίζει ότι θα πληρώνει μια εταιρεία 10 $ την εβδομάδα για μια υπηρεσία ή ένας χρήστης που γνωρίζει ότι θα ξοδεύει χρήματα στο τοπικό μανάβικο τακτικά. Με τις συναλλαγές που καταγράφονται και επαληθεύονται μεταξύ αυτών των δύο κόμβων αντί για κάθε μπλοκ, η ριζική αλυσίδα απαλλάσσεται από ένα τεράστιο ποσό κίνησης. Ανά πάσα στιγμή, οποιοσδήποτε συμμετέχων σε ένα κανάλι κατάστασης μπορεί να επιλέξει να κλείσει τη συναλλαγή και το καθαρό αποτέλεσμα όλων των συναλλαγών εξάγεται στο root blockchain και περιλαμβάνεται στο επόμενο μπλοκ. Αυτό σημαίνει ότι μετά από ένα χρόνο εγγραφής στην υπηρεσία $ 10 / εβδομάδα, ο χρήστης θα μπορούσε να έχει το μπλοκ να επαληθεύσει μια συναλλαγή 520 $ αντί για 52 ξεχωριστές συναλλαγές 10 $.

Η λύση Raiden συνοδεύεται από μία βασική προειδοποίηση και ένα πρωταρχικό όφελος. Η προειδοποίηση είναι ότι οι κόμβοι μπορούν να επικοινωνούν μόνο με τους «γείτονες» τους – πράγμα που σημαίνει ότι εάν ο κόμβος Α και ο κόμβος Β έχουν ανοιχτό ένα κανάλι κατάστασης και ο κόμβος Β και ο κόμβος Γ έχουν ανοιχτό ένα κανάλι δήλωσης, ο κόμβος Α δεν μπορεί να στείλει χρήματα απευθείας στον κόμβο Γ. Ωστόσο, οι συναλλαγές μπορούν να προωθηθούν μέσω καναλιών με τέτοιο τρόπο ώστε να μην μπορούν να κλαπούν ή να κλειδωθούν. Ο κόμβος Α θα μπορούσε να στείλει μια συναλλαγή στον κόμβο Γ χρησιμοποιώντας τον κόμβο Β ως ενδιάμεσο με τέτοιο τρόπο ώστε ο κόμβος Β να μην μπορούσε ενδεχομένως να κλέψει τα χρήματα. Ως πρωταρχικό όφελος, η Raiden μειώνει δραστικά τις τιμές του φυσικού αερίου για κάθε συναλλαγή. Οι συναλλαγές που συμβαίνουν εκτός αλυσίδας μεταξύ κόμβων απαιτούν λιγότερο αέριο για επεξεργασία από τις συναλλαγές που συμβαίνουν στην ριζική αλυσίδα.

Κάσπερ

Το Casper είναι ένα πρωτόκολλο με το οποίο το τρέχον μοντέλο Proof of Work (PoW) της Ethereum θα αλλάξει σε Proof of Stake (PoS). Με το PoW, οι ανθρακωρύχοι πρέπει επί του παρόντος να δαπανήσουν ενέργεια για να λύσουν μια κρυπτογραφική εξίσωση και να εξορύξουν ένα μπλοκ. Ανταμοιβάζονται εάν λύσουν την εξίσωση, αλλά η διαδικασία απαιτεί τεράστια ενέργεια (και θα συνεχίσει να απαιτεί όλο και περισσότερο). Αυτό είναι δαπανηρό και δεν είναι ενεργειακά αποδοτικό, προς το παρόν κοστίζει 1,2 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ / έτος για τη διατήρηση του μοντέλου PoW.

Στο PoS, οι “επικυρωτές” αντικαθιστούν τους ανθρακωρύχους και “επικυρώνουν” (αντί για το δικό μου) μπλοκ στο blockchain. Αντί να ξοδεύουν ενέργεια σε ένα συγκεκριμένο μπλοκ, οι επικυρωτές ποντάρουν τα χρήματά τους σε ένα συγκεκριμένο μπλοκ. Το μπλοκ που έχει τα περισσότερα χρήματα στοιχηματισμένο σε αυτό επαληθεύεται και προστίθεται στο blockchain. Ουσιαστικά, οι επικυρωτές «στοιχηματίζουν» ότι ένα συγκεκριμένο μπλοκ θα προστεθεί στην αλυσίδα κλειδώνοντας τα χρήματά τους σε ένα συμβόλαιο μέχρι να προστεθεί το επόμενο μπλοκ. Θα ανταμειφθούν εάν τοποθετήσουν το στοίχημά τους στο σωστό μπλοκ. Χάνουν τα χρήματά τους εάν ενεργούν κακόβουλα προσπαθώντας να επικυρώσουν ένα μπλοκ με λανθασμένες ή κατεστραμμένες πληροφορίες.

Εννοιολογικά, αυτή η αλλαγή θα πρέπει να προστατεύσει το blockchain από κακόβουλες επιθέσεις. Με το PoW, μια αποτυχημένη επίθεση στο blockchain κοστίζει τον χρόνο και τη δύναμη του εισβολέα. Με το PoS, μια αποτυχημένη επίθεση στο blockchain κοστίζει άμεσα τα χρήματα των χρηστών, καθώς χάνει αμέσως όλα τα χρήματα που στοιχηματίστηκαν σε λάθος μπλοκ.

