Web3 ja lohkoketju: mitä ovat Layer-1- ja Layer-2-skaalausratkaisut?

Web3- ja lohkoketjuteknologia ovat mullistaneet maailman merkittävillä ominaisuuksillaan, ja yksi keskeinen piirre on hajautus, järjestelmän tai prosessin kyky olla hajautetun verkon hallitsemana, mikä poistaa tarpeen keskitetylle auktoriteetille.

Lohkoketjun kehittyessä jatkuvasti myös sen omaksuminen kasvaa, mikä on synnyttänyt lukuisia protokollia ja projekteja. On kuitenkin olemassa ratkaiseva este, joka lohkoketjun on ylitettävä laajaa omaksumista varten, ja tässä kohtaa skaalausratkaisut astuvat kuvaan. 

Tämä artikkeli tarkastelee kahta lohkoketjun skaalauksen päälähestymistapaa, Layer-1- ja Layer-2-ratkaisuja. Mitä lohkoketjun skaalausratkaisut tarkoittavat, mitä ne tekevät, ja miten ne edistävät tavoitetta tehdä Web3:sta turvallisempi ja helppokäyttöisempi? Selvitetään!

Mitä on lohkoketjun skaalautuvuus?

Kuvittele vilkas moottoritie, jossa autot suhahtavat ohi kansallisella nopeusrajoituksella, mutta kaikki kuljettajat hidastavat ja pysähtyvät liikennevaloihin. Tämä osoittaa, että autot liikkuvat nopeasti moottoriteillä mutta hidastavat lähestyessään liikennevaloja, ja juuri näin lohkoketju toimii! 

Mutta ei, lohkoketju ei käsittele autoja, se kuljettaa tietoa (transaktioita). Lohkoketjutransaktiot ovat nopeita, turvallisia ja läpinäkyviä, mutta kun verkossa on liikaa liikennettä, asiat hidastuvat dramaattisesti, ja tässä kohtaa skaalautuvuus astuu kuvaan.

Lohkoketjun skaalautuvuus tarkoittaa verkon kykyä käsitellä kasvavaa määrää transaktioita tehokkaasti. Se käsittelee olennaisesti sitä, miten hyvin lohkoketju voi ylläpitää nopeita transaktioiden käsittelyaikoja ja alhaisia kuluja käyttäjäkunnan ja transaktiomäärän kasvaessa.

Miksi skaalautuvuus on tärkeää?

Rajallinen skaalautuvuus on merkittävä haaste lohkoketjun omaksumiselle. Tässä syyt:

Hitaat transaktiot

Kun lohkoketju saavuttaa kapasiteettinsa, transaktion vahvistusajat voivat muuttua tuskallisen hitaiksi. Tämä voi turhauttaa käyttäjiä ja haitata reaalimaailman sovelluksia.

Korkeat kulut

Ruuhkautumisen lisääntyessä transaktiokulut voivat nousta pilviin. Tämä voi vähentää käyttäjien halukkuutta osallistua verkkoon.

Rajallinen käytettävyys

Lohkoketjut, joiden skaalautuvuus on heikko, kamppailevat tukeakseen monimutkaisia sovelluksia, jotka vaativat suurta transaktiomäärää. Onneksi kehittäjät innovoivat jatkuvasti ratkaistakseen skaalautuvuushaasteet. Siksi on kaksi pääasiallista lähestymistapaa, Layer 1- ja Layer 2 -ratkaisut.

Mitä ovat Layer 1- ja Layer 2 -skaalausratkaisut?

Näiden skaalautuvuusongelmien ratkaisemiseksi on kehitetty erilaisia skaalausratkaisuja, jotka luokitellaan ensisijaisesti Layer-1- ja Layer-2-ratkaisuiksi. Näiden ratkaisujen tavoitteena on parantaa lohkoketjuverkkojen suorituskykyä ja skaalautuvuutta eri tavoin.

Layer 1 -skaalausratkaisu

Lohkoketjun skaalautuvuuden ja nopeuden parantamiseksi Layer-1-skaalausratkaisut vaativat merkittäviä muutoksia alkuperäiseen protokollaan. Tähän kuuluvat muutokset lohkoketjun arkkitehtuuriin ja konsensusmekanismeihin.

Nämä muutokset integroidaan suoraan lohkoketjun ydinkerrokseen tavoitteena käsitellä enemmän transaktioita sekunnissa (TPS) ja parantaa kokonaistehokkuutta. Optimoimalla ydinkerroksen Layer-1-ratkaisut pyrkivät kasvattamaan lohkoketjun kapasiteettia ilman ulkoisia järjestelmiä tai kerroksia.

