Понимание масштабируемости блокчейна через многоуровневую структуру: взгляд Виталика на вычисления, данные и состояние

Виталик Бутерин изложил многоуровневый подход к пониманию проблем масштабируемости блокчейна, предоставляя структуру, которая ранжирует сложность масштабирования различных компонентов блокчейна. Согласно Odaily, это многоуровневое понимание делит проблему масштабирования на три четко определенных уровня, каждый из которых представляет собой разные технические препятствия и возможности для оптимизации. Эта структура развивается от наиболее достижимых решений масштабирования к наиболее сложным архитектурным вызовам.

Самый легкий уровень: масштабирование вычислений

Вычислительные процессы являются наиболее простым компонентом для масштабирования в экосистеме блокчейна. Бутерин подчеркивает, что этот уровень можно решить с помощью нескольких проверенных методов. Параллелизация — один из основных подходов, позволяющий системам обрабатывать несколько операций одновременно. Кроме того, строители блоков могут предоставлять «подсказки» для оптимизации выполнения вычислений. Более инновационно, крупные вычислительные процессы могут полностью заменяться криптографическими доказательствами — особенно доказательствами с нулевым разглашением, которые позволяют подтвердить правильность без повторного выполнения исходных вычислений. Эти решения показывают, что стратегия многоуровневого масштабирования может эффективно бороться с узкими местами в вычислениях без необходимости кардинальных архитектурных изменений.

Умеренная сложность: доступность данных и проблема слоистого состояния

Масштабирование данных представляет собой более сложную задачу, чем вычисления, но остается управляемой при стратегическом внедрении. Бутерин отмечает, что основная сложность возникает, когда системы должны гарантировать доступность данных для участников сети. Однако существует несколько методов оптимизации, решающих эту многоуровневую проблему. Данные могут быть разделены между участниками сети, а методы кодирования с потерями, такие как PeerDAS, позволяют более эффективно распределять данные. Эти подходы поддерживают «гибкое снижение качества», позволяя узлам с ограниченной пропускной способностью продолжать генерировать блоки пропорционально их возможностям — ключевой принцип в многоуровневом дизайне блокчейна.

Масштабирование состояния, напротив, представляет собой наиболее сложную задачу в рамках многоуровневой модели. Основная проблема заключается в необходимости, чтобы узлы проверяли каждую транзакцию в соответствии с полным состоянием блокчейна. Даже когда состояние представлено в виде дерева с сохранением только корневого узла, любые обновления этого корня все равно требуют доступа к всей структуре состояния. Хотя существуют методы разделения состояния, они обычно требуют значительных архитектурных изменений и не универсальны для различных дизайнов блокчейна.

Стратегическая приоритизация в многоуровневом подходе

Исходя из этого анализа, Бутерин предлагает четкую иерархию приоритетов для оптимизации. Когда данные могут эффективно заменить состояние без введения новых рисков централизации, их следует считать приоритетным решением для масштабирования. Аналогично, когда вычисления могут заменить данные без нарушения предположений о децентрализации, такую компромиссную стратегию стоит серьезно рассматривать. Эта многоуровневая система принятия решений предоставляет практическую дорожную карту для разработчиков и исследователей, выбирающих между конкурирующими решениями масштабирования, подчеркивая, что понимание иерархии сложности позволяет принимать более обоснованные архитектурные решения.