ОП Эд: многоликий сегментирования для масштабируемости Блокчейна

HashFlare

ComputerUniverse Введи промокод FW7FRUX при покупке и получи скидку 5 евро

Любой программист, который хоть раз садился построить Дапп в один момент пришлось думать о пределах, определенных действующим государственным блокчейнами, самым важным и очевидным является их ограниченную пропускную способность, т. е. количество операций, обрабатываемых в секунду. Для того, чтобы запустить Дапп, который может обрабатывать в реальном мире требования к пропускной способности, блокчейнами должны стать масштабируемым.

Один ответ на блокчейн масштабирование сегментирования. Сегментирование обещает увеличить пропускную способность путем изменения способа попасть утверждена сети. Ключевой особенностью сегментирования, что делает его уникальным среди всех (на цепи) решений масштабирование горизонтальное масштабирование, т. е. увеличивается пропускная способность как горная сеть. Эта особенность сегментирования может сделать его идеальным топливом для стимулирования быстрого внедрения технологии blockchain.

В этой статье будут кратко рассмотрены вопросы масштабирования с существующими блокчейн-платформы — только коротко, потому что большинство читателей уже должны быть знакомы с ним. Это потом будут обсуждать, как сегментирование и его различных формах может стать перспективным решением проблемы масштабирования. Также будут затронуты некоторые теоретические и практические проблемы в области сегментирования и как некоторые из этих проблем могут быть преодолены.

Проблемы Масштабируемости С Существующими Блокчейнами

Одна из самых больших проблем, что публичный блокчейн-платформы сегодня, является масштабируемость. Всех популярных платформ пытаются справиться с большим количеством операций в секунду. На самом деле, сегодня общественность Эфириума и Биткоин-сети могут обрабатывать транзакции 7-10 в секунду в среднем. Эти цифры намного ниже, чем от централизованных платежных систем, таких как Visa, которая обрабатывает около 8 000 операций в секунду в среднем.

Медленная обработка транзакций создает большую проблему, поскольку они давятся в сети, что делает его трудно использовать блокчейн для приложений, таких как платежи в режиме реального времени. Чем дольше платежа должны быть обработаны, тем более неудобным становится для конечного потребителя; это одна из основных причин, методов оплаты, таких как PayPal и карты Visa еще более привлекательной. А более сложные DApps начать полагаться на той же сети, проблемы, вызванные медленной скорости проводки только смесь.

С более технической точки зрения, все блокчейн консенсуса протоколы сложной ограничение: каждый полноценно участвовать узел в сети должен проверить каждую операцию и должны добиваться соглашения с другими узлами на нем, а это и есть составляющая технология blockchain, которая создает распределенные регистры и делает ее безопасной.

В большинстве сетей, таких как bitcoin и Эфириума, узлы осуществляемых государственным. Несмотря на децентрализованный механизм консенсуса дает некоторые важные преимущества, такие как обеспечение отказоустойчивости, безопасности, политической нейтральности и достоверности, данный метод проверки цепи происходит за счет масштабируемости. Он будет принимать все больше и больше вычислительной мощности, чтобы убедиться, что эти общественные блокчейнами, как они получают больше, и это может создать трудности в этих сетях и притормозить создание новых приложений.

Сегментирование: разделяй и властвуй

Сегментирование-это метод шкалирования, который был вдохновлен традиционной концепции сегментирования базы данных, в котором база данных разделена на несколько частей и размещены на разных серверах. В контексте публичного блокчейна, сделки нагрузку на сеть будет разделена на различные сегменты, состоящий из различных узлов сети. Как следствие, каждый узел обрабатывает лишь малую долю поступающей сделки, и это будет сделано параллельно с другими узлами в сети. Разбив сеть на сегменты приведет к более транзакций обрабатывается и проверяется одновременно. В результате, становится возможным процесс все больше и больше сделок, так как сеть постоянно растет. Это свойство также называется горизонтальное масштабирование.

Мы могли бы представить, что существующие блокчейнами работать как на оживленной трассе с одной станции пошлины, действующие только на одну будку. Результат будет такой пробки, как люди стоят в длинных очередях, чтобы пройти пропускной пункт. Внедрение сегментирования на основе блокчейн-это как добавить 15 или 20 пунктов взимания платы за проезд по шоссе. Это позволит резко повысить скорость трафика прохождения станций. Сегментирование бы сделать огромную разницу и резко повысить скорость транзакций.

