Повна стекова паралелізація: випуск Білої книги нового проекту EVM Layer1

Нещодавно новий проект паралельного EVM Layer1 оприлюднив Біла книга «Повний стек паралелізації», метою якого є всебічне покращення масштабованості блокчейну та надання «передбачуваної продуктивності» для децентралізованих додатків (DApps).

Прогнозована продуктивність означає надання DApp прогнозованої кількості транзакцій на секунду ( TPS ), що є критично важливим для певних бізнес-сценаріїв. DApp, розгорнуті на публічному ланцюгу, зазвичай повинні конкурувати за обчислювальні ресурси та простір для зберігання з іншими додатками. Це може призвести до підвищення вартості транзакцій та затримок під час перевантаження мережі, що серйозно обмежує розвиток DApp. Уявіть собі, якщо користувач під час використання децентралізованого програмного забезпечення для миттєвого обміну повідомленнями не може своєчасно відправляти та отримувати повідомлення через перевантаження підлеглої мережі, це буде катастрофічно для користувацького досвіду.

Щоб вирішити проблему "передбачуваної продуктивності", поширеним підходом є використання блокчейнів, спеціально призначених для конкретних застосувань, тобто аплікаційних ланцюгів. Аплікаційний ланцюг - це блокчейн, що виділяє блок-простір спеціально для конкретного застосування.

А цей новий проект інноваційно запропонував рішення "Еластичний блок простір"(Elastic Block Space, EBS). Ґрунтуючись на концепції еластичних обчислень, з протоколу динамічно налаштовується ресурс блоків відповідно до потреб DApp, надаючи незалежний розширювальний блок простір для DApp з високим попитом.

У цій статті буде представлено застосунковий ланцюг та еластичний блоковий простір, а також порівняно їхні переваги та недоліки.

Історія розвитку застосункових ланцюгів

Застосункова ланка — це блокчейн, створений для запуску одного DApp. Розробники не будують на існуючому блокчейні, а розробляють новий блокчейн з нуля за допомогою настроювальної віртуальної машини, виконуючи транзакції між користувачем і додатком. Розробники також можуть налаштувати різні елементи мережевого стеку, такі як консенсус, мережа та виконання, щоб задовольнити конкретні вимоги дизайну, вирішуючи таким чином проблеми високої завантаженості, високих витрат і фіксованих характеристик на спільній мережі.

Застосування ланцюга не є новою концепцією: біткойн може розглядатися як "цифрове золото" застосування ланцюга, Arweave може бути розглянутий як застосування ланцюга для постійного зберігання, а певний проект доступності даних може бути розглянутий як застосування ланцюга, що забезпечує доступність даних.

З 2016 року застосунковий ланцюг включає не лише єдиний блокчейн, а й багатоланкову форму, тобто екосистему, побудовану з кількох взаємопов'язаних блокчейнів. Основними представниками є певний кросчейн проект і певний проект Web3 інфраструктури тощо. Перший прагне вирішити проблему кросчейнової взаємодії блокчейнів, може швидко розробити та запустити ланцюг, спроектувавши протокол кросчейнового зв'язку; другий має на меті стати ідеальним рішенням для масштабування блокчейнів, його ланцюги в екосистемі називаються паралельними ланцюгами, що з самого початку пропагують спільну безпеку.

Наприкінці 2020 року, у зв'язку з тим, що дослідження масштабування Ethereum зосередилося на рішеннях, таких як бічні ланцюги, підмережі та Layer2 Rollups, з'явилися відповідні форми застосункових ланцюгів. Деякі проекти бічних ланцюгів, такі як Polygon, а також підмережі високопродуктивних публічних ланцюгів, реалізували підвищення загальної спроможності послуг шляхом покращення досвіду та продуктивності бічних ланцюгів або підмереж. Layer2 Rollups підтримують застосункові ланцюги у формі модульного стеку, і деякі відкриті технологічні стеки та пакети розробника проекту Polygon користуються великою популярністю серед численних проектів. Рішення Layer2 Rollups покликані підвищити пропускну спроможність і масштабованість мережі Ethereum, щоб задовольнити зростаючий попит на транзакції та забезпечити ширшу взаємодію.

