บทนำ

ในบริบทของการพัฒนาเร็วของเศรษฐกิจดิจิทัล เทคโนโลยีบล็อกเชนในฐานะตัวแทนของกลไกความเชื่อมั่นแบบกระจาย กำลังซึมเข้าสู่ภาคส่วนต่าง ๆ เช่น การเงิน โซ่อุปทาน และสุขภาพ อย่างไรก็ตาม ระบบบล็อกเชนทั่วไปที่มักจะอิงตามสถาปัตยกรรมเดี่ยวเส้นเดียว รวมถึงบล็อกเชนที่สามารถทำงานได้แบบตรงต่อเนื่องเช่น Ethereum กำลังเจอปัญหาที่ร้ายแรงในเรื่องของการขยายขอบเขตและความเร็วในการประมวลผลธุรกรรม ในขณะเดียวกัน เทคโนโลยีการแบ่งเชิงขนานของบล็อกเชนเกิดขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ โดยมุ่งหวังที่จะเป็นการทำให้สามารถประมวลผลธุรกรรมหลาย ๆ รายการพร้อมกันได้

โมเดลการดำเนินการขนาดขนาดสำหรับการทำธุรกรรมสมาร์ทคอนแทรคบล็อกเชน (Source: jos.org）

บล็อกเชนแบบขนานทำให้เกิดการออกแบบของการประมวลผลแบบขนานภายในบล็อกเชน ทำให้สามารถประมวลการทำธุรกรรมหรือสมาร์ทคอนแทรคต่าง ๆ พร้อมกันได้พร้อมกันแทนที่จะทำตามลำดับ กลไกนี้ทำให้เครือข่ายบล็อกเชนสามารถจัดการกับการทำธุรกรรมได้มากขึ้นในเวลาเดียวกัน ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพของการทำธุรกรรมและลดค่าเครือข่ายเวลาแฝงอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้เป็นทางแก้ไขรากฐานสำหรับการตอบสนองต่อความต้องการของแอปพลิเคชันในมาตราฐานขนาดใหญ่

บทความนี้ได้ลึกลงไปในหลักการหลักของการทำขนานบล็อกเชน การวิเคราะห์ข้อดีและความท้าทายในการใช้งานในทางปฏิบัติ มันเป็นที่โชว์การสำรวจและปฏิบัติของโครงการชั้นนำในเทคโนโลยีการขนาน มีเป้าหมายที่จะให้ความรู้สำคัญสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีบล็อกเชนในอนาคต

กลยุทธ์การดำเนินการทางเทคนิค

การดำเนินการที่ขนาดของมันมีความเร็วเท่ากัน, เป็นเทคนิคที่ทำให้งานหลายๆ งานทำงานพร้อมกัน, ได้รับการนำไปใช้อย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ เช่น การประมวลผลข้อมูลและการแสดงผลกราฟิก การนำแนวคิดนี้มาใช้ในระบบบล็อกเชนจะช่วยลดเวลาการประมวลผลธุรกรรมและจัดการกับความต้องการในด้านพลังการคำนวณที่เพิ่มขึ้น

มีวิธีการต่าง ๆ สำหรับการนำระบบประมวลผลแบบขนานมาใช้ บางโครงการบล็อกเชนเน้นการดำเนินการขนานของสมาร์ทคอนแทรค ในขณะที่อื่น ๆ มุ่งเน้นการขนานในการตรวจสอบการทำธุรกรรมและการอัพเดตสถานะ อย่างไรก็ตาม แต่ละวิธีพบกับความท้าทายทางเทคนิคเฉพาะเจาะจงเมื่อมีความต้องการที่จะปรับปรุงความดีของเครือข่าย โดยรายละเอียดของการนำมาใช้ขึ้นอยู่กับวิธีการที่ถูกเลือก

การดำเนินการพร้อมกันเทียบกับเส้นทางการดำเนินการแบบดั้งเดิม (แหล่งที่มา: foresightnews.pro）

State Access / โมเดลคาดการณ์

บล็อกเชนส่วนใหญ่ที่มีความสามารถในการดำเนินการแบบขนาน พึงพอใจกับวิธีการทั้งสองที่นิยมคือ วิธีการเข้าถึงสถานะและโมเดลที่เต็มไปด้วยความหวัง

วิธีการเข้าถึงสถานะของรัฐเป็นการใช้วิธีการกลยุทธ์ที่ตระหนักถึงว่าธุรกรรมใดสามารถเข้าถึงส่วนต่าง ๆ ของสถานะบล็อกเชนได้ ซึ่งจะช่วยให้บล็อกเชนสามารถกำหนดธุรกรรมที่เป็นอิสระได้ ในทางกลับกัน โมเดลที่เชื่อมั่นมองว่าธุรกรรมทั้งหมดเป็นอิสระ แต่ตรวจสอบสมมติฐานนี้ในอดีตและปรับแต่งตามความจำเป็น