Осуществление сегментирования на основе блокчейнами может иметь различные льготы для общественных блокчейнами. Во-первых, тысячи сделок или даже больше может быть обработан каждую секунду, меняется, как люди чувствуют об эффективности криптовалют, как способ оплаты. Улучшая пропускную способность транзакций будет приносить все больше и больше пользователей и приложений для децентрализованных систем, а это, в свою очередь, выступают за дальнейшее внедрение блокчейнами, делая процесс добычи более прибыльным и привлечь больше узлов к сетям общего пользования, создавая замкнутый цикл.

Кроме того, сегментирование может помочь снизить операционные издержки, поскольку обработка будет необходим для подтверждения одной операции; узлы могут взимать меньше сборов и по-прежнему будет выгодно работать. Муфта низкая стоимость с высокой возможностью обработки транзакций, общественных сетей будет становиться все более привлекательным для реальных сценариев использования. Чем больше эти позитивные тенденции сохранятся, тем более массового применения мы увидим криптовалюты и блокчейн-приложений в целом.

Стратегии Сегментирования

Это основная концепция, но есть и более детальные способы реализации стратегии сегментирования сегментирование сети, как и сделки, и государственным сегментирования. С сетью и сегментирования сделки, сети блокчейн узлов разделен на различные сегменты, каждый из сегментов формируется в процессе и достигать консенсуса по разным подгруппам сделок. Таким образом, непересекающихся подмножества операции могут быть обработаны параллельно, что существенно повышает пропускную способность транзакций на порядки.

С другой стороны, на сегодняшний мейнстрим общественного блокчейнами, бремя хранения сделок, умные контракты и различные государства несут все государственные узлы, которые могли бы сделать его чрезмерно дорогим с точки зрения требуемого дискового пространства для поддержания текущих операций в blockchain.

Один потенциальный подход, называемый государственный сегментирования, был предложен для решения этой проблемы. Суть состоит в разделении всей хранения на куски и пусть разные черепки магазине разных частей; таким образом, каждый узел несет ответственность только за организацию данных свой собственный сегмент вместо полного блокчейна государства.

Сложность Базовых Сегментирования

При всех различных форм сегментирования может быть очень интуитивным, разматывая технические подробности могут раскрыть многогранность подходов и основных проблем. Некоторые из этих задач можно легко преодолеть, а другим не совсем так. Вообще говоря, сеть и сегментирования транзакций легче сделать, когда государство сегментирования гораздо сложнее. Ниже, для различных механизмов сегментирования, мы категорически обсудить некоторые из этих проблем и насколько они реалистичны, чтобы быть преодолены.

Сеть Сегментирования

Первой и главной задачей при сегментировании является создание черепки. Механизм должны быть разработаны, чтобы определить, какие узлы находятся в каком из сегментов в защищенном режиме, чтобы избежать возможных атак со стороны того, кто получает контроль над определенным сегментом.

Лучший подход, чтобы победить противника (по крайней мере в большинстве случаев) через случайности. За счет использования случайности, это должно стать возможным для сети, чтобы случайно образец узлов образуют в черепке. Случайная выборка не позволяет вредоносным узлов с перенаселением одного сегмента.

Но, где случайности взялось? Наиболее доступным источником общественного случайности в блоках, например, Меркле корень дерева операций. В рандоме существующих в блоков публично проверяемые и (близко к) однородных случайных битов может быть извлечен из нее через случайности экстракторы.

Однако, просто иметь вероятностный механизм для назначения узлов на шард не является достаточным. Необходимо также убедиться, что сеть примет на членов в черепок. Это может быть достигнуто посредством протокола консенсуса, как доказательство работы, например.

Сегментирование Сделки

Сегментирование операция не так проста, как может показаться. Рассмотреть вопрос о введении сегментирования транзакций в Биткоин-подобной системе (без смарт-контракты), в которой состояние системы определяется с помощью UTXOs. Давайте предположим, что сеть уже состоит из черепков и Пользователь отправляет транзакцию. Сделка имеет два входа и один выход. Теперь, как эта сделка будет назначен черепком?

Наиболее интуитивный подход будет решать на шарде на основании последних несколько бит хэша транзакции. Например, если последний бит хэш-0, то операция присваивается первый осколок, то ему присваивается второй черепок (если у нас есть только два сегмента). Это позволяет осуществлять транзакции в пределах одного сегмента. Однако, если пользователь является вредоносным, он может создать другую сделку с теми же двумя входами, но другого выхода — да, дважды потратить. Вторая сделка будет иметь другой хэш и, следовательно, две сделки в разных сегментах. Затем каждый сегмент отдельно проверить полученное по сделке, а быть в неведении о двойной сделке проверяется в другом сегменте.