Layer 2 -skaalausratkaisu

Layer-2-skaalausratkaisut toimivat olemassa olevan lohkoketjun päällä ja luovat lisäkerroksen transaktioiden käsittelyä varten. Näiden ratkaisujen tavoitteena on parantaa lohkoketjun skaalautuvuutta siirtämällä transaktioita pois pääketjusta, mikä vähentää ruuhkautumista ja parantaa nopeutta. 

Layer-2-ratkaisut käsittelevät transaktioita lohkoketjun ulkopuolella ja tilittävät ne ajoittain pääasialliseen lohkoketjuun, mikä varmistaa turvallisuuden ja hajautuksen säilymisen. Tämä lähestymistapa mahdollistaa kasvaneen transaktiokapasiteetin ja alhaisemmat kulut ilman muutoksia taustalla olevaan lohkoketjuprotokollaan.

Miten Layer-1-skaalausratkaisut toimivat?

Layer-1-skaalausratkaisut tarkoittavat perustavanlaatuisia muutoksia lohkoketjun perusprotokollaan sen skaalautuvuuden ja suorituskyvyn parantamiseksi. Näiden ratkaisujen tavoitteena on kasvattaa lohkoketjun kapasiteettia parantamalla sen ydinominaisuuksia ja toimintoja. 

Ensisijainen painopiste on lohkoketjun arkkitehtuurin ja konsensusmekanismien optimoinnissa, jotta se voi käsitellä enemmän transaktioita sekunnissa (TPS) ja parantaa kokonaistehokkuutta.

Esimerkkejä Layer-1-skaalausratkaisuista

Suurentunut lohkon koko

Tämä yksinkertainen lähestymistapa laajentaa kunkin lohkon sisältämän tiedon määrää, jolloin useampi transaktio voidaan käsitellä lohkoa kohden. Bitcoinilla on esimerkiksi 1 Mt:n lohkokokorajoitus, kun taas Bitcoin Cash kasvatti sen 32 Mt:iin. Lohkokoon liiallinen kasvattaminen voi kuitenkin johtaa keskittymiseen, sillä se edellyttää tehokkaampia tietokoneita lohkojen vahvistamiseen.

Osuuden todistus (PoS)

Siirtyminen Proof-of-Workista (PoW), Bitcoinin käyttämästä konsensusmekanismista, Proof-of-Stakeen voi parantaa skaalautuvuutta. PoW:ssä kaivajat kilpailevat ratkaisemalla monimutkaisia pulmia validoidakseen transaktioita ja ansaitakseen palkkioita. PoS puolestaan validoi transaktiot käyttäjän hallussa olevien kolikoiden määrän (hänen stakensa) perusteella. Tämä poistaa PoW:n vaatiman intensiivisen laskentatehon, mikä johtaa nopeampaan transaktioiden käsittelyyn.

Shardaus

Tämä menetelmä jakaa lohkoketjun useisiin osiin (shard), joista jokainen käsittelee transaktioita itsenäisesti. Tämä lisää merkittävästi transaktiokapasiteettia, koska useat osat voivat vahvistaa transaktioita samanaikaisesti. Osiointi voi kuitenkin tuoda mukanaan monimutkaisuutta ja mahdollisia tietoturvariskejä, koska se vaatii viestintää ja koordinointia osien välillä.

Layer-1-skaalausratkaisujen edut ja rajoitukset

Layer-1-skaalausratkaisujen edut:

Suurempi transaktioläpäisykyky

Layer-1-skaalausratkaisut voivat merkittävästi kasvattaa lohkoketjun sekunnissa käsittelemien transaktioiden määrää, mikä tekee verkosta tehokkaamman ja kykenevämmän käsittelemään suurempia kuormia.

Parannettu turvallisuus ja hajautus

Parantamalla ydinprotokollaa Layer-1-ratkaisut usein säilyttävät tai parantavat lohkoketjun luontaisia turvallisuus- ja hajautusominaisuuksia, mikä varmistaa vankan ja luottamusta vaatimattoman toiminnan.

Pitkän aikavälin kestävyys

Perustavanlaatuiset parannukset lohkoketjun arkkitehtuuriin voivat tarjota kestäviä etuja ja luoda vankan perustan tuleville skaalautuvuuden ja suorituskyvyn parannuksille ilman jatkuvien lohkoketjun ulkopuolisten ratkaisujen tarvetta.

Vähentynyt ruuhkautuminen ja alhaisemmat kulut

Tehokkaamman transaktioiden käsittelyn myötä verkko kokee vähemmän ruuhkautumista, mikä johtaa alhaisempiin transaktiokuluihin ja nopeampiin vahvistusaikoihin käyttäjille.

