Dlaczego wartości TPS blockchainu często się załamują w rzeczywistości

Liczba transakcji blockchain na sekundę (TPS) jest często traktowana jako wskaźnik wydajności, ale nie opowiada pełnej historii o tym, czy sieć może się skalować w praktyce.

Carter Feldman, założyciel Psy Protocol i były haker, powiedział Cointelegraph, że liczby TPS są często mylące, ponieważ ignorują sposób, w jaki transakcje są faktycznie weryfikowane i przekazywane w zdecentralizowanych systemach.

„Wiele testów przed mainnetem, testnet lub izolowanych testów porównawczych mierzy TPS przy uruchomionym tylko jednym węźle. W tym momencie równie dobrze można nazwać Instagram blockchainem, który może osiągnąć 1 miliard TPS, ponieważ ma jeden centralny organ weryfikujący każde wywołanie API" — powiedział Feldman.

Część problemu tkwi w sposobie projektowania większości blockchainów. Im szybciej próbują działać, tym większe obciążenie każdego węzła i tym trudniejsza staje się decentralizacja. To obciążenie można zmniejszyć, oddzielając wykonywanie transakcji od weryfikacji.

Liczby TPS ignorują koszt decentralizacji

TPS jest ważnym wskaźnikiem wydajności blockchain. Jeśli sieć ma wyższe TPS, może obsłużyć więcej rzeczywistego użytkowania.

Ale Feldman argumentował, że większość nagłówkowych liczb TPS reprezentuje idealne ustawienia, które nie przekładają się na przepustowość w rzeczywistych warunkach. Imponujące liczby nie pokazują, jak system działa w warunkach zdecentralizowanych.

„TPS maszyny wirtualnej lub pojedynczego węzła nie jest miarą rzeczywistej wydajności mainnetu blockchain" — powiedział Feldman.

Każdy pełny węzeł w blockchainie musi sprawdzić, czy transakcje są zgodne z zasadami protokołu. Jeśli jeden węzeł zaakceptuje nieprawidłową transakcję, inne powinny ją odrzucić. To właśnie sprawia, że zdecentralizowana księga działa.

Powiązane: Firedancer przyspieszy Solanę, ale nie osiągnie pełnego potencjału 

Wydajność blockchain uwzględnia szybkość wykonywania transakcji przez maszynę wirtualną. Ale przepustowość, opóźnienie i topologia sieci mają znaczenie w rzeczywistym świecie. Tak więc wydajność zależy również od tego, jak transakcje są odbierane i weryfikowane przez inne węzły w całej sieci.

W rezultacie liczby TPS publikowane w białych księgach często odbiegają od wydajności mainnetu. Testy porównawcze, które izolują wykonywanie od kosztów przekazywania i weryfikacji, mierzą coś bliższego prędkości maszyny wirtualnej niż skalowalności blockchain.

EOS, sieć, w której Feldman był wcześniej producentem bloków, pobił rekordy początkowej oferty monet w 2018 roku. Jego biała księga sugerowała teoretyczną skalę około 1 miliona TPS. To pozostaje oszałamiającą liczbą nawet według standardów 2026 roku.

EOS nigdy nie osiągnął swojego teoretycznego celu TPS. Wcześniejsze raporty twierdziły, że może osiągnąć 4 000 transakcji w korzystnych warunkach. Jednak badania przeprowadzone przez testerów blockchain w Whiteblock wykazały, że w realistycznych warunkach sieciowych przepustowość spadła do około 50 TPS.

W 2023 roku Jump Crypto zademonstrował, że jego klient walidatora Solana, Firedancer, osiągnął to, czego nie udało się EOS, testując 1 milion TPS. Od tego czasu klient jest wdrażany, a wielu walidatorów uruchamia hybrydową wersję znaną jako Frankendancer. Solana w warunkach na żywo dzisiaj zazwyczaj przetwarza około 3 000-4 000 TPS. Około 40% tych transakcji to transakcje inne niż głosowania, które lepiej odzwierciedlają rzeczywistą aktywność użytkowników.

Przełamywanie problemu liniowego skalowania

Przepustowość blockchain zazwyczaj skaluje się liniowo z obciążeniem. Więcej transakcji odzwierciedla więcej aktywności, ale oznacza to również, że węzły odbierają i weryfikują więcej danych.

Każda dodatkowa transakcja dodaje obciążenia obliczeniowego. W pewnym momencie ograniczenia przepustowości, ograniczenia sprzętowe i opóźnienia synchronizacji sprawiają, że dalsze zwiększenie staje się niemożliwe bez poświęcania decentralizacji.

Feldman powiedział, że pokonanie tego ograniczenia wymaga przemyślenia sposobu udowadniania ważności, co można zrobić za pomocą technologii zero-knowledge (ZK). ZK to sposób na udowodnienie, że partia transakcji została przetworzona poprawnie bez zmuszania każdego węzła do ponownego uruchamiania tych transakcji. Ponieważ pozwala udowodnić ważność bez ujawniania wszystkich danych podstawowych, ZK jest często promowany jako rozwiązanie problemów prywatności.

Powiązane: Narzędzia prywatności rosną w ślad za adopcją instytucjonalną, mówi deweloper ZKsync

Feldman argumentuje, że może to również złagodzić obciążenie skalowania za pomocą rekurencyjnych dowodów ZK. Mówiąc prościej, odnosi się to do dowodów weryfikujących inne dowody.

„Okazuje się, że można wziąć dwa dowody ZK i wygenerować dowód ZK, który udowadnia, że oba te dowody są prawidłowe" — powiedział Feldman. „Więc można wziąć dwa dowody i przekształcić je w jeden dowód".

„Powiedzmy, że zaczynamy od transakcji 16 użytkowników. Możemy wziąć te 16 i przekształcić je w osiem dowodów, a następnie możemy wziąć osiem dowodów i przekształcić je w cztery dowody" — wyjaśnił Feldman, dzieląc się grafiką drzewa dowodów, w którym wiele dowodów ostatecznie staje się jednym.

W tradycyjnych projektach blockchain zwiększenie TPS podnosi wymagania weryfikacji i przepustowości dla każdego węzła. Feldman argumentuje, że w projekcie opartym na dowodach przepustowość może wzrosnąć bez proporcjonalnego zwiększania kosztów weryfikacji na węzeł.

Nie oznacza to, że ZK całkowicie eliminuje kompromisy skalowania. Generowanie dowodów może być intensywne obliczeniowo i może wymagać wyspecjalizowanej infrastruktury. Podczas gdy weryfikacja staje się tania dla zwykłych węzłów, ciężar przesuwa się na dostawców dowodów, którzy muszą wykonywać ciężką pracę kryptograficzną. Dostosowanie weryfikacji opartej na dowodach do istniejących architektur blockchain jest również złożone, co pomaga wyjaśnić, dlaczego większość głównych sieci nadal polega na tradycyjnych modelach wykonywania.

Wydajność poza surową przepustowością

TPS nie jest bezużyteczny, ale jest warunkowy. Według Feldmana surowe liczby przepustowości są mniej znaczące niż sygnały ekonomiczne, takie jak opłaty transakcyjne, które zapewniają wyraźniejszy wskaźnik zdrowia i popytu sieci.

„Twierdziłbym, że TPS jest drugim wskaźnikiem wydajności blockchain, ale tylko wtedy, gdy jest mierzony w środowisku produkcyjnym lub w środowisku, w którym transakcje są nie tylko przetwarzane, ale także przekazywane i weryfikowane przez inne węzły" — powiedział.

Dominujący i istniejący projekt blockchain również wpłynął na inwestycje. Te modelowane wokół sekwencyjnego wykonywania nie mogą łatwo dodać weryfikacji opartej na dowodach bez przeprojektowania sposobu przetwarzania transakcji.

„Na samym początku prawie niemożliwe było zebranie pieniędzy na cokolwiek poza ZK EVM [Ethereum Virtual Machine]" — powiedział Feldman, wyjaśniając wcześniejsze problemy z finansowaniem Psy Protocol.

„Powodem, dla którego ludzie nie chcieli go finansować na początku, jest to, że to trwało" — dodał. „Nie można po prostu sforkować EVM lub ich magazynu stanów, ponieważ wszystko jest robione zupełnie inaczej".

W większości blockchainów wyższe TPS oznacza więcej pracy dla każdego węzła. Sama liczba nagłówkowa nie pokazuje, czy to obciążenie jest zrównoważone.

Magazine: Mapa drogowa Ethereum do 10 000 TPS przy użyciu technologii ZK: Przewodnik dla laików