Blockchain za Layer 1

Elewa jinsi blockchain za Layer 1 zinavyofanya kazi na ujue vikwazo vyake!

Utangulizi

Matatizo hutokea pale watumiaji wanaotaka kutumia mtandao wa blockchain wanapozidi uwezo wake. Mahitaji makubwa ya nafasi ya bloku yanaweza kuwa ya muda mfupi, au kudumu kwa muda mrefu kadri watumiaji wanavyoendelea kutamani kutumia blockchain hiyo. Wakati wa mahitaji makubwa, watumiaji hushindana kwa bei ili miamala yao ishughulikiwe haraka, ada zinapanda, na wenye mtaji mdogo wanabaki nje.

Somo hili linachunguza kwa nini Ethereum na blockchain nyingine zinakabiliwa na trilema ya blockchain, jinsi trilema inavyosababisha matatizo hayo, na jinsi inavyoathiri mipango ya Ethereum ya kuhudumia watumiaji wake wote. Tutaangalia maamuzi magumu ambayo blockchain kadhaa zimefanya kuhusu trilema, na maana yake kwa Wagunduzi wa Academy.

Trilema ya blockchain

Kama linavyodokeza neno trilema, kuna sifa tatu za blockchain zinazoshindana na kuzuia kuboresha zote tatu kwa wakati mmoja.

Nazo ni: usalama, uwezo wa kupanuka, na ugatuzi.

Ili blockchain iwe msingi usioegemea upande kwa mfumo wa fedha wa dunia nzima, inapaswa kufanya vizuri katika pande zote tatu. Mfumo wa fedha unahitaji usalama dhidi ya udanganyifu, ulinzi dhidi ya wadhibiti kupitia ugatuzi, na uwezo wa kupanuka ili kukidhi mahitaji ya binadamu zaidi ya bilioni 8 duniani.

Jaribio la maarifa 1

Trilema ya blockchain inaelezea uhusiano kati ya:

[ ] ethereum, bitcoin na altcoin
[ ] usalama, udhibiti na udanganyifu
[ ] ugatuzi, uwezo wa kupanuka na usalama
[ ] usalama, kasi na ada ndogo

Usalama na mwafaka

Usalama ndio hitaji la msingi kabisa kwa blockchain ya umma. Kompyuta zilizo ndani ya mtandao lazima zikubaliane kuhusu miamala iliyotokea kweli ili zifanye kazi pamoja; makubaliano hayo yanaitwa mwafaka. Blockchain ni salama iwapo washambuliaji hawawezi kuzuia mtandao kufikia ukweli huo. Algoriti za mwafaka zimeundwa kustahimili mashambulio hayo.

Minyororo kama Bitcoin inayotumia mwafaka wa Proof of Work inalinda makubaliano haya kwa kufanya utengenezaji wa bloku kuwa shindano kali; kila mtengenezaji anakimbizana kutatua tatizo la hesabu. Wa kwanza kufanikiwa anapata haki ya kutengeneza bloku inayofuata pamoja na tuzo ya bloku inayoambatana nayo. Kuandika upya historia ya karibuni ya mnyororo kungehitaji uwekezaji mkubwa wa kompyuta na nishati, hivyo mshambuliaji angetumia zaidi ya anachopata.

Jaribio la maarifa 2

Mwafaka wa blockchain kwa sarafu za kripto ni:

[ ] Mchakato ambao nodi zinakubaliana yaliyotokea onchain
[ ] Muhimu kwa kila mtu kwenye mnyororo huo ili kuzuia udanganyifu
[ ] Unaolindwa kwa vichocheo vya kiuchumi
[ ] Yote yaliyo hapo juu

Usalama na mashambulio

Njia moja ya kushambulia mwafaka wa blockchain ni shambulio la asilimia 51; mshambuliaji anayedhibiti nguvu nyingi za mwafaka wa mtandao anaweza kutengua miamala ya karibuni ili kutumia sarafu zilezile mara mbili, au kuzuia miamala mipya. Hawezi kughushi saini wala kutumia pesa za mtu mwingine. Wingi huo unamaanisha asilimia 51 ya nguvu za kompyuta kwenye Proof of Work, na asilimia 51 ya stake kwenye Proof of Stake, yaani mtaji mkubwa mno. Kwenye Proof of Stake, udanganyifu unaothibitika kama kutia saini bloku mbili zinazopingana husababisha stake hiyo kuharibiwa (slashing); mshambuliaji angepoteza zaidi ya anachopata.

