Ethereum perėjimas nuo įrodymo pagal darbą konsensuso mechanizmo prie įrodymo pagal statymą yra vienas reikšmingiausių blokų grandinės istorijos atnaujinimų. Šis perėjimas, dažnai vadinamas „Merge“, buvo sukurtas siekiant spręsti tinklo ilgalaikes mastelio keitimo problemas ir didelį energijos suvartojimą. Nors šis žingsnis sėkmingai sumažino energijos vartojimą daugiau nei 99 %, jis įvedė naują ekonominių ir techninių dinamikų rinkinį, kurio kritikai teigia galint paveikti decentralizaciją. Tinklas dabar remiasi validatoriais vietoj kalnakasių, kad apsaugotų didžiąją knygą, iš esmės pakeisdamas, kas valdo galią ekosistemoje.
Protokolui tobulėjant, 2 sluoksnio sprendimų ir šardinimo įvedimas siekia dar labiau padidinti sandorių pralaidumą. Tačiau šie pažangos žingsniai atneša sudėtingus kompromisus saugumo ir valdymo srityse. „Blockchain trilemma“ teigia, kad tinklas paprastai gali optimizuoti tik dvi iš trijų kintamųjų: decentralizaciją, saugumą ir mastelį. Ethereum dabartinis maršruto planas bando tai išspręsti sluoksniuodamas skirtingas technologijas, tačiau kiekvienas sluoksnis įveda galimas gedimo vietas ar centralizaciją, kuri reikalauja kruopštaus vertinimo.
Nuolatinės diskusijos apie Ethereum evoliuciją sukasi aplink klausimą, ar šie nauji efektyvumai pažeidžia tinklo pagrindinį vertės pasiūlymą. Decentralizacija nėra tik madingas žodis, bet pagrindinė apsauga nuo cenzūros ir manipuliacijų. Analizuodami įrodymo pagal statymą mechanizmus, 2 sluoksnio mastelio sprendimų struktūrą ir protokolo valdymo realijas, galime geriau suprasti rizikas, su kuriomis susiduria didžiausia pasaulyje išmaniųjų sutarčių platforma.
Įrodymo pagal statymą mechanika
Validatorių paskatos ir atsakomybės
Įrodymo pagal statymą modelyje resursų gausiai reikalaujanti kriptovaliutų kasybos konkurencija pakeičiama finansinio įsipareigojimo sistema. Dalyviai, žinomi kaip validatoriai, privalo užrakinti arba „staked“ tam tikrą kriptovaliutos kiekį į išmaniąją sutartį, kad galėtų dalyvauti tinkle. Šis kapitalas veikia kaip užstatas, užtikrinantis jų sąžiningą elgesį. Protokolas atsitiktinai atrenka šiuos validatorius naujiems blokams siūlyti ir kitų pasiūlytų blokų galiojančumui patvirtinti.
Validatoriai skatinami apdovanojimais, išduodamais naujai nukaldinta kriptovaliuta ir transakcijų mokesčiais. Ši sistema dažnai apibūdinama kaip „morkos ir lazdos“ požiūris. Apdovanojimai veikia kaip morka, skatindami aktyvų ir sąžiningą dalyvavimą transakcijų rikiavime. Priešingai, lazda yra mechanizmas, žinomas kaip „slashing“. Jei validatoriumi elgiasi piktybiškai, nuolat būna neprisijungęs arba bando patvirtinti prieštaringas istorijas, dalis arba visi jų staked aktyvai gali būti prarasti. Ši finansinė bauda pakeičia fizinės energijos sąnaudas, esančias Įrodyme pagal darbą.