Наразі вже існує безліч застосувань, побудованих на кросплатформених застосункових ланцюгах. Наприклад, одна NFT-гра запустила Ethereum-бічний ланцюг на початку 2021 року; один ігровий проект наприкінці 2021 року оголосив про перенесення з одного публічного ланцюга на підмережу високопродуктивного публічного ланцюга; одна децентралізована біржа в листопаді 2021 року запустила DeFi-застосунковий ланцюг, побудований за допомогою SDK крослінгового проекту; інша децентралізована біржа в середині 2022 року оголосила, що версія продукту V4 буде побудована за допомогою технології SDK крослінгового проекту для незалежного застосункового ланцюга; один проект інфраструктури Web3 у 2023 році запустив інфраструктурний застосунковий ланцюг для розвитку екосистеми Web3, який також містить багатий рівень комерційних протоколів.

Переваги та недоліки застосункових ланцюгів

Застосунковий ланцюг отримує повну владу над основною суверенною блокчейном, не покладаючись на базовий Layer1, що є двосічним мечем.

Переваги в основному мають три пункти:

1. Суверенітет: Додаткова ланка може вирішувати проблеми через власну систему управління, підтримувати незалежність та автономність, запобігати різного роду втручанням;

2. Продуктивність: задовольняє низькі затримки та високу пропускну здатність, забезпечуючи хороший користувацький досвід, підвищує фактичну ефективність роботи DApp;

3. Налаштовуваність: Розробники можуть налаштовувати ланцюг відповідно до потреб, навіть створювати екосистему, що забезпечує гнучкі способи еволюції.

Недоліки також є трьома пунктами:

1. Проблеми безпеки: додаткова ланка повинна сама відповідати за безпеку, включаючи оцінку кількості вузлів, підтримку механізму консенсусу, уникнення ризиків стейкінгу тощо, мережа відносно небезпечна;

2. Проблема міжланцюгової взаємодії: як незалежний ланцюг, він позбавлений взаємодії з іншими ланцюгами ( додатків ), стикається з викликами міжланцюгової взаємодії. Інтеграція міжланцюгових протоколів також може збільшити ризики;

3. Проблема витрат: необхідно додатково побудувати велику кількість інфраструктури, що потребує великих витрат і часу на реалізацію. Також включає витрати на експлуатацію та обслуговування вузлів.

Для стартапів недоліки застосункових ланцюгів мають великий вплив на функціонування їх DApp. Більшість стартап-команд важко вирішують проблеми безпеки та крос-ланцюгів, а також зупиняються через високі витрати на робочу силу, час та гроші. Проте прогнозована продуктивність є необхідною умовою для певних DApp, тому ринок терміново потребує рішень щодо прогнозованої продуктивності на рівні Layer1.

Гнучкий блоковий простір

У Web2 еластичні обчислення є поширеною моделлю хмарних обчислень, яка дозволяє системам динамічно масштабувати обчислювальну потужність, пам'ять та ресурси зберігання в залежності від потреб, не турбуючись про планування ємності та інженерний дизайн під час пікових навантажень.

Еластичний блок-простір автоматично коригує кількість транзакцій, які можуть вміститися в блоці, залежно від ступеня завантаженості мережі. Якщо блокчейн-мережа забезпечує стабільний блок-простір і гарантію TPS для транзакцій певного застосунку за допомогою еластичного обчислення, це реалізує "передбачувану продуктивність".

Деякий проект Layer2 також запропонував подібну концепцію "еластичної динамічної експансії", вважаючи, що це неминучий шлях розвитку для підтримки широкомасштабного впровадження DApp. Прогнозується, що в найближчі 1-3 роки з'являться такі технологічні розробки:

1. Перший етап: перевірка рівня горизонтального масштабування вузлів;

2. Другий етап: статичне розширення на рівні ланцюга;

3. Третя стадія: динамічне горизонтальне масштабування на рівні ланцюга.

І цей новий проект справді реалізував цю концепцію, вирішивши основну проблему першого етапу "як координувати розширення рівня валідаційних вузлів для підтримки еластичних обчислень". Коли протокол в мережі зростає, можна підписатися на еластичний блоковий простір для обробки зростання користувачів і пропускної здатності. Еластичний блоковий простір надає незалежний блоковий простір для DApps з високими вимогами до пропускної здатності транзакцій, дозволяючи розширюватися в міру зростання. По суті, блоковий простір визначає кількість даних, які можуть зберігатися в кожному блоці, що безпосередньо впливає на пропускну здатність транзакцій. Коли DApps переживають різке зростання попиту на транзакції, підписка на еластичний блоковий простір може ефективно обробляти збільшене навантаження, не впливаючи на базовий блокчейн.

