การขยายเครือข่าย ≠ เพิ่มทรูพุต ควรกำหนดความสามารถในการปรับขนาดของบล็อกเชนอย่างไร

zCloak Network

特邀专栏作者

2021-12-13 06:35

บทความนี้มีประมาณ 4158 คำ การอ่านทั้งหมดใช้เวลาประมาณ 6 นาที

TPS ไม่ใช่เมตริกที่ถูกต้องสำหรับการเปรียบเทียบเครือข่ายบล็อกเชน ซึ่งทำให้การประเมินประสิ

สรุปโดย AI

ขยาย

ความสามารถในการปรับขนาดของ Blockchain เป็นหัวข้อที่มีการถกเถียงกันอย่างถึงพริกถึงขิง เครือข่ายบล็อกเชนเกือบทุกเครือข่ายมีการทำธุรกรรมต่อวินาที (TPS) สูงเป็นจุดขาย อย่างไรก็ตาม TPS ไม่ใช่เมตริกที่ถูกต้องสำหรับการเปรียบเทียบเครือข่ายบล็อกเชน ซึ่งทำให้การประเมินประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องกันเป็นเรื่องท้าทาย นอกจากนี้ หมายเลข TPS จำนวนมากมักมีค่าใช้จ่าย ซึ่งทำให้เกิดคำถามว่าเครือข่ายเหล่านี้กำลังปรับขนาดจริงหรือเพียงแค่เพิ่มปริมาณงาน

ชื่อเรื่องรอง

การทำธุรกรรมทั้งหมดไม่ใช้ก๊าซเดียวกัน

ขั้นแรก เราต้องยืนยันการยืนยันของเราว่าการวัด TPS ที่ง่ายและสะดวกนั้นไม่ใช่การวัดความสามารถในการขยายที่แม่นยำ

เพื่อชดเชยโหนดสำหรับการดำเนินธุรกรรม (และเพื่อหยุดผู้ใช้ไม่ให้ยุ่งเหยิงกับเครือข่ายด้วยการคำนวณที่ไม่จำเป็น) บล็อกเชนจะเรียกเก็บค่าธรรมเนียมตามสัดส่วนของภาระการคำนวณ ใน Ethereum ความซับซ้อนของภาระการคำนวณจะวัดเป็นก๊าซ เนื่องจากก๊าซเป็นตัววัดความซับซ้อนของธุรกรรมที่สะดวก คำนี้จะใช้กับบล็อกเชนที่ไม่ใช่ Ethereum ในบทความนี้ด้วย

การทำธุรกรรมมีความแตกต่างกันอย่างมากในความซับซ้อน ดังนั้นก๊าซที่พวกเขาใช้จึงแตกต่างกันไปอย่างมาก Bitcoin ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกการทำธุรกรรมแบบ peer-to-peer ที่ไม่น่าเชื่อถือ สนับสนุนเฉพาะสคริปต์ Bitcoin พื้นฐานเท่านั้น การถ่ายโอนอย่างง่ายจากที่อยู่หนึ่งไปยังอีกที่อยู่หนึ่งใช้ก๊าซน้อยมาก ในทางตรงกันข้าม เชนสัญญาอัจฉริยะอย่าง Ethereum หรือ Solana รองรับเครื่องเสมือนและภาษาการเขียนโปรแกรมที่สมบูรณ์ของทัวริงที่อนุญาตให้ทำธุรกรรมที่ซับซ้อนมากขึ้น ดังนั้น dApps เช่น Uniswap จึงต้องการพลังงานมากขึ้น

นั่นเป็นเหตุผลที่การเปรียบเทียบ TPS ของบล็อกเชนต่างๆ นั้นไม่มีความหมาย สิ่งที่เราควรเปรียบเทียบคือพลังการประมวลผลหรือปริมาณงาน

ชื่อเรื่องรอง

อะไรจำกัดความสามารถในการปรับขนาด?