Turto koncentracijos kilpa
Šio modelio pagrindinė kritika susijusi su turto koncentracijos potencialu, dažnai apibūdinamu kaip „turtingieji turtėja“ problema. Įrodymo pagal darbą sistemose, tokiose kaip Bitcoin, kasyba yra kapitalo imlus verslas su siaurais pelno maržomis. Kasytojai priversti parduoti didelę dalį uždirbtų monetų, kad padengtų elektros ir įrangos išlaidas. Šis pardavimo spaudimas paskirsto monetas atgal į rinką, neleidžiant kasytojams lengvai kaupti pasiūlos.
Įrodymas pagal statymą iš esmės keičia šį ekonominį srautą. Kadangi validatoriaus mazgo veikimas reikalauja nereikšmingai mažai elektros energijos palyginti su kasyba, veiklos sąnaudos yra itin žemos. Dėl to validatoriai neprivalo parduoti savo apdovanojimų veiklai palaikyti. Dideli akcininkai gali tiesiog kaupti savo pajamas jas vėl statydami, nuolat didindami savo dalį bendro tinklo pasiūloje. Kritikai teigia, kad ši dinamika neišvengiamai veda prie ekonominės galios centralizacijos tarp ankstyvųjų naudotojų ir turtingų subjektų.
Valdymo iššūkiai statymų ekonomikoje
„Ethereum“ valdymas yra pusiau politinis procesas, remiantis „apytiksliu sutarimu“ tarp įvairių suinteresuotųjų šalių. Skirtingai nuo centralizuotos korporacijos, kur sprendimai gali būti priimami vienšališkai, protokolo atnaujinimai reikalauja koordinacijos tarp kūrėjų, mazgų operatorių ir žetonų turėtojų. Šio proceso šerdis yra Ethereum Improvement Proposal (EIP), dokumentas, aprašantis siūlomus pakeitimus. Šie pasiūlymai diskutuojami, audituojami ir galiausiai įtraukiami į programinės įrangos saugyklą, jei bendruomenė sutinka juos priimti.
Iššūkis slypi palaikant „patikimą neutralumą“, pagrindinį principą, kurį propagavo „Ethereum“ kūrėjai. Patikimas neutralumas reiškia, kad mechanizmo dizainas neturėtų diskriminuoti už ar prieš jokius konkrečius asmenis. Iš esmės tai reiškia, kad žaidimo taisyklės turi būti teisingos visiems. Tačiau tai pasiekti praktikoje sunku, kai suinteresuotosios šalys turi labai skirtingas galimybes. Jei nedidelė subjektų grupė kontroliuoja daugumą statyto „Ether“, jie teoriškai galėtų daryti neproporcingą įtaką tam, kurie pasiūlymai įgauna pagreitį ar kaip tinklas evoliucionuoja.
Valdymo centralizacijos rizikos taip pat pasireiškia, kai bendruomenė nesutaria dėl kontroversiškų sprendimų. Nors tikslas visada yra sutarimas, nesutarimai gali vesti prie kietų šakių, kaip matėme 2016 m. incidente, kuris pagimdė Ethereum Classic. Sprendimas pakeisti blokų grandinės istoriją, kad būtų atšauktas įsilaužimas, kai kuriems buvo laikomas neutralumo pažeidimu, teikiant pirmenybę daugumos finansiniam atsigavimui prieš kodo negalutinumo principą. Tai pabrėžia įtampą tarp „progresyvaus“ valdymo, kuris taiso problemas, ir „konservatyvaus“ valdymo, griežtai laikantis protokolo taisyklių.
Infrastruktūros spūdis
Decentralizacija yra ne tik apie tai, kas valdo monetas, bet ir apie tai, kas valdo infrastruktūrą. Kad blokų grandinė būtų tikrai atspari cenzūrai, įvairi dalyvių grupė turi valdyti mazgus, kurie patvirtina registrą. Jei aparatinės įrangos ar duomenų reikalavimai mazgo paleidimui tampa per aukšti, dalyvauti galės tik didelės institucijos. Šis scenarijus undercuts tinklo peer-to-peer prigimtį.
„Ethereum“ blokų grandinė yra ženkliai didesnė nei „Bitcoin“ duomenų saugojimo požiūriu, matuojama terabaitais, o ne gigabaitais. Pilno archyvinio mazgo paleidimas, saugantis visą blokų grandinės istoriją, yra resursų reikalaujantis. Dėl to daugelis kūrėjų ir programų renkasi ne paleisti savo mazgus. Užuot tai dariusios, jos remiasi trečiųjų šalių infrastruktūros teikėjais, tokiais kaip Infura, kad prisijungtų prie tinklo.
Ši priklausomybė sukuria kritinį vieno gedimo tašką. 2020 m. lapkričio mėn. techninis gedimas Infura sukėlė laikiną sutrikimą daugeliui vartotojų ir biržų, kurios remėsi jos duomenimis. Nors pati „Ethereum“ blokų grandinė nesustojo, daugelio vartotojų galimybė su ja sąveikauti buvo nutrūkusi. Jei vyriausybė ar piktybiškas subjektas taikytųsi į šiuos centralizuotus infrastruktūros mazgus, jie galėtų efektyviai užblokuoti tinklo prieigą dideliai ekosistemos daliai, apeidami pagrindinio protokolo paskirstytą prigimtį.
2 sluoksnio mastelio sprendimų analizė
Nepriklausomų šoninių grandinių vaidmuo
Norėdami sumažinti spūstį pagrindiniame tinkle, kūrėjai sukūrė įvairius „2 sluoksnio“ sprendimus. Vienas įprastas požiūris yra nepriklausomų šoninių grandinių naudojimas. Tai atskiros blokų grandinės, veikiančios lygiagrečiai su „Ethereum“ ir jungiamos per dvipusį tiltą. Šoninės grandinės yra suderinamos su Ethereum Virtuali mašina (EVM), leidžiančia kūrėjams lengvai perkelti programas. Kadangi jos apdoroja transakcijas ne pagrindinėje grandinėje, jos siūlo didesnį greitį ir mažesnes išlaidas.
Tačiau šoninės grandinės kelia atskirą saugumo kompromisą. Jos atsakingos už savo saugumą, tai reiškia, kad privalo pritraukti savo validatorių ar kalnakasių rinkinį. Jos nepaveldi „Ethereum“ pagrindinio tinklo saugumo garantijų. Kadangi šie tinklai paprastai yra mažesni, koordinuotai grupei lengviau užimti tinklo balsavimo galios daugumą. Jei šoninės grandinės validatoriai susimokys, jie galės pavogti turtą, pertiltą į tą grandinę. Šis modelis teikia pirmenybę greičiui ir kainai prieš patvarų 1 sluoksnio saugumą.
Rollup'ai ir duomenų prieinamumas
Rollup'ai reprezentuoja kitokį mastelio keitimo požiūrį, bandantį išlaikyti „Ethereum“ saugumą. Šie sprendimai apdoroja transakcijas antriniame sluoksnyje, bet paskelbia transakcijų duomenis atgal į „Ethereum“ pagrindinį tinklą. Sugrupuodami šimtus pervedimų į vieną 1 sluoksnio transakciją, rollup'ai ženkliai sumažina mokesčius, užtikrindami, kad duomenys liktų prieinami ir patikrinami pagrindinio tinklo.
Yra du pagrindiniai rollup'ų tipai: Optimistic ir Zero-Knowledge (ZK). Optimistic rollup'ai veikia remdamiesi prielaida, kad transakcijos galiojančios pagal nutylėjimą. Tinklas apskaičiuoja transakcijos galiojančiąją galią tik jei kas nors ją užginčija per tam tikrą langą. Šis metodas supaprastina kriptografiją, bet reikalauja delsos, dažnai 7 dienų, perkeliant turtą atgal į 1 sluoksnį. Šis laukimo periodas būtinas, kad būtų laiko ginčų sprendimui.
| Savybė | Optimistic Rollups | ZK Rollups | Sidechains |
|---|---|---|---|
| Saugumo šaltinis | Ethereum Layer 1 | Ethereum Layer 1 | Nepriklausomi validatoriai |
| Išėmimo laikas | ~7 dienos (iššūkio periodas) | Akimirksniu (po patvirtinimo) | Kinta (priklauso nuo tilto) |
| Skaičiavimas | Sukčiavimo įrodymai (iššūkyje) | Galiojančios įrodymai (kiekvienai partijai) | Nepriklausomas sutarimas |
ZK rollup'ai naudoja sudėtingus kriptografinius įrodymus kiekvienos transakcijų partijos galiojančiajai galiai patikrinti prieš pateikdami ją „Ethereum“. Tai pašalina poreikį iššūkio periodui, leidžiant greitesnius išėmimus. Tačiau šiems įrodymams generuoti reikalinga milžiniška skaičiavimo galia. Šiuo metu ZK rollup'ų technologija yra mažiau subrendusi ir sunkiau įdiegiama nei Optimistic sprendimai. Šioms technologijoms vystantis, spūdis perkeliamas nuo transakcijų erdvės prie duomenų prieinamumo.
Fragmentacijos rizikos
Kai „Ethereum“ ekosistema plečiasi į daugiasluoksnę aplinką, likvidumas ir vartotojų aktyvumas išsiskirsto tarp skirtingų platformų. Nors tai sumažina spaudimą pagrindinei grandinei, įveda sudėtingumą tarpusavyje suderinamumo srityje. Turtas, perkeltas į 2 sluoksnio sprendimą, dažnai būna „suapvalintas“ arba užrakintas tilto sutartyse. Šie tiltai istoriškai buvo pažeidžiami hakerių taikinių.
Be to, vartotojo patirtis stipriai priklauso nuo šių antrinių sluoksnių sklandaus veikimo. Jei 2 sluoksnio tinklas išsijungia ar patiria klaidą, vartotojų lėšos gali būti įkalintos. Nors rollup'ai sukurti taip, kad vartotojai galėtų išimti lėšas tiesiogiai iš pagrindinio tinklo net jei 2 sluoksnio operatorius dingsta, techninės žinios rankiniam išėjimui atlikti viršija vidutinio vartotojo galimybes. Tai sukuria praktinę priklausomybę nuo 2 sluoksnio tarpininkų nuolatinio veikimo.
Skirtingų mastelio sprendimų proliferacija taip pat skaidydama mazgų operatorių ir validatorių bendruomenę. Užuot visi saikę vieną grandinę, resursai paskirstomi tarp įvairių protokolų, kiekvienas su savo taisyklėmis ir saugumo prielaidomis. Šis fragmentavimasis gali praskiesti bendrą ekosistemos saugumo biudžetą, jei nevaldomas tinkamai.
Šardinimas ir protokolo sudėtingumas
Tinklo skaidymas
Be 2 sluoksnio sprendimų, „Ethereum“ planuoja įdiegti „šardinimą“ kaip pagrindinį protokolo atnaujinimą. Šardinimas apima tinklo duomenų bazės skaidymą į mažesnes, valdomas dalis, vadinamas šardais. Kiekvienas šardas veikia šiek tiek kaip atskira blokų grandinė su savo būsena ir transakcijų istorija. Tai leidžia tinklui apdoroti daug transakcijų lygiagrečiai, užuot reikalavus, kad kiekvienas mazgas apdorotų visas transakcijas nuosekliai.
Šardinimo įvedimas drastiškai padidina tinklo talpą, bet prideda reikšmingą sudėtingumą sutarimo mechanizmui. Validatoriai nebėra atsakingi už visą blokų grandinės būseną. Užuot tai darius, jie priskiriami prie specifinių šardų. Norint užkirsti kelią tam, kad piktybiška grupė užimtų konkretų šardą, protokolas privalo atsitiktinai priskirti validatorius šardams ir periodiškai juos maišyti.
Šardinimo saugumo implikacijos
Šarduotos sistemos saugumas stipriai remiasi validatorių priskyrimo atsitiktinumu. Nešarduotoje sistemoje užpuolikui reikia 51 % bendro tinklo statymo, kad kompromituotų grandinę. Šarduotoje sistemoje, jei užpuolikas galėtų taikytis į konkretų šardą, jam užtektų tik dalies bendro statymo, kad sugadintų tą skirsnį. Būtent todėl atsitiktinumo mechanizmas yra kritinis; jis užtikrina, kad jokia grupė negalėtų numatyti ar kontroliuoti, kuris šardas bus saugomas.
Tačiau tarp šardų reikalinga koordinacija įveda naujus atakų vektorius. Tarpšardinis bendravimas remiasi pagrindine grandine, arba Beacon Chain, kad palaikytų nuoseklumą. Jei šis koordinacijos sluoksnis sugestų ar užsikimštų, tinklo būsena galėtų tapti nesuderinama. Perejimas prie šardinimo paverčia „Ethereum“ iš vieningos, suvienytos registro į sudėtingą tarpusavyje susijusių grandinių voratinklį, keliančią techninę kliūtį kūrėjams ir auditoriams, bandantiems patikrinti sistemos vientisumą.
„Nothing at Stake“ problema
Teorinis pažeidžiamumas, specifinis Proof of Stake sistemoms, yra „Nothing at Stake“ problema. Jei tinklas šakojasi – kai blokų grandinė skyla į dvi konkurencines trajektorijas – ankstyvose PoS įgyvendinimuose validatoriai buvo skatinami validuoti abiejose grandinėse. Kadangi validavimas kainuoja beveik nieko energijos požiūriu, statymas ant abiejų rezultatų buvo racionalus ekonominis pasirinkimas, užtikrinantis premijas nepriklausimai nuo to, kuri grandinė laimės.
Jei visi validatoriai priima šią strategiją, tinklas niekada nepasieks sutarimo, efektyviai sugadindamas blokų grandinės saugumą. „Ethereum“ tai sprendžia anksčiau minėtu slashing mechanizmu. Prievarta taikydamas baudas už prieštaringų blokų validavimą, protokolas verčia validatorius pasirinkti pusę. Tai suderina jų finansinius interesus su vienos kanoninės grandinės stabilumu. Nors efektyvu, tai prideda dar vieną programinės įrangos kliento sudėtingumo sluoksnį, nes jis privalo aptikti ir pranešti apie šiuos pažeidimus baudoms vykdyti.
Išvada
„Ethereum“ kelionė link mastelio keitimo ir tvarumo apima subtilų balansas tarp konkurencinių prioritetų. Perejimas prie Proof of Stake sėkmingai išsprendė energijos problemas ir nutiesė kelią šardinimui, bet Arguably pakėlė įėjimo slenkstį nepriklausomiems validatorių ir įvedė turto koncentracijos rizikas. Panašiai 2 sluoksnio sprendimai siūlo būtiną palengvinimą transakcijų spūsčiams, bet dažnai reikalauja iš vartotojų pasitikėti mažesnėmis, mažiau išbandytomis saugumo modeliais ar centralizuotais sekuencerėmis.
Tinklo ateitis priklauso nuo gebėjimo sumažinti šiuos centralizacijos vektorius, išlaikant pralaidumą, reikalingą globaliam priėmimui. Valdymo procesas privalo naviguoti šiuos techninius atnaujinimus nepasiduodamas didelių turėtojų įtakai. Kuo protokolas tampa sudėtingesnis, tuo palaikyti pagrindines patikimo neutralumo ir cenzūros atsparumo vertybes liks galutinis iššūkis bendruomenei.
Tikra decentralizacija reikalauja nuolatinio budrumo prieš natūralią galių ir turto koncentracijos tendenciją laikui bėgant.