Scalabilità di Ethereum:come scalare Ethereum

Ethereum è tra le blockchain più ambiziose quando si tratta di ridimensionamento. In effetti, nessun'altra blockchain potrebbe avere una roadmap di scalabilità così profonda come quella di Ethereum. Tuttavia, il ridimensionamento non è esclusivo di Ethereum, poiché ogni blockchain deve essere ridimensionato per diventare rilevante in un futuro mercato abilitato alla blockchain.

Cos'è la scalabilità Blockchain?

La scalabilità blockchain è la capacità di una rete blockchain di supportare un throughput di transazioni elevato ed elaborare molte transazioni. Quindi, si dice che una rete blockchain in grado di elaborare molte transazioni al secondo (TPS) sia scalabile. Al contrario, le blockchain con bassi throughput hanno una scarsa scalabilità.

I sistemi decentralizzati ottengono il loro decentramento distribuendo il processo decisionale a tutti i partecipanti alla rete. Ciò li rende superiori ai sistemi centralizzati che si affidano alle autorità centrali per prendere decisioni. Tuttavia, richiedere a molte persone di prendere decisioni ha i suoi svantaggi.

Nei sistemi blockchain, il decentramento rallenta la velocità di elaborazione delle transazioni perché ogni nodo della rete deve convalidare le transazioni. Ciò che essenzialmente accade è che tutti i nodi devono partecipare al processo di consenso. Ogni blockchain ha un protocollo di consenso (un insieme di regole) per guidare la convalida delle transazioni. I nodi inoltrano anche le transazioni di blocco e le convalide ad altri nodi per mantenere aggiornata l'intera rete. Poiché questo tipo di lavoro di convalida viene svolto da ogni singolo nodo, blockchain come Bitcoin ed Ethereum hanno un basso tasso di TPS, con conseguenti problemi di scalabilità.

Tuttavia, il modo più semplice per gli sviluppatori di risolvere i problemi di scalabilità è sacrificare la decentralizzazione e la sicurezza. Il numero di nodi contribuisce al decentramento di una blockchain. Più nodi partecipano alla ricerca del consenso di una blockchain, più questa blockchain è decentralizzata. Il compromesso è noto come il "trilemma della scalabilità blockchain". Trent McConaghy e il co-fondatore di Ethereum Vitalik Buterin hanno coniato questo termine per riferirsi al fatto che gli sviluppatori blockchain non possono ottenere decentralizzazione, scalabilità e sicurezza tutte in una volta. Ciò rende le blockchain limitate nonostante i loro meriti.

Perché scalare una blockchain?

Visa elabora circa 1.700 transazioni al secondo, mentre Ethereum elabora solo circa 30 transazioni contemporaneamente. Bitcoin è anche peggio in questo senso, poiché la sua rete elabora da tre a sette transazioni al secondo. Di conseguenza, le due blockchain devono scalare per diventare mainstream e servire un mercato di massa. Per raggiungere questo obiettivo, devono trovare soluzioni ai seguenti fattori che influenzano la scalabilità della blockchain:

Dimensione blocco

I blocchi contengono batch di transazioni che formano la blockchain. Il numero di transazioni in un blocco e il tempo di generazione di un blocco determinano il tasso TPS della blockchain. Pertanto, la dimensione del blocco è fondamentale per migliorare il TPS di una blockchain. Un grande blocco conterrà più transazioni, migliorando così il TPS. Tuttavia, l'aumento delle dimensioni dei blocchi viola il decentramento di una blockchain poiché diventa più difficile eseguire un nodo destinato a convalidare più transazioni e quindi deve essere in grado di elaborare carichi di dati maggiori.

Limiti di memoria

I nodi devono scaricare ogni nuovo blocco. Ciò significa che hanno bisogno di spazio per contenere questi blocchi. Con l'espansione della rete, tuttavia, i nodi necessitano di più spazio su disco, il che può essere costoso. Questo si riferisce al problema di cui sopra. Con una maggiore dimensione del blocco, i nodi richiederanno una maggiore capacità di archiviazione.

Commissioni di transazione

La congestione della rete a causa di un elevato afflusso di transazioni significa che gli utenti devono pagare più commissioni. L'elevata domanda di spazio in un blocco costringe gli utenti a pagare di più per "saltare" la coda. Di conseguenza, le commissioni di transazione aumentano. Gli utenti di Ethereum spesso pagano tariffe elevate per il gas a causa della congestione della rete.

Tempo di risposta

Il tempo di risposta si riferisce alla durata che gli utenti devono attendere affinché i nodi convalidino le loro transazioni. Ad esempio, la rete Bitcoin impiega circa 10 minuti per confermare una transazione. In Ethereum, possono essere necessari da 15 secondi a cinque minuti. Maggiore è il tempo di risposta, più tempo impiega una transazione per stabilizzarsi su una blockchain.