Η τελική διάθεση του Casper θα προηγηθεί με δύο επαναλήψεις του πρωτοκόλλου: Casper FFG και Casper CBC. Αυτές οι επαναλήψεις θα αναπτυχθούν στο Ethereum για να δοκιμάσουν το PoS στο δίκτυο και να εντοπίσουν πιθανά προβλήματα πριν από την πλήρη αλλαγή.

Casper FFG

Το Casper FFG (Friendly Finality Gadget) θα είναι η πρώτη επανάληψη του Casper, πιθανότατα κυκλοφόρησε στο επόμενο σκληρό πιρούνι του Ethereum, Κωνσταντινούπολη. Στο Casper FFG, τα μπλοκ εξορύσσονται ακόμη με PoW. Ωστόσο, κάθε πενήντα μπλοκ, οι επικυρωτές μπαίνουν στη δοκιμή του μηχανισμού PoS. Αυτό το «σημείο ελέγχου» χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο PoS για να αξιολογήσει και να επιβεβαιώσει το αμετάκλητο. Τελικότητα σημαίνει ότι μια λειτουργία είναι πλήρης και εντελώς αμετάβλητη. Στο FFG, οι επικυρωτές ποντάρουν κεφάλαια για την οριστικοποίηση των προηγούμενων πενήντα μπλοκ στην αλυσίδα.

Casper CBC

Το Casper CBC (Correct-by-Construction) θα είναι η δεύτερη επανάληψη του Casper. Συνήθως, ένα πρωτόκολλο καθορίζεται επίσημα και στη συνέχεια αποδεικνύεται ότι ικανοποιεί όλες τις δεδομένες ιδιότητες. Με το CBC, το πρωτόκολλο PoS καθορίζεται μόνο εν μέρει και, στη συνέχεια, βελτιώνεται περαιτέρω προκειμένου να ικανοποιηθούν οι ιδιότητες που επρόκειτο να ακολουθήσει. Ουσιαστικά, αντί να ορίζεται πλήρως από την αρχή, το πρωτόκολλο παράγεται ενεργά και συνεχώς. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της εφαρμογής μιας απόδειξης που είναι γνωστή ως «ιδανικός αντίπαλος», η οποία είναι σε θέση να προκαλέσει εξαιρέσεις, σφάλματα και μελλοντικές αποτυχίες του πρωτοκόλλου.

Το τελικό πρωτόκολλο Casper πιθανότατα θα αναπτυχθεί με μαθήματα τόσο από το FFG όσο και από την CBC. Το πρωτόκολλο έχει πολύ ευρύτερο πεδίο εφαρμογής από την απλή επεκτασιμότητα, συμπεριλαμβανομένων βελτιώσεων ενέργειας και ασφάλειας. Λιγότερη ενέργεια ανά κόμβο που απαιτείται για την προσθήκη ενός μπλοκ στην αλυσίδα, ωστόσο, σημαίνει ότι το δίκτυο θα βελτιώσει τις τρέχουσες δυσκολίες κλιμάκωσης. Αν και το Casper δεν αναπτύσσεται ειδικά για να αντιμετωπίσει ανησυχίες κλιμάκωσης, σίγουρα θα έχει θετικό αντίκτυπο στην ικανότητα του δικτύου να χειρίζεται υψηλότερη κίνηση.

Κοιτάζοντας κάτω από το δρόμο

Οι τέσσερις παραπάνω προτάσεις δεν είναι αμοιβαία αποκλειστικές – μπορούν και πιθανότατα θα εφαρμοστούν σε κάποιο βαθμό για να βοηθήσουν την κλίμακα του δικτύου Ethereum με την πάροδο του χρόνου. Η κλιμάκωση θα είναι το μυαλό για τους προγραμματιστές Ethereum το 2018. Καθώς όλο και πιο δημοφιλή dapps αναπτύσσονται και ξεκινούν, θα δούμε μια συνεχή βελτίωση των διαθέσιμων επιλογών κλιμάκωσης για να επιτρέψουμε στο Ethereum το πλήρες δυναμικό του.

Ενημερωτικό δελτίο Εγγραφείτε στο ενημερωτικό δελτίο μας για τις τελευταίες ειδήσεις Ethereum, εταιρικές λύσεις, πόρους προγραμματιστών και πολλά άλλα. Διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου Αποκλειστικό περιεχόμενοΈκθεση Ethereum Q3 2020 DeFiΚανω ΑΝΑΦΟΡΑ

Έκθεση Ethereum Q3 2020 DeFi

Έκθεση Ethereum Q2 2020 DeFiΚανω ΑΝΑΦΟΡΑ

Έκθεση Ethereum Q2 2020 DeFi

Πλήρης οδηγός για επιχειρηματικά δίκτυα BlockchainΟδηγός

Πλήρης οδηγός για επιχειρηματικά δίκτυα Blockchain

Πώς να δημιουργήσετε ένα επιτυχημένο προϊόν BlockchainΔιαδικτυακό σεμινάριο

Πώς να δημιουργήσετε ένα επιτυχημένο προϊόν Blockchain

Εισαγωγή στο TokenizationΔιαδικτυακό σεμινάριο

Εισαγωγή στο Tokenization

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
Adblock
detector
map