ในรูปแบบการเข้าถึงของรัฐการดําเนินการธุรกรรมมักใช้กลยุทธ์การควบคุมพร้อมกันในแง่ดีโดยสมมติว่าธุรกรรมไม่ขัดแย้งกัน การย้อนกลับเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อความขัดแย้งเกิดขึ้นจริง วิธีนี้ช่วยเพิ่มปริมาณการประมวลผลธุรกรรมและปรับปรุงประสบการณ์ของผู้ใช้แม้ว่าจะต้องใช้กลไกการตรวจจับข้อขัดแย้งที่ออกแบบมาอย่างแม่นยําเพื่อให้มั่นใจถึงความสอดคล้องของข้อมูลและความปลอดภัยของระบบ

สถาปัตยกรรมการแบ่งแยกชั้น

Sharding เป็นหนึ่งในโซลูชันที่พบบ่อยที่สุดสําหรับการขนานบล็อกเชน แนวคิดหลักของมันคือการแบ่งเครือข่ายบล็อกเชนออกเป็นหลายส่วนแบ่งข้อมูลทําให้แต่ละส่วนแบ่งข้อมูลสามารถประมวลผลธุรกรรมและข้อมูลได้อย่างอิสระ การออกแบบนี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการประมวลผลเครือข่ายและความสามารถในการปรับขนาดได้อย่างมากโดยแก้ไขปัญหาคอขวดด้านประสิทธิภาพของบล็อกเชนแบบดั้งเดิม โครงการปัจจุบันที่ใช้เทคโนโลยีการแบ่งส่วน ได้แก่ Ethereum 2.0, Zilliqa, NEAR Protocol และ QuarkChain โครงการเหล่านี้แก้ไขปัญหาความสามารถในการปรับขนาดบล็อกเชนได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านการแบ่งส่วนเพิ่มประสิทธิภาพเครือข่าย

เมื่อนำไปใช้กับแอปพลิเคชันบล็อกเชน เทคโนโลยีการแบ่งชั้น (sharding) โดยทั่วไปจะถูกนำมาใช้โดยการปฏิบัติตามวิธีสามวิธีต่อไปนี้:

เราสามารถเห็นได้ว่าเทคโนโลยีการแบ่งส่วน (sharding) สามารถแบ่งการทำธุรกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม้ว่าแต่ละวิธีการแบ่งส่วนจะมีความได้เปรียบในการเพิ่มขีดความสามารถในการขยายของระบบ แต่ทั้งหมดต้องเผชิญกับการสื่อสารระหว่าง shard ที่เป็นความท้าทายที่ร่วมกัน การปรับปรุงต่อเนื่องของอัลกอริทึมความทั่วถึงของข้อมูลจำเป็นเพื่อให้ระบบมีประสิทธิภาพโดยรวม

เรียกร้อง TON's Dynamic Sharding เป็นตัวอย่าง

ในสถาปัตยกรรมบล็อกเชนแบบแบ่งส่วน TON (The Open Network) โดดเด่นเนื่องจากการออกแบบ "การแบ่งส่วนแบบไดนามิก" การใช้ "Infinite Sharding Paradigm" (ISP) TON สามารถปรับจํานวนส่วนแบ่งข้อมูลได้อย่างยืดหยุ่นเพื่อรองรับความต้องการของเครือข่ายแบบเรียลไทม์เพื่อให้ได้การจัดการส่วนแบ่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ สถาปัตยกรรมนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพด้านประสิทธิภาพที่สําคัญทําให้ TON สามารถรักษาประสิทธิภาพสูงในขณะที่จัดการปริมาณธุรกรรมขนาดใหญ่และแก้ไขปัญหาความสามารถในการปรับขนาดที่บล็อกเชนแบบดั้งเดิมต้องเผชิญ

โครงสร้างการแชร์ของ TON ประกอบด้วยเครือข่ายระดับสี่ระดับ:

1. AccountChain: ห่วงโซ่ธุรกรรมที่เชื่อมโยงกับบัญชีเฉพาะ โดยทั่วไปเป็นแนวคิดเสมือน AccountChain จะให้บันทึกการทําธุรกรรมที่เป็นอิสระสําหรับแต่ละบัญชีเพื่อให้มั่นใจว่าการสั่งซื้อแบบลูกโซ่และความสม่ําเสมอของรัฐภายใต้กฎเฉพาะ
2. ShardChain: ชุดของ AccountChains หลายๆ ชุด ทำหน้าที่หลักในการประมวลผลธุรกรรมและข้อมูล ความเป็นอิสระของแต่ละ ShardChain ช่วยให้แต่ละชั้นรักษาสถานะธุรกรรมของตนเองได้อย่างอิสระ
3. WorkChain: ประกอบด้วย ShardChains หลายรูปแบบที่มีกฎที่กำหนดเองได้ ตัวอย่างเช่น WorkChain ที่ขึ้นอยู่กับ EVM สามารถสร้างขึ้นเพื่อรองรับสภาพแวดล้อมสัญญาอัจฉริยะเฉพาะ ความยืดหยุ่นของ WorkChains ทำให้ผู้ใช้สามารถปรับแต่งโครงสร้างเครือข่ายสำหรับความต้องการเฉพาะ แม้ว่าการสร้างเหล่านี้จะต้องผ่านกระบวนการการบริหารที่เข้มงวด
4. MasterChain: โซ่หลักของเครือข่าย TON ซึ่งให้ความสมบูรณ์สำหรับ ShardChains ทั้งหมด หลังจากที่บล็อกแฮชของ ShardChain ถูกผสานเข้