Гнучкі обчислення реалізуються в рамках "реального часу" та "нереального часу", перше з яких означає розширення з відповіддю в межах хвилини, а друге - розширення з відповіддю протягом обмеженого часу. Цей проект використовує метод "нереального часу", тобто коли мережа виявляє необхідність у розширенні, вона ініціює пропозицію про розширення, і через один або кілька епох після цього вся мережа валідаційних вузлів завершує розширення і подає доказ розширення для виклику іншими валідаторами.

Гнучка схема блочного простору цього проєкту запозичила концепцію розподілених баз даних і є продовженням технології шардінгу блокчейну. З точки зору "обчислювального шардінгу" вона націлена на розширення обсягу трафіку застосувань, уникаючи проблеми "транзакцій між шарами", що забезпечує, щоб досвід розробників і користувачів не відрізнявся від попереднього. Одночасно, використовуючи "негайну гнучкість" з меншою складністю реалізації, підсилюється практичність при задоволенні реальних потреб більшості DApp.

Варто зазначити, що еластичний блок-простір, як рішення для горизонтального масштабування продуктивності блокчейна, передбачає, що "транзакції можуть бути паралелізовані". Тільки підвищивши паралельність транзакцій, потрібно масштабувати ресурси вузлів для підвищення пропускної здатності транзакцій.

Для Layer1, такого як Ethereum, проблема серіалізації транзакцій є прямим гальмом продуктивності, а розмір блоку також обмежений змінним лімітом Gas блоку ( з максимальною межою 30,000,000 gas), тому можна шукати рішення для розширення Layer2.

Для деякого високопродуктивного Layer1, хоча він підтримує паралельне виконання транзакцій, а продуктивність може бути горизонтальною масштабованою, він не може впоратися з проблемою "передбачуваної продуктивності" DApp під час пікових запитів. Цей проект реалізує рішення "місцевого ринку зборів", щоб запобігти монополізації обмеженого блочного простору окремими транзакціями з високим попитом, обмежити зростання тимчасових зборів і зменшити негативний вплив раптового піку попиту. Наприклад, під час випуску NFT, емітент швидко споживає обмеження обчислювальних одиниць кожного облікового запису (CU), після чого для обробки транзакцій у обмеженому просторі цього облікового запису необхідно підвищити пріоритетні збори.

Можна сказати, що цей новий проект реагує на сплеск попиту на транзакції завдяки рішенням з гнучкого блочного простору, розширюючи концепцію "локального ринкового збору" у певній високопродуктивній публічній мережі, що не лише забезпечує "передбачувану продуктивність" DApp, але й запобігає сплеску зборів та заторам у всій мережі, досягаючи подвійної вигоди.

Підсумок

Незалежно від того, чи це застосункова ланка, чи еластичний блоковий простір, вони в основному спрямовані на вирішення проблеми різних вимог DApp до продуктивності блокчейну, або проблеми "передбачуваної продуктивності". Обидва рішення не мають хорошого чи поганого, є лише відповідність чи невідповідність. Ці два рішення нагадують теорію "товстого протоколу" — яку запропонував Джоел Монеґро у 2016 році, навколо "як криптопротоколи повинні захоплювати ( більше цінності, ніж колективна цінність ), захоплена додатками, побудованими на їх основі."

Застосунковий ланцюг насправді є тонким протоколом, особливо коли Layer1 використовує модульну архітектуру, протокольний рівень повністю налаштований на рівень застосунку, хоча це приносить кращу механіку накопичення вартості для застосунків, але водночас призводить до високих витрат і обмеженої безпеки.

Еластичний блоковий простір насправді є товстим протоколом, що є розширенням основного рівня протоколу Layer1, ефективно знижуючи бар'єри входу для учасників з потребами у "передбачуваній продуктивності", в той же час протокол може захоплювати додаткову цінність додатків, створюючи позитивний зворотний зв'язок.