Come scalare una blockchain

Esistono tre approcci di ridimensionamento:

Ridimensionamento interno

Il ridimensionamento interno implica il miglioramento delle strutture dati interne del nodo e del protocollo di consenso. L'obiettivo è ottimizzare le risorse come lo storage e i costi associati.

Separazione dei nodi

La suddivisione dei nodi comporta la suddivisione delle responsabilità dei nodi completi in sottonodi. Ogni sottonodo assume un ruolo più specifico ed è gestito da soggetti specializzati. Questa opzione di ridimensionamento cerca di creare un nodo di verifica più conveniente da eseguire per l'utente.

Ridimensionamento esterno

Conosciuto anche come ridimensionamento fuori catena, questo metodo comporta l'aggiunta di catene di livello 2 (L2) sopra la catena principale e può essere generalmente definito ridimensionamento modulare. Lightning Network di Bitcoin o le varie soluzioni Layer 2 di Ethereum ne sono un esempio.

Le prime due categorie di ridimensionamento possono comportare la centralizzazione della blockchain. È per questo motivo che blockchain come Ethereum (e Bitcoin) stanno optando per il ridimensionamento esterno sotto forma di soluzioni Layer 2 o sidechain.

Ridimensionamento di Ethereum

L'approccio di ridimensionamento di Ethereum fa parte dei suoi numerosi aggiornamenti, che un tempo erano chiamati aggiornamento ETH 2.0. In quanto tale, gli sforzi di ridimensionamento di Ethereum continuano mentre scriviamo questo. A partire da ora, la catena Beacon che funziona su Proof-of-Stake (PoS) è già stata introdotta. Il prossimo passo è integrare questa nuova catena di livelli di consenso con l'attuale mainnet di Ethereum. Questo segnerà anche la fine del mining Proof-of-Work (PoW) per Ethereum. Il terzo passaggio cruciale è l'implementazione dell'effettiva roadmap di scalabilità di Ethereum. Alla fine, la futura scalabilità di Ethereum dipende dalla realizzazione di queste soluzioni.

Ridimensionamento su catena

Gli sviluppatori di Ethereum apportano modifiche al livello di base attraverso l'implementazione di un meccanismo noto come sharding. Lo sharding implica la creazione di nuove catene (shard) per aumentare la velocità delle transazioni e alleviare la congestione della rete.

Ridimensionamento fuori catena

Ethereum sta applicando il ridimensionamento fuori catena al di fuori del suo livello di base. Le soluzioni off-chain più popolari (soluzioni di livello 2) sono descritte di seguito:

• Riepilogo :I rollup eseguono transazioni al di fuori del livello di base. Più precisamente, le transazioni vengono raggruppate e compresse off-chain prima di essere verificate al livello di base del consenso. I due tipi di rollup sono ottimistici e a conoscenza zero.
• Canali statali: Usano contratti multisig, consentendo agli utenti di effettuare transazioni off-chain più velocemente.
• Catene laterali :Sono blockchain indipendenti che funzionano parallelamente alla rete principale. Idealmente, ottengono la propria sicurezza blockchain dalla catena del livello di base sottostante.
• Plasma: Questa è una blockchain separata che risolve le controversie utilizzando rollup ottimistici.
• Validio: Utilizza prove di validità e i dati non vengono archiviati sul livello di base.

Ethereum è più scalabile di Bitcoin?

Bene, questa è una domanda difficile a cui rispondere in modo definitivo. A partire da ora, Ethereum potrebbe essere considerato più scalabile di Bitcoin perché elabora leggermente più transazioni al secondo. Allo stesso tempo, poiché l'hashrate di Ethereum è più basso e la sua rete potrebbe non essere decentralizzata come Bitcoin, alcuni considererebbero Bitcoin più sicuro di Ethereum. Inoltre, Ethereum si sta espandendo più velocemente di Bitcoin, rendendo proibitivo per l'utente medio eseguire un nodo completo. Con Ethereum in procinto di passare a Proof-of-Stake e adottare un intero edificio di scalabilità modulare, dobbiamo ancora vedere se anche la maggiore scalabilità che deriva da questo cambiamento sarà sufficientemente sicura.

Alla fine della giornata si può dire:sia Bitcoin che Ethereum stanno scalando gradualmente mentre lavorano verso un'adozione diffusa. Tuttavia, le due blockchain hanno obiettivi diversi, il che significa che potrebbero non essere comparabili in futuro con l'aumento dell'adozione. Per illustrare, Bitcoin ha una chiara politica monetaria e potrebbe diventare una valuta globale quando raggiungerà l'adozione di massa. Ethereum, d'altra parte, ha una politica monetaria meno chiara ed è più propenso alle sue funzioni di piattaforma per applicazioni decentralizzate (DApps).