Розуміння масштабованості блокчейну через багаторівневу структуру Віталіка

Віталік Бутерін окреслив революційну структуру для розуміння викликів масштабованості блокчейну, розкривши, чому різні компоненти мережі блокчейн мають значно різні труднощі з масштабуванням. Замість того, щоб розглядати масштабування як монолітну проблему, Бутерін пропонує дивитися на неї через ієрархічну призму, яка розділяє обчислення, дані та стан як окремі категорії викликів. Такий багаторівневий підхід надає розробникам і дослідникам структурований метод для пріоритезації тих вузьких місць у масштабованості, які потребують негайної уваги.

Три стовпи масштабованості: ієрархія складності

Згідно з інформацією, поданою Odaily, Бутерін ранжує компоненти блокчейну за їхньою складністю масштабування за шкалою від найпростіших до найскладніших. Ця структура слугує важливим діагностичним інструментом для розуміння, чому деякі рішення з масштабування успішні, а інші — ні. Ієрархія розташовує ці три стовпи у зростаючому порядку складності, кожен з яких вимагає принципово різних стратегій оптимізації та архітектурних рішень.

Обчислення та дані: більш керовані виклики масштабування

На основі цієї ієрархії лежить обчислювальний компонент, який Бутерін визначає як найпростіший для масштабування. Техніки паралелізації пропонують прямий шлях до підвищення обчислювальної потужності, тоді як будівельники блоків можуть надавати «підказки» для оптимізації, що ще більше прискорює обробку. Окрім традиційних підходів, галузь активно використовує архітектури на основі доказів — зокрема, нуль-знання (zero-knowledge proofs), які ефективно замінюють інтенсивні обчислення криптографічною перевіркою. Це дозволяє мережам досягати масштабованості обчислень без компромісів у безпеці.

Масштабування даних є більш складним викликом, розташованим у середньому рівні ієрархії Бутеріна. Хоча воно й важче за масштабування обчислень, обробка даних залишається піддатливою до кількох стратегій оптимізації. Системи, що забезпечують гарантії доступності даних, можуть значно покращитися за допомогою таких складних технік, як фрагментація даних та методи кодування з втратою (erasure coding), наприклад PeerDAS. Особливо елегантним підходом є підтримка механізмів плавного зниження продуктивності (graceful degradation), які дозволяють вузлам з обмеженими можливостями зберігання залишатися функціональними учасниками мережі та генерувати блоки пропорційно своїм ресурсам. Така гнучкість гарантує, що підвищена масштабованість не призведе до централізації мережі навколо високопродуктивних провайдерів інфраструктури.

Стан: фундаментальна вузька місце масштабування

Найскладніша проблема у масштабуванні блокчейну виникає на рівні стану, який Бутерін визначає як обмеження, що стримує сучасні мережі. Основне обмеження — це безжальне правило: для підтвердження навіть однієї транзакції вузли повинні зберігати або мати доступ до повного стану мережі. Це залишається актуальним навіть за архітектурних інновацій, таких як представлення стану у вигляді дерева Меркла з збереженим лише кореневим хешем. Будь-які зміни до цього кореня неминуче вимагають консультації з повним станом, що створює нездоланний вузький місце.

Існують підходи до розділення стану, але вони мають суттєві витрати. Такі рішення зазвичай вимагають глибоких архітектурних переробок і не мають універсальності для всебічної реалізації мережі. На відміну від викликів з обчисленнями та даними, де застосовуються універсальні рішення, масштабування стану залишається впертим і доменно-специфічним, а також вимагає значних зусиль у впровадженні.

Принципи керівництва для рішень з масштабування блокчейну

Структура Бутеріна дає практичні стратегічні орієнтири для розробки рішень з масштабування. Його основний принцип встановлює чітку ієрархію пріоритетів: дані повинні переважно замінювати стан, коли це можливо, за умови, що ця заміна не спричинить нових центризаційних ризиків. Після цього обчислення має аналогічно замінювати дані за тих самих обмежень. Така каскадна модель пріоритетів надає команді розробників матрицю рішень для вибору найбільш ефективного шляху масштабування, зосереджуючи ресурси на найбільш впливових заходах. Розуміючи, що стан є справжнім рубежем масштабованості — тоді як обчислення і дані є більш подоланними перешкодами — спільнота блокчейну може спрямувати дослідження та інженерні зусилля на рішення, що адресують найглибші технічні обмеження мережі, а не на оптимізацію вже керованих рівнів.