Blockchain มุ่งมั่นที่จะเป็นเครือข่ายที่มีการกระจายอำนาจ เปิดกว้าง และครอบคลุมมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ จะต้องรักษาคุณสมบัติพื้นฐานสองประการ

● ข้อกำหนดด้านฮาร์ดแวร์

การกระจายอำนาจของเครือข่ายบล็อกเชนนั้นพิจารณาจากความสามารถของโหนดที่อ่อนแอที่สุดในเครือข่ายเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของบล็อกเชนและรักษาสถานะของมัน ดังนั้น ค่าใช้จ่าย (ฮาร์ดแวร์ แบนด์วิธ และพื้นที่จัดเก็บ) ของการเรียกใช้โหนดจึงควรถูกเก็บไว้ให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้บุคคลจำนวนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สามารถเป็นผู้เข้าร่วมที่ไม่ได้รับอนุญาตในเครือข่ายที่ไม่ไว้วางใจได้

● การเจริญเติบโตของรัฐ

ชื่อเรื่องรอง

ผลเสียของปริมาณงานที่เพิ่มขึ้น

● โหนด

ข้อกำหนดขั้นต่ำและจำนวนโหนดที่จะรันโหนด

Bitcoin¹: พื้นที่ฮาร์ดไดรฟ์ 350GB, การเชื่อมต่อ 5 Mbit/s, RAM 1GB, CPU>1 Ghz จำนวนโหนด: ~10,000

Ethereum² พื้นที่ดิสก์ SSD มากกว่า 500GB, การเชื่อมต่อ 25Mbit/s, หน่วยความจำ 4-8GB, CPU 2-4 คอร์ จำนวนโหนด: ~6,000

โซลาน่า พื้นที่ดิสก์ SSD 1.5TB ขึ้นไป, การเชื่อมต่อ 300 Mbit/s, หน่วยความจำ 128GB, CPU ที่มี 12 คอร์ขึ้นไป จำนวนโหนด: ~1,200

โปรดทราบว่ายิ่งความต้องการ CPU, แบนด์วิธ และพื้นที่จัดเก็บข้อมูลของโหนดสำหรับทรูพุตของบล็อกเชนมากเท่าใด โหนดก็จะยิ่งน้อยลงในเครือข่าย ซึ่งจะนำไปสู่การกระจายอำนาจที่อ่อนแอลงและการรวมเครือข่ายที่ด้อยลง

● ซิงโครไนซ์เวลาเต็มโหนด

เมื่อเรียกใช้โหนดเป็นครั้งแรก โหนดจะต้องซิงค์กับโหนดที่มีอยู่ทั้งหมด ดาวน์โหลดและตรวจสอบสถานะของเครือข่าย ตั้งแต่บล็อกการกำเนิดไปจนถึงส่วนปลายของห่วงโซ่ กระบวนการนี้ควรรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้ทุกคนสามารถเข้าร่วมในโปรโตคอลได้โดยไม่ได้รับอนุญาต

คำอธิบายภาพ

ตารางที่ 1. การเปรียบเทียบทรูพุตของบล็อกเชนและการซิงโครไนซ์โหนด

ตารางที่ 1 แสดงให้เห็นว่าปริมาณงานที่เพิ่มขึ้นทำให้เวลาในการซิงโครไนซ์นานขึ้น เนื่องจากต้องประมวลผลและจัดเก็บข้อมูลมากขึ้นเรื่อยๆ

ชื่อเรื่องรอง

ควรกำหนดความสามารถในการขยายขนาดอย่างไร

ความสามารถในการปรับขนาดเป็นคำที่ใช้ในทางที่ผิดมากที่สุดในพื้นที่บล็อกเชน แม้ว่าการเพิ่มปริมาณงานจะเป็นที่ต้องการ แต่ก็เป็นเพียงจิ๊กซอว์ชิ้นเดียว

ความสามารถในการปรับขนาดหมายความว่าสามารถดำเนินการธุรกรรมได้มากขึ้นบนฮาร์ดแวร์เดียวกัน

ด้วยเหตุนี้ ความสามารถในการขยายขนาดจึงแบ่งออกได้เป็นสองประเภท:

● ความสามารถในการขยายของซีเควนเซอร์

ซีเควนเซอร์อธิบายพฤติกรรมการสั่งซื้อและการประมวลผลของธุรกรรมในเครือข่าย ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ บล็อกเชนใด ๆ สามารถเพิ่มปริมาณงานได้โดยการเพิ่มขนาดบล็อกและลดเวลาบล็อก จนกว่าวิธีการนี้จะมีผลกระทบเชิงลบอย่างมากต่อระดับการกระจายอำนาจของเครือข่าย อย่างไรก็ตาม การปรับแต่งพารามิเตอร์ง่ายๆ เหล่านี้ไม่ได้ให้การปรับปรุงตามที่ต้องการ EVM ของ Ethereum ในทางทฤษฎีสามารถรองรับได้ถึง 2,000 TPS ซึ่งไม่เพียงพอต่อความต้องการพื้นที่บล็อกในระยะยาว เพื่อปรับขนาดการเรียงลำดับ Solana ได้สร้างนวัตกรรมที่น่าประทับใจ: การใช้สภาพแวดล้อมการดำเนินการแบบคู่ขนานและกลไกฉันทามติที่ชาญฉลาด ประสิทธิภาพของปริมาณงานได้รับการปรับปรุงอย่างมาก แต่การปรับปรุงเหล่านี้ยังไม่เพียงพอต่อความต้องการสำหรับปริมาณงาน และยังไม่มีความสามารถในการปรับขนาดของตัวเรียงลำดับ เมื่อ Solana เพิ่มปริมาณงาน ต้นทุนฮาร์ดแวร์ในการรันโหนดและประมวลผลธุรกรรมก็เช่นกัน

● ตรวจสอบความสามารถในการปรับขนาด

ชื่อเรื่องรอง

Validity Rollups คืออะไร?

Validity Rollups (หรือที่เรียกว่า"ZK-Rollups"ชื่อเรื่องรอง

ภายใต้ข้อกำหนดฮาร์ดแวร์เดียวกัน Validity Rollups จะปรับขนาดอย่างไร

แม้ว่าผู้พิสูจน์จะต้องการฮาร์ดแวร์ระดับไฮเอนด์ แต่ก็ไม่ส่งผลกระทบต่อการกระจายอำนาจของบล็อกเชน เนื่องจากความถูกต้องของธุรกรรมได้รับการรับประกันโดยหลักฐานที่ตรวจสอบได้ทางคณิตศาสตร์

สิ่งที่สำคัญคือข้อกำหนดในการตรวจสอบหลักฐาน เนื่องจากข้อมูลที่เกี่ยวข้องมีการบีบอัดสูงและถูกแยกเป็นนามธรรมอย่างหนักผ่านการคำนวณ ผลกระทบต่อโหนดบล็อกเชนพื้นฐานจึงน้อยมาก

เครื่องมือตรวจสอบ (โหนด Ethereum) ไม่ต้องการฮาร์ดแวร์ระดับไฮเอนด์ และขนาดแบทช์ไม่เพิ่มข้อกำหนดของฮาร์ดแวร์ เฉพาะการเปลี่ยนสถานะและข้อมูลการโทรจำนวนเล็กน้อยเท่านั้นที่ต้องได้รับการประมวลผลและจัดเก็บโดยโหนด สิ่งนี้ทำให้โหนด Ethereum ทั้งหมดใช้ฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่เพื่อตรวจสอบความถูกต้อง

ยิ่งทำธุรกรรมมาก ราคายิ่งถูกลง

ใน blockchain แบบดั้งเดิม ยิ่งมีการทำธุรกรรมมากเท่าใด ราคาก็จะยิ่งแพงขึ้นสำหรับทุกคนเมื่อพื้นที่ในบล็อกเต็ม ผู้ใช้ต้องเสนอราคาสูงกว่ากันในตลาดค่าธรรมเนียมเพื่อให้ธุรกรรมของพวกเขารวมอยู่ในบล็อก

สถานการณ์นี้จะกลับรายการในค่าสะสมความถูกต้อง มีค่าใช้จ่ายในการตรวจสอบชุดธุรกรรมบน Ethereum เมื่อจำนวนธุรกรรมในชุดงานเพิ่มขึ้น ค่าใช้จ่ายในการตรวจสอบความถูกต้องของชุดงานจะเพิ่มขึ้นตามลอการิทึม แต่การเพิ่มธุรกรรมในชุดงานทำให้ค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรมถูกลง แม้ว่าต้นทุนการตรวจสอบชุดงานจะเพิ่มขึ้นก็ตาม เนื่องจากต้นทุนเหล่านี้ถูกตัดจำหน่ายในธุรกรรมทั้งหมดภายในชุดงาน ค่าสะสมความถูกต้องจึงต้องการให้มีธุรกรรมมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ภายในชุดงาน เมื่อขนาดแบทช์เพิ่มขึ้นจนไม่มีที่สิ้นสุด ค่าธรรมเนียมการตัดจำหน่ายต่อธุรกรรมจะรวมกันเป็นศูนย์ นั่นคือ ยิ่งธุรกรรมรวมอยู่ในค่าสะสมความถูกต้องมาก ค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรมต่อผู้ใช้จะถูกลง

