Новая теория масштабирования Виталика: почему вычисление легко масштабируется, а состояние — трудно? Как Ethereum может преодолеть кризис?

27 января соучредитель Ethereum Виталик Бутерин обнародовал новый комплексный каркас масштабируемости блокчейна. Он использовал термин «иерархическая структура» для объяснения причин значительных различий в скорости масштабирования различных технических компонентов и указал, что состояние является настоящим узким местом расширения Ethereum. Эта модель предоставляет ясную техническую карту для понимания долгосрочного пути масштабирования Ethereum.

Трехуровневая модель: почему скорость масштабирования не совпадает?

Виталик разделил сложность расширения блокчейна на три уровня:

| Уровень | Сложность | Основные особенности | Основные вызовы | |---------|------------|------------------------|----------------| | Вычисления | Самый низкий | Самое простое расширение | Как эффективно проверять | | Данные | Средний | Требуется гарантия доступности данных | Баланс между хранением и пропускной способностью | | Состояние | Самый высокий | Самое сложное расширение | Узлы должны проверять состояние всей сети |

Ключевое понимание этой иерархии заключается в том, что сложность расширения каждого уровня зависит от степени его ограничения децентрализации. Вычисления могут быть делегированы, данные могут быть распределены, но состояние должно быть проверено всей сетью.

Уровень вычислений: существующие решения

Вычислительный уровень — самый легкий для масштабирования. Виталик отметил, что его можно повысить следующими способами:

• Параллельное выполнение: выполнение нескольких вычислений одновременно, а не последовательно
• Доказательства с нулевым разглашением: использование криптографических доказательств вместо большого количества вычислений на цепочке
• Внецепочечные вычисления: передача обработки транзакций внешним системам с последующей проверкой результатов на основной цепочке

Это также лежит в основе большинства текущих решений Layer 2. Rollup, выполняя транзакции вне цепочки и отправляя сжатые результаты в основную цепочку Ethereum, уже достигли сотни-кратного увеличения пропускной способности.

Уровень данных: новые возможности с PeerDAS

По сравнению с вычислениями, скорость расширения данных немного ниже. Блокчейн должен гарантировать проверяемость и доступность ключевых данных, что напрямую ограничивает масштабируемость. Однако, согласно последним новостям, с внедрением технологий распределения данных, таких как PeerDAS, Ethereum снижает нагрузку на хранение и пропускную способность узлов.

Что это означает? Благодаря технологиям шардинга данных и кодам исправления ошибок разные узлы могут проверять только часть данных, а не весь объем. Это позволяет поддерживать больше пользователей и повышать требования к данным, одновременно сохраняя децентрализацию и снижая аппаратные барьеры.

Уровень состояния: настоящее узкое место

Состояние — это истинное узкое место расширения. Каждый узел должен проверять и хранить состояние всей сети (балансы аккаунтов, данные смарт-контрактов и т.д.), а постоянное увеличение объема состояния повышает требования к оборудованию и в долгосрочной перспективе может привести к централизации.

Виталик предложил концепцию «подняться вверх по уровням»: максимально использовать вычисления и данные вместо состояния. Конкретные технические решения включают:

• Rollup: перенос большей части состояния за пределы основной цепочки, сохраняя только необходимые данные для проверки
• Шардинг: распределение нагрузки по данным и состоянию между разными шардами, каждый из которых обрабатывает часть состояния
• Доказательства с нулевым разглашением: снижение затрат на выполнение на цепочке, использование криптографических доказательств вместо проверки всего состояния

Стоит отметить, что в последних новостях упоминается, что Виталик недавно отказался от старого взгляда 2017 года. Сейчас он считает, что зрелость технологий ZK-SNARKs и других методов нулевого знания позволяет пользователям проверять правильность состояния без повторного воспроизведения всей истории транзакций. Это дополнительно подтверждает ключевую роль доказательств с нулевым разглашением в проверке состояния.

Значение для разработчиков и экосистемы

Эта модель уровней имеет прямое и ясное значение для проектирования решений разработчиками:

уменьшать ненужное хранение состояния на цепочке, больше полагаться на доказательства и проверяемые данные, переводя сложность на более высокие уровни. Иными словами, не стоит заставлять основную цепочку хранить и проверять все данные, а Layer 2 и другие решения масштабирования должны выполнять эту работу.

В последних новостях упоминается, что такие ранние решения Layer 2, как Plasma, переживают возрождение, интегрируя новые технологии нулевого знания. Это свидетельствует о том, что концептуальная модель Виталика реально влияет на развитие экосистемы.

Итог

Трехуровневая модель расширения Виталика дает новый взгляд на путь масштабирования Ethereum. Она ясно показывает, что вычисления — самые легкие для расширения, данные — чуть сложнее, а состояние — самое сложное, и предлагает концепцию «подняться вверх по уровням» для решения проблем.

Ценность этой модели в том, что она не просто перечисляет технологии, а предоставляет системный каркас проектирования. Разработчики могут оптимизировать архитектуру, а экосистемные проекты — выбирать направления расширения. В сочетании с зрелостью ZK-технологий и развитием решений вроде PeerDAS Ethereum стремится найти новый баланс между производительностью, затратами и децентрализацией. Этот процесс не произойдет мгновенно, но направление уже достаточно ясно.