Az elmúlt években jellemzően a blokkláncra épülő alkalmazások kaptak nagyobb figyelmet, főleg alkalmazhatóság és/vagy szabályozói tekintetben. Azonban nem szabad megfeledkezni arról sem, hogy rendületlen innováció folyik az alapinfrastruktúra szintjén is. Jelen cikkben ezeket az irányokat foglaljuk össze áttekintő jelleggel, a terület mély elméleteinek bemutatása nélkül.

A kezdeti blockchain platformok, mint például a Bitcoin, vagy az Ethereum első verziói jelentős skálázhatósági problémákkal küzdenek. Ennek oka főleg az alkalmazott konszenzus algoritmus és a biztonsági erőforrásként használt számítási erőforrás.

A skálázás problémák alacsony számú és lassú tranzakciókat, illetve magas tranzakciós díjakat eredményeznek. A főbb innovációs irányok a skálázási problémák megoldására a következők.

Skálázás az első rétegben (L1 scaling)

A legtöbb újonnan induló blockchain megoldás az alapplatform részeként próbálja megoldani a skálázhatósági problémákat. Ezt hívjuk L1, első rétegbeli skálázásnak.

Ennél a megközelítésnél főleg az alapkonszenzus algoritmust próbálják meg átalakítani. Általában elmondható, hogy nem létezik ideális konszenzus algoritmus, amely egyszerre hatékony (gyors, skálázott), decentralizált és biztonságos is.

Általában két tulajdonságot lehet az előző háromból teljesíteni, amit skálázhatósági trilemmának is hívnak. A praktikus kezdeményezések egy része arra irányul, hogy egy más előnyökkel rendelkező platformot állítsanak elő, ami például gyorsabb és hatékonyabb, de kevésbé decentralizált. Ugyanakkor az elméleti kutatások nagy része arra koncentrál, feloldható-e a blockchain skálázhatósági trilemma.

További érdekes terület a konszenzus algoritmushoz lazábban kapcsolódó véges erőforrás problémák. A Proof of Work (PoW) alapú rendszereknél a véges erőforrás a számítási kapacitás, ami több problémát is felvet különösképpen a rendszer környezetvédelmi kérdéseivel kapcsolatban. A Proof of Stake-nél (PoS) a véges erőforrás gyakorlatilag egy coin vagy kriptovaluta, mely környezetvédelmi szempontból ideálisabb, azonban jelentősen ki lehet téve a piaci (keresleti, kínálati) változásoknak.

Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS), Proof of Authority (PoA)

• A Proof of Work (PoW) protokoll esetén, mint például a Bitcoinnál, a hálózat minden bányásza a tranzakciók verifikálásával foglalkozik.
• A Proof of Stake (PoS) algoritmusnál a legnagyobb mennyiségű kripto-t birtokló felhasználók kerülnek kijelölésre blokk validálásra, akik a validálások után jutalmat kapnak.
• A Proof of Authority (PoA) algoritmus egy konszenzusos modell, ahol kisszámú személyt jelölnek ki a tranzakció validálására a hálózatban.

Egy további érdekes kritikus probléma a megnövekedett tranzakciószámból eredő megnövekedett mentési követelmények kezelése. Ennek egyik lehetséges megoldása a különféle multichain és sharding megoldások, ahol egy blockchain helyett több különböző chain-ben és/vagy csomóponton tároljuk az adatokat.

Skálázás a második rétegben (L2 scaling)

A blockchain skálázásnak egy másik megközelítése az úgynevezett második rétegbeli skálzás. Itt lényegében az történik, hogy a tranzakciót nem a blockchainen hajtjuk végre, hanem a blockchainen kívül oly módon, hogy a protokoll hasonló erősségű biztonsági garanciákat adjon, mintha a tranzakciót on-chain hajtottuk volna végre.

Ez a megoldás lehetőséget biztosít már létező blockchain platformok skálázására is anélkül, hogy az alapplatformot meg kellen változtatni.

A három fő második rétegbeli skálázási megközelítés a csatornák, a rollup-ok és a sidechain-ek.

1. Csatornák esetében a tranzakciókat off-chain visszük, úgynevezett csatornára és közvetlen vagy közvetett módon kicseréljük a két szereplő között.
   1. A megoldásnál a legelső és a legutolsó tranzakciót visszük fel a blockchainre, de a kettő között lévő tranzakciókat nem, így azok olcsón és gyorsan lesznek végrehajtva.
   2. A megoldás segítségével a tranzakciók áteresztőképességének csak a hálózati sávszélesség szab határt, így akár másodpercenkénti millió tranzakció sebesség is elképzelhető.
   3. Csatorna alapú megoldást használ például a Bitcoin fölötti úgynevezett lightning network és az Ethereumra kifejlesztett Raiden.
2. Hasonló alapötlettel, de technikailag teljesen máshogy működnek az úgynevezett rollup-ok.
   1. Egy rollup-nál megpróbálunk nagy mennyiségű tranzakciót off-chain vinni és itt végrehajtani. A végrehajtás eredményét pedig visszaimportálni a blockchainre, de oly módon, hogy nyilvános módon ellenőrizhető legyen, hogy az eredmény ténylegesen érvényes e.
   2. Gyakorlatban kétféle rollupot szoktak használni.
   3. Az úgynevezett optimista rollup-nál az eredmény hitelességét validátorok határozzák meg, akik valamiféle token jutalalmat kapnak azért, hogy az eredmény ténylegesen megfelelő legyen. Gyakorlatban így közgazdaságtani garancia van a helyes eredményre.
   4. Ezzel ellentétben az úgynevezett ZK rollupok-nál a vissza importált eredmény helyes voltára kriptográfiai garancia adható az úgynevezett zero knowledge proof alapú kriptográfiai rendszerekkel, melyek azonban erősen kutatás-fejlesztés fázisban vannak.
3. Egy teljesen más megközelítést reprezentál az úgynevezett sidechain alapú skálázás.
   1. Itt lényegében nem egy blockchainünk van, hanem kettő vagy több teljesértékű blockchain rendszer van egymással integrálva.
   2. Jellemzően a fő blockchainbe van beintegrálva egy al-blockchain (sidechain) úgy, hogy az al-blockchain fontosabb állapotváltozásai a fő-blockchainben is rögzítésre kerülnek.
   3. Az al-blockchain általában valamiféle egyszerűsített konszenzus algoritmussal működik, mely hatékonyabb, gyorsabb és nagyobb számú tranzakciók végrehajtására ad lehetőséget. Így összességében nagyobb tranzakciós hatékonyság érthető el.

Konklúzió

Konklúzióként elmondhatjuk, hogy a blockchain platformok skálázása egy nagyon aktívan kutatott és fejlesztett terület. Természetesen sok tennivaló van még hátra, azonban érdemes látni, hogy

egyes rendszerek elméleti kapacitása, mint például a lightning network már most is megközelíti a VISA hálózat kapacitását. Ez a trend várhatóan a közeljövőben tovább fejlődik és fokozódik.

Címlapfotó: stock.adobe.com by Kit8 d.o.o. | Licenc: FinTech Group