Як бокові ланцюги та платіжні канали зменшують перевантаження у криптовалютних мережах

Вступ

Уявіть, що ви користуєтеся інтернетом у себе вдома, і з’єднання поділяють четверо користувачів. Поки все гаразд. Але якщо приєднається п’ятий користувач, ви можете відчути, що перегляд сторінок став повільнішим. Чим більше користувачів підключено до мережі, тим повільніше вона працює. Ви можете заблокувати кількох користувачів через інтерфейс керування, але це неможливо зробити при масштабах глобального інтернету. Оскільки блокчейн-мережі також працюють через інтернет, вони стикаються з проблемою масштабованості. З розвитком технологій блокчейн активно обговорюють питання масштабованості, сайдчейнів і платіжних каналів на платформах, де існує користувацька аудиторія.

Що таке масштабованість, сайдчейни та платіжні канали?

Будь-який студент у сфері криптовалют має бути знайомий із трьома поняттями, які часто використовують інфлюенсери у соцмережах. Перше з них — масштабованість — це здатність блокчейн-мережі обробляти зростаючу кількість транзакцій без зниження швидкості. Сайдчейн — це рішення для масштабованості у вигляді незалежного блокчейну, який забезпечує двонапрямний рух активів для зменшення навантаження на основний блокчейн.

Як рішення для масштабованості поза лінією, платіжний канал використовує смарт-контракт, щоб дозволити користувачам здійснювати транзакції без публікації їх у блокчейн. Це досягається за допомогою програмного договору між двома учасниками. Такі рішення спрямовані на запобігання заторам у мережі та підвищення швидкості.

Перші блокчейни мали дуже повільну швидкість і серйозні затори, що не було привабливим для нових користувачів. Сайдчейни з’явилися як додаткові смуги на дуже завантаженій автомагістралі. Вони перенаправляли значну частину транзакцій і робили систему більш плавною. Платіжні канали можна порівняти з можливістю для інвестора закрити угоду купівлі-продажу, навіть кілька разів, і внести остаточний результат у ланцюг, зменшуючи навантаження на основний реєстр.

Чому масштабованість блокчейну стала великою проблемою

Піонерські блокчейни, такі як Bitcoin, були створені з навмисно обмеженим дизайном. Коли пропонується нова транзакція, правила консенсусу вимагають, щоб якомога більше вузлів її перевірили. Хоча немає жорсткого мінімального ліміту кількості вузлів, дані показують, що транзакція вважається валідною, якщо її підтверджують шість інших транзакцій. Цей механізм широкого консенсусу потребує великої мережі користувачів, що швидко призводить до перевантаження системи. Спочатку цей дизайн був спрямований на безпеку та стабільність, але з ростом популярності почав створювати перешкоди.

Потреба у масштабованості особливо відчутна, коли кожен повний вузол має зберігати актуальну копію блокчейну, що є дуже складним завданням. Це питання зберігання та синхронізації гальмує розвиток мережі. Саме децентралізація може постраждати, якщо розмір блоків стане надто великим, оскільки нові, менші вузли важко зберігати та синхронізувати.

Як працюють сайдчейни

Як вже згадувалося, сайдчейни — це незалежні блокчейни з власними правилами безпеки та механізмами консенсусу. Їхня мета — полегшити роботу основних блокчейнів, до яких вони прив’язані. Механізм прив’язки (пег) завжди двонапрямний, щоб забезпечити рух активів туди і назад між основним блокчейном і сайдчейном. Це рішення для масштабованості дозволяє розробникам створювати швидші, більш ефективні та спеціалізовані системи без зміни оригінального блокчейну.

Робота сайдчейнів досить проста. Ви блокуватєте свої монети на основному ланцюгу і отримуєте нові монети, випущені на сайдчейні, що мають ту саму цінність. Коли ви використовуєте монети на сайдчейні і завершуєте операцію, ви або згоряєте ці монети, або блокуватєте їх на сайдчейні, щоб розблокувати свої активи у основному ланцюгу. Згоряння або розблокування залежить від умов смарт-контракту на сайдчейні.

Головна перевага створення сайдчейна — це те, що його транзакції не займають місця у основній системі. Відповідно, основний ланцюг не перевантажується, і збори не зростають. Крім того, будь-яка помилка, злом або атака на основний блокчейн не впливає на роботу сайдчейна.

Як працюють платіжні канали на практиці

Крім сайдчейнів, користувачі можуть використовувати платіжні канали як рішення для масштабованості. Це передбачає вихід із лінії та розрахунок транзакцій за допомогою смарт-контракту і мульти-підписного гаманця. Фонди з таких гаманців не можна переміщати, доки всі учасники не підпишуть транзакцію. Наприклад, користувачі A і B вирішують переказати 200 $ETH на мульти-підписний гаманець. Вони можуть володіти цими коштами у рівних частках або за взаємною домовленістю. Якщо вони хочуть змінити правила володіння, перераспределивши кількість $ETH, мульти-підписні гаманці дозволяють зробити це за допомогою криптографічних правил і спеціально розроблених скриптів.

У мережах, таких як Lightning Network, маршрутизація платежів дозволяє користувачам здійснювати транзакції з людьми, з якими вони не мають прямого зв’язку, через посередників. Такі мережі формують складні мережі, що підтримують швидкі глобальні платежі.

Переваги платіжних каналів для щоденних транзакцій

Платіжні канали значно підвищують швидкість транзакцій, обробляючи платежі поза лінією. Дослідження показують, що системи на основі каналів можуть досягати майже миттєвого розрахунку та дуже низьких комісій у порівнянні з традиційними транзакціями у блокчейні. Це робить мікроплатежі та часті перекази економічно вигідними.

Ще одна перевага — конфіденційність. Оскільки у блокчейні з’являються лише відкриття та закриття балансу, окремі транзакції залишаються конфіденційними між учасниками. Платіжні канали також зменшують навантаження на мережу, дозволяючи основному блокчейну зосередитися на остаточних розрахунках, а не обробляти кожну дрібну транзакцію.

Обмеження та ризики сайдчейнів і платіжних каналів

Попри свої переваги, сайдчейни можуть мати компроміси між масштабованістю та децентралізацією. Деякі сайдчейни використовують менші групи валідаторів або інші моделі безпеки, що може створювати ризики, якщо їх неправильно керувати. Користувачі повинні довіряти механізмам переміщення активів між ланцюгами.

Платіжні канали також мають свої виклики, такі як обмеження ліквідності та складність управління каналами. Фонди мають залишатися заблокованими під час використання, а учасники — контролювати активність, щоб запобігти шахрайству. Дослідники продовжують працювати над покращеннями, що балансуватимуть безпеку та зручність у поза лінійних мережах.

Висновок

Зі зростанням популярності блокчейну масштабованість залишається одним із найважливіших викликів для довгострокового успіху. Сайдчейни та платіжні канали пропонують практичні рішення, зменшуючи затори, знижуючи комісії та підвищуючи швидкість транзакцій без шкоди для основної безпеки мереж. Хоч кожен підхід має свої обмеження, їхнє спільне застосування відіграє важливу роль у підвищенні ефективності та зручності систем блокчейн. В кінцевому підсумку ці технології наближають децентралізовані мережі до реального застосування, підтримуючи швидші, дешевші та масштабовані цифрові транзакції.