Для того, чтобы предотвратить двойное тратить, осколки будут иметь возможность общаться друг с другом во время проверки в процессе. В самом деле, поскольку дважды проводить сделки может приземлиться в любой черепок, указанный сегмент получив транзакцию придется общаться с любой другой шард. Время, затрачиваемое на взаимодействие, на самом деле, победить всю цель сегментирования сделки.

С другой стороны, проблемы гораздо проще решать, когда у нас есть счет-систему (без смарт-контракты). Затем каждая транзакция будет иметь адрес отправителя и затем могут быть назначены сегментирование на основе адреса отправителя. Это гарантирует, что два дважды проводят операции будут проверены в одном сегменте, и, следовательно, могут быть легко обнаружены без каких-либо кросс-осколок связи.

Государство Сегментирования

С обещаниями государства сегментирования появляются новые вызовы. По сути, государство сегментирования является самым сложным из всех сегментирования предложений.

Продолжая наш счет-ориентированная модель (давайте не будем привлекать в смарт-контракты на данный момент), в сегментированной сети, конкретным сегментом будет поддерживать только часть государства. Например, если мы имеем два черепков и только две учетные записи пользователей, говорят Алиса и Боб, соответственно, то каждый осколок будет держать баланс одного пользователя.

Представьте себе, что Алиса создает транзакцию платить Боба. Транзакции будут обрабатываться в первый черепок. Как только сделка будет подтверждена, сведения о новый баланс Боба должны быть разделены с его осколок. Если два интересных счета находятся в ведении разных черепков, то это может повлечь за собой частые крест-осколок связи и обмен. Обеспечение кросс-осколок связи не превосходит прирост производительности от государства сегментирования по-прежнему является проблема открытия исследования.

Одним из возможных способов снижения кросс-черепок надземные коммуникации заключается в ограничении пользователей из различных сегментов операции. В нашем примере это означало бы, что Алиса не будет разрешено совершать сделки напрямую с Бобом. Если когда-нибудь Алиса совершать сделки с Бобом, ей придется провести счет этого сегмента. Хотя это исключает любые перекрестные сегмент коммуникации, то это может ограничить удобство использования платформы несколько.

Вторая проблема с государственными сегментирования является доступность данных. Рассмотрим сценарий, в котором, по некоторым причинам, данный сегмент атакован и переходит в автономный режим. Поскольку состояние системы не реплицируется во все сегменты сети не может проверить сделки, которые имеют зависимость от автономных сегментов. В результате, блокчейн может стать в значительной степени непригодным для использования. Решение этой проблемы состоит в поддержании архивные или резервные узлы, которые могут помочь сети, устранение неполадок и восстановление с недоступностью данных. Однако, тогда эти узлы придется хранить все состояния системы и, следовательно, повышает риски централизации.

Еще один момент, чтобы рассмотреть в какой-либо механизм сегментирования (конечно, не характерных для государственных сегментирование) является, чтобы убедиться, что осколки не статической устойчивости против атак и сбоев; сеть должна принимать новые узлы и назначать их в случайном порядке в разные сегменты. Другими словами, сети должны хоть раз перетасовал в некоторое время.

Однако, перестановки в случае государственной сегментирования сложно. Поскольку каждый сегмент сохраняет только часть государства, перестановки сеть за один раз может привести всю систему недоступной до завершения некоторой синхронизации. Чтобы предотвратить отключение, сеть должна быть постепенно менялось, чтобы гарантировать, что каждый сегмент имеет достаточно старые узлы, прежде чем узел удаляется.

Точно так же, как только новый узел присоединяется осколок, нужно убедиться, что узел будет предоставлено достаточно времени для синхронизации с состоянием сегментов; иначе входящий узел отвергали каждую транзакцию.

Заключение

В заключение, сегментирования, безусловно, захватывающее и перспективное направление для блокчейнами продолжать, чтобы решить проблемы масштабируемости без ущерба децентрализации и прозрачности. Тем не менее, нет сомнений в том, что сегментирование, особенно государственных сегментирования, очень трудно сделать правильно как на уровне проектирования, так и на уровне реализации.

Сегментирования должны быть обработаны с осторожностью. Кроме того, дополнительные исследования необходимо сделать для установления жизнеспособности государства сегментирования, так как он не может быть панацеей для проблемы хранения. Исследователи и разработчики активно ищут альтернативные решения в этот момент. И, возможно, ответ находится прямо за углом.

Это гостевой пост БГ Д Yaoqi Джа, руководитель технологии в Zilliqa. Выраженные мнения являются его собственные и не обязательно отражают точку зрения БТЦ СМИ или bitcoin журнал.