Layer 1 -skaalausratkaisujen rajoitukset

Monimutkainen toteutus

Layer-1-muutosten toteuttaminen voi olla teknisesti monimutkaista ja saattaa vaatia huomattavasti aikaa ja resursseja. Nämä muutokset edellyttävät usein yksimielisyyttä yhteisön ja kehittäjien kesken, mikä voi olla haastavaa saavuttaa.

Hard fork -riski

Merkittävät muutokset lohkoketjun protokollaan voivat johtaa hard forkkeihin, joissa lohkoketju jakautuu kahdeksi erilliseksi verkoksi. Tämä voi aiheuttaa sekaannusta, tietoturvariskejä ja hajanaisuutta yhteisössä.

Skaalautuvuuden kääntöpuolet

Jotkut Layer-1-ratkaisut saattavat sisältää kääntöpuolia, kuten hajautuksen tai turvallisuuden asteen uhraamista suuremman skaalautuvuuden saavuttamiseksi. Näiden kääntöpuolien tasapainottaminen on ratkaiseva haaste.

Rajallinen välitön vaikutus

Vaikka Layer-1-ratkaisut tarjoavat pitkän aikavälin etuja, niiden välitön vaikutus saattaa olla rajallisempi verrattuna Layer-2-ratkaisuihin, jotka usein voivat tarjota nopeampia skaalautuvuusparannuksia toimimalla olemassa olevan lohkoketjun päällä.

Miten Layer-2-skaalausratkaisut toimivat?

Layer-2-skaalausratkaisut toimivat olemassa olevan lohkoketjun päällä ja luovat lisäkerroksen, joka käsittelee transaktioita tehokkaammin. Näiden ratkaisujen tavoitteena on vähentää pääasiallisen lohkoketjun kuormaa siirtämällä transaktioita pois siitä ja käsittelemällä ne lohkoketjun ulkopuolella tai toissijaisissa verkoissa. 

Näiden transaktioiden tulokset tilitetään sitten ajoittain pääasialliseen lohkoketjuun, mikä varmistaa koko järjestelmän turvallisuuden ja eheyden. Näin tekemällä Layer-2-ratkaisut voivat merkittävästi parantaa lohkoketjuverkkojen skaalautuvuutta ja nopeutta ilman perustavanlaatuisia muutoksia perusprotokollaan.

Esimerkkejä Layer-2-skaalausratkaisuista

State-kanavat

Nämä mahdollistavat useiden transaktioiden suorittamisen lohkoketjun ulkopuolella osapuolten välillä. Kun transaktiot ovat valmiit, lopullinen tila kirjataan pääasialliseen lohkoketjuun, mikä minimoi lohkoketjun sisäisten transaktioiden määrän.

Sivuketjut

Nämä ovat erillisiä lohkoketjuja, jotka toimivat rinnakkain pääketjun kanssa ja ovat yhteydessä siihen. Transaktioita voidaan käsitellä sivuketjussa ja tilittää sitten ajoittain pääketjuun, mikä vähentää pääketjun työkuormaa.

Rollupit

Nämä niputtavat useita transaktioita yhdeksi transaktioksi, joka lähetetään sitten pääketjuun. Optimistic Rollupit ja Zero-Knowledge (ZK) -Rollupit ovat kaksi pääasiallista rollup-tyyppiä. Molemmat käsittelevät transaktioita lohkoketjun ulkopuolella ja lähettävät sitten yhteenvedon takaisin pääasialliseen lohkoketjuun. Tämän menetelmän tavoitteena on lisätä transaktiokapasiteettia tehokkaasti.

Layer-2-skaalausratkaisujen edut ja rajoitukset

Layer-2-skaalausratkaisujen edut:

Parannettu skaalautuvuus

Käsittelemällä transaktioita lohkoketjun ulkopuolella tai lisäkerroksissa Layer-2-ratkaisut kasvattavat merkittävästi transaktiokapasiteettia samalla, kun ne vähentävät pääasiallisen lohkoketjun rasitusta.

Alhaisemmat transaktiomaksut

Siirtämällä transaktioita pois pääketjusta Layer-2-ratkaisut auttavat vähentämään verkon ruuhkautumista, mikä johtaa alhaisempiin transaktiokuluihin käyttäjille.

Nopeammat transaktionopeudet

Layer-2-ratkaisuissa käsitellyt transaktiot voidaan vahvistaa paljon nopeammin kuin pääketjussa, mikä parantaa käyttäjäkokemusta.

Pääketjun turvallisuuden säilyminen

Koska Layer-2-ratkaisut tilittyvät lopulta pääasialliseen lohkoketjuun, ne perivät taustalla olevan Layer-1-protokollan turvallisuus- ja hajautusedut.

Layer-2-ratkaisujen rajoitukset 

Monimutkaisuus

Layer-2-ratkaisujen toteuttaminen ja hallinta voi olla teknisesti monimutkaista ja vaatia hienostunutta infrastruktuuria ja protokollia sujuvan integroinnin varmistamiseksi pääketjun kanssa.

Luottamusoletukset

Jotkut Layer-2-ratkaisut saattavat tuoda mukanaan lisää luottamusoletuksia, mikä voi heikentää lohkoketjutransaktioiden luottamusta vaatimatonta luonnetta.

Riippuvuus pääketjusta

Vaikka Layer-2-ratkaisut siirtävät transaktioita pois, ne nojaavat edelleen pääketjuun lopullisessa tilityksessä, mikä tarkoittaa, etteivät ne voi täysin poistaa pääketjun pullonkauloja.

Käyttäjien omaksuminen

Jotta Layer-2-ratkaisut olisivat tehokkaita, laaja käyttäjien omaksuminen ja tuki laajemmalta ekosysteemiltä (esim. lompakot ja pörssit) ovat välttämättömiä.

Layer-1- ja Layer-2-skaalausratkaisujen vertailu

Tässä suora vertailu Layer-1- ja Layer-2-skaalausratkaisujen välillä:

Lähestymistapa

Layer-1-ratkaisut muokkaavat lohkoketjun perustasoa. Layer-2-ratkaisut puolestaan toimivat olemassa olevan lohkoketjun päällä.

Toteutus

Layer-1-ratkaisut tarkoittavat suoria muutoksia lohkoketjuprotokollaan ja arkkitehtuuriin, kun taas Layer-2-ratkaisut luovat toissijaisia kerroksia tai verkkoja transaktioiden käsittelyä varten.

skaalautuvuus

Layer-1-ratkaisut parantavat skaalautuvuutta kasvattamalla lohkoketjun luontaista kapasiteettia. Layer-2-ratkaisut puolestaan siirtävät transaktioita pois pääketjusta, mikä parantaa merkittävästi kapasiteettia.

Turvallisuus ja hajautus

Layer-1-ratkaisut yleensä säilyttävät tai parantavat näitä ominaisuuksia, mutta voivat sisältää kääntöpuolia. Layer-2-ratkaisut puolestaan nojaavat pääketjuun lopullisessa tilityksessä, mikä säilyttää turvallisuuden, mutta ne voivat tuoda mukanaan lisää luottamusoletuksia.

Monimutkaisuus ja riski

Layer-1-ratkaisuihin liittyy suurta monimutkaisuutta ja riskiä, mukaan lukien mahdolliset hard forkit ja konsensushaasteet. Layer-2-ratkaisut sen sijaan ovat teknisesti monimutkaisia, mutta välttävät perusprotokollan muuttamisen. Niiden menestys riippuu käyttäjien omaksumisesta ja ekosysteemin tuesta.

Yhteenveto

Pyrkimyksessä tehdä lohkoketjuteknologiasta skaalautuva ja tehokas sekä Layer-1- että Layer-2-skaalausratkaisuilla on ratkaiseva rooli. Layer-1-ratkaisut tarkoittavat perustavanlaatuisia muutoksia lohkoketjun ydinprotokollaan, mikä parantaa suoraan sen kapasiteettia ja suorituskykyä. 

Layer-2-ratkaisut puolestaan toimivat olemassa olevan lohkoketjun päällä ja siirtävät transaktioita toissijaisiin kerroksiin ruuhkautumisen lievittämiseksi ja nopeuden parantamiseksi. 

Kummallakin lähestymistavalla on omat etunsa ja rajoituksensa, ja niiden yhdistetty käyttö on olennaista vankkojen, skaalautuvien lohkoketjuverkkojen saavuttamiseksi, jotka voivat käsitellä kasvavaa kysyntää ja tarjota sujuvan käyttäjäkokemuksen.

Zypto: lohkoketjun skaalautuvuuden nostaminen Layer-1- ja Layer-2-ratkaisuilla

Zypto on omistautunut lohkoketjuteknologian mullistamiseen kehittyneillä skaalausratkaisuilla. Uskomme lohkoketjun potentiaaliin jokapäiväisessä käytössä, ja innovatiiviset työkalumme tekevät tästä todellisuutta. Zypto on sitoutunut parantamaan Web3-sovellusten skaalautuvuutta ja tehokkuutta.

Valmiina kokemaan lohkoketjun tulevaisuuden? Käy verkkosivustollamme oppiaksesi, miten Zypto käyttää sekä Layer-1- että Layer-2-ratkaisuja optimoidakseen lohkoketjutoimintosi.