Kwenye mwafaka wa Proof of Stake, mtengenezaji wa bloku hachaguliwi kwa shindano bali anapangwa kwa bahati nasibu. Kama ilivyo kwenye Proof of Work, algoriti ya mwafaka inahakikisha hakuna taasisi moja inayoweza kushinda haki ya kutengeneza bloku mpya mara kwa mara.

Jaribio la maarifa 3

Lengo la mwisho la shambulio la asilimia 51 ni:

[ ] Kuvuruga shughuli za uchimbaji
[ ] Kutumia sarafu mara mbili au kuzuia miamala
[ ] Kutengeneza sarafu mpya ya kripto
[ ] Kuwaondoa wale wengine asilimia 49

Uwezo wa kupanuka: kasi

Uwezo wa kupanuka ni uwezo wa blockchain kushughulikia miamala mingi kwa haraka. Vitu viwili vinaamua uwezo huu: kasi na kutotenguka.

Kasi ya miamala: idadi ya miamala ambayo blockchain inaweza kushughulikia kwa wakati mmoja, mara nyingi hupimwa kwa miamala kwa sekunde (TPS).

Fikiria watu wengi wanasubiri kwenye kituo cha basi na wengine wanaongezeka kila dakika, wote wanataka kusafiri. Lakini basi moja linabeba idadi fulani tu. Ili kumaliza foleni haraka, ungehitaji mabasi makubwa zaidi (watu wengi) au mabasi yanayopita mara kwa mara (muda mfupi). Ndivyo ilivyo kwa kujaza miamala mingi kwenye nafasi ya bloku ndogo iliyopo kwa kila bloku. Unaweza kuona mchoro wenye data ya moja kwa moja kwenye https://txstreet.com/v/eth-btc.

Jaribio la maarifa 4

Ni kauli ipi ya kweli kuhusu mfano wa kituo cha basi kwa miamala ya blockchain?

[ ] Watu (miamala) wanawekwa pamoja kwenye mabasi (bloku)
[ ] Kila basi (bloku) linabeba idadi maalum ya watu (miamala)
[ ] Kubeba watu zaidi kunahitaji mabasi makubwa au mengi zaidi
[ ] Yote yaliyo hapo juu

Uwezo wa kupanuka: kutotenguka

Kipengele cha pili cha uwezo wa blockchain kupanuka ni:

Kutotenguka: ni lini tunaweza kuwa na uhakika kwamba muamala hautabadilishwa wala kutenguliwa?

Kwenye minyororo ya Proof of Work kama Bitcoin, kutotenguka hupimwa kwa bloku: kadri bloku nyingi zinavyoongezwa baada ya muamala wako, ndivyo unavyokuwa na uhakika zaidi. Kumbuka, algoriti salama ya mwafaka inafanya kubadilisha bloku za zamani kuwe ghali sana, na gharama inaongezeka kadri mtu anavyorudi nyuma zaidi. Bitcoin inatengeneza bloku mpya kila baada ya dakika 10 hivi, hivyo kusubiri uthibitisho kadhaa huchukua kama saa moja. Proof of Stake ya Ethereum inatumia njia tofauti: wathibitishaji wanapiga kura kukamilisha bloku, na baada ya dakika 13 hivi (vipindi viwili vya kura) muamala hautenguliki.

Ugatuzi unasambaza madaraka

Ugatuzi ndio msingi wa mwisho wa trilema: kuhamisha udhibiti na maamuzi kutoka kwa taasisi moja kwenda kwenye mtandao mpana wa wengi. Ugatuzi ndio kanuni inayowezesha blockchain kuwa bila ruhusa na sugu kwa udhibiti; yeyote anaweza kuzitumia, na yeyote anaweza kujenga programu juu yake.

Mifumo ya kati kama Facebook na Twitter inaweza kufunga akaunti ya mtu yeyote wakati wowote. Watangazaji wengi maarufu kwenye Twitch au TikTok wamejikuta wameondolewa bila sababu, na hata wakirudishiwa akaunti, mchakato huo ni mrefu na wenye uchungu. Bila ugatuzi, daftari la blockchain ni lahajedwali tu kwenye kompyuta ya benki; mabenki ndio wanaoamua nani afungue akaunti. Mtandao bila ruhusa unamaanisha mamlaka yamegatuliwa vya kutosha; hakuna njia ya kumnyima mtu au taasisi haki ya kuingia.

Jaribio la maarifa 5

Ni kauli ipi SI ya kweli kuhusu ugatuzi?

[ ] Ugatuzi unafanya blockchain kuwa sugu kwa udhibiti
[ ] Ugatuzi unafanya blockchain kuwa bila ruhusa
[ ] Ugatuzi unasaidia madikteta kudumisha udhibiti
[ ] Yeyote popote anaweza kutumia mifumo isiyohitaji ruhusa

Je, imegatuliwa?

Lakini swali la kama kitu kimegatuliwa si la ndiyo au hapana tu. Je, taasisi 10 zinazodhibiti ni ugatuzi? Vipi 1,000? Milioni moja? Hakuna kigezo rasmi cha kusema kitu kimegatuliwa vya kutosha, hivyo ni bora kufikiria ugatuzi kama mstari wenye viwango. Badala ya jibu la weusi au weupe tu, kuna kijivu kingi katikati.

Kwa hiyo tunaweza kusema kitu "kimegatuliwa zaidi au pungufu ya kingine" badala ya "cha kati au kilichogatuliwa". Kiwango kikubwa cha ugatuzi kinahitajika ili mfumo wa fedha usioegemea upande uweze kustahimili udhibiti wa serikali. Blockchain mpya mara nyingi zinatoa ugatuzi ili kupata uwezo wa kupanuka, lakini zinajiweka hatarini kwa mashinikizo yaleyale ya jamii na serikali yanayoikumba mifumo ya kati kabisa. Zinaweza kuishia kufanya udhibiti uleule unaoonekana kwenye mitandao ya kijamii ya kati.

Jaribio la maarifa 6

Blockchain tofauti zinatumia viwango tofauti vya ugatuzi.

[ ] Kweli
[ ] Si kweli

Mifano michache

Kila blockchain ina njia yake ya kukabili trilema, na kila moja imefanya maamuzi magumu ili kufikia malengo yake. Bitcoin na Ethereum zinatanguliza usalama na ugatuzi kuliko uwezo wa kupanuka, hivyo Bitcoin ina muda wa kutotenguka mrefu na Ethereum ina nafasi ya bloku finyu. Mahitaji ya mikataba mahiri yanapoongezeka, hasa kwa DeFi, ada za Ethereum zinapanda; wakati wa msongamano mkubwa mwaka 2021, muamala mmoja ungeweza kugharimu dola makumi kadhaa.

Ada zinazopanda zilifungua mwanya kwa Layer 1 mbadala kama BNB Chain, iliyotanguliza uwezo wa kupanuka kuliko ugatuzi ili kupata kasi ya miamala kubwa na ada nafuu. Minyororo ya kizazi cha tatu kama Solana inatumia mbinu mpya kutatua trilema, lakini blockchain zote bado zinakabiliwa na vikwazo hivi vya msingi. Uchaguzi wa kila mnyororo unaunda mfumo wake kupitia athari za msingi zitokanazo na uchaguzi huo.

Kwa hiyo nini kifanyike?

Ikiwa Ethereum imetanguliza usalama na ugatuzi, itapanukaje ili kuhudumia watumiaji wote kama mtandao wa fedha wa dunia nzima inaolenga kuwa? Ramani ya Ethereum ilichunguza majibu mawili: Layer 2 na sharding.

Layer 2 zinaongeza uwezo wa Ethereum kupanuka bila kuathiri pande nyingine mbili za trilema. Ni tabaka la ziada linalokaa juu ya blockchain kuu, likitegemea mnyororo mkuu kwa usalama huku likiwapa watumiaji ada ndogo na miamala ya haraka. Tutazichunguza kwa kina kwenye somo letu la Layer 2.

Sharding ingegawa blockchain kuwa minyororo kadhaa sambamba, kama kuongeza njia barabarani. Ethereum iliweka mpango huo kando na kuchagua rahisi zaidi: kufanya data ya bloku iwe nafuu kwa Layer 2 (iliongezwa mwaka 2024) na kuongeza uwezo hatua kwa hatua, bila kupoteza usalama wala ugatuzi.

Jaribio la maarifa 7

Layer 2 hufanya nini?

[ ] Zinajitengenezea usalama wake zenyewe
[ ] Zinaongeza uwezo wa blockchain kuu kupanuka
[ ] Zinaongeza ada kwa watumiaji
[ ] Zinaongeza muda wa kutotenguka kwa watumiaji

Mustakabali wa Ethereum

Mtandao wa Ethereum unaendelea kuboresha uwezo wake wa kupanuka bila kupoteza pande nyingine za trilema. The Merge, yaani kuhamia mwafaka wa Proof of Stake (2022), ilipunguza matumizi ya nishati kwa zaidi ya 99%, na data nafuu ya bloku kwa Layer 2 ilifika mwaka 2024. Kupanuka ni kazi endelevu: kila uboreshaji unafanya Ethereum iwe ya haraka na nafuu zaidi huku usalama na ugatuzi vikibaki misingi yake. Ethereum Foundation ina ukurasa mzuri kuhusu ramani ya Ethereum.

Wakati huohuo, itifaki nyingi za Layer 2 zinajengwa juu ya Ethereum ili kukidhi mahitaji ya watumiaji bila kubadilisha itifaki ya Ethereum yenyewe. Itifaki hizi zinategemea Layer 1 ya Ethereum kwa usalama uliogatuliwa huku zenyewe zikitoa uwezo wa kupanuka; wingi wa Layer 2 unaunda mfumo uliogatuliwa! Rollup zinazoongoza ni Arbitrum, OP Mainnet na Base; Polygon PoS ni sidechain maarufu yenye usalama wake wa peke yake.

Jaribio la maarifa 8

Maboresho ya Ethereum ni pamoja na:

[ ] Kutumia Layer 2 na data nafuu ya bloku kuongeza uwezo wa kupanuka
[ ] Kudumisha ugatuzi na usalama kama misingi mikuu
[ ] Kupunguza matumizi ya nishati kwa mwafaka wa Proof of Stake
[ ] Yote yaliyo hapo juu

Hii inamaanisha nini kwa Wagunduzi?

Watumiaji wanahitaji ada ndogo ili kujifunza na kuchunguza teknolojia hii bila vizuizi vikubwa vya kuingia na bila gharama kubwa za makosa, hasa mwanzoni mwa safari yao. Blockchain ya Ethereum bado haijakamilika, lakini maadili yake yanaifanya kuwa mojawapo ya chaguo bora zaidi ya kutimiza ndoto ya mfumo wa kompyuta wa fedha wa dunia nzima. Wagunduzi wanaweza kujifunza kutumia Ethereum bila kulipa ada kubwa; kutumia Layer 2 kunawapa Wagunduzi faida za usalama na ugatuzi wa Ethereum pamoja na uwezo mkubwa zaidi wa kupanuka.

Somo linalofuata litaelezea suluhisho za Layer 2 na jinsi ya kuanza. Songa mbele, Wagunduzi!