dYdX ซึ่งเป็น dApp ที่ขับเคลื่อนโดย Validity Rollup จะเห็นชุดธุรกรรมมากกว่า 12,000 รายการเป็นประจำ การเปรียบเทียบปริมาณการใช้ก๊าซของการทำธุรกรรมเดียวกันบนเครือข่ายหลักและใน Validity Rollup เราสามารถเห็นการปรับปรุงความสามารถในการปรับขนาดได้

ชำระธุรกรรม dYdX บน Ethereum mainnet: 200,000 gas

วิธีชำระการซื้อขาย dYdX บน StarkEx:<500 gas

ชื่อเรื่องรอง

เหตุใด Optimistic Rollup (OP) จึงไม่ปรับขนาดตามที่ผู้คนคิด

ตามทฤษฎีแล้ว OP มีประโยชน์ด้านความสามารถในการขยายขนาดเกือบเท่าๆ กับ Validity Rollups แต่มีความแตกต่างที่สำคัญ OP จะปรับให้เหมาะสมสำหรับกรณีเฉลี่ย ในขณะที่ Validity Rollups จะปรับให้เหมาะสมสำหรับกรณีที่เลวร้ายที่สุด เนื่องจากระบบบล็อกเชนทำงานภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย การเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดเป็นวิธีเดียวที่จะทำให้ได้รับความปลอดภัย

กรณีที่เลวร้ายที่สุดที่ OP มีคือการทำธุรกรรมของผู้ใช้จะไม่ถูกตรวจสอบโดยตัวตรวจสอบการฉ้อโกง ดังนั้น เพื่อท้าทายการฉ้อโกง ผู้ใช้ต้องซิงโครไนซ์โหนดเต็ม Ethereum และโหนดเต็ม L2 ในขณะที่คำนวณธุรกรรมที่น่าสงสัยด้วยตัวมันเอง

ใน Validity Rollups แม้ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด ผู้ใช้เพียงแค่ซิงโครไนซ์ Ethereum full node เพื่อยืนยันความถูกต้อง ซึ่งจะช่วยประหยัดภาระการคำนวณของตนเอง

เมื่อเปรียบเทียบกับ Validity Rollups ค่าใช้จ่ายของ OP จะปรับตามจำนวนธุรกรรมมากกว่าจำนวนผู้ใช้ ทำให้ OP มีราคาแพงกว่า

การเข้าถึงสถานะการยกเลิกโดยไม่ได้รับอนุญาต

สรุปแล้ว

หลายวิธีในการปรับขนาด blockchain มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มปริมาณงานอย่างผิดพลาด อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่สนใจผลกระทบของทรูพุตบนโหนด: ความต้องการฮาร์ดแวร์ที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในการประมวลผลบล็อคและจัดเก็บประวัติเครือข่าย และวิธีที่สิ่งนี้ขัดขวางการกระจายอำนาจของเครือข่าย

zCloak Network เป็นแพลตฟอร์มบริการคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่อิงตามระบบนิเวศของ Polkadot ซึ่งใช้เครื่องเสมือน zk-STARK เพื่อสร้างและตรวจสอบหลักฐานที่ไม่มีความรู้สำหรับการประมวลผลทั่วไป ผู้ใช้สามารถวิเคราะห์และคำนวณข้อมูลโดยไม่ต้องส่งข้อมูลภายนอกโดยอาศัยข้อมูลอัตโนมัติดั้งเดิมและเทคโนโลยีการประมวลผลที่รับรองด้วยตนเอง ด้วยกลไกการส่งข้อความข้ามสายของ Polkadot คุณสามารถให้การสนับสนุนการปกป้องความเป็นส่วนตัวของข้อมูลสำหรับเครือข่ายคู่ขนานและเครือข่ายสาธารณะอื่นๆ ในระบบนิเวศของ Polkadot โครงการจะใช้รูปแบบธุรกิจ "zero-knowledge proof-as-a-service" เพื่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานการประมวลผลความเป็นส่วนตัวแบบ multi-chain ที่ครบวงจรในจุดเดียว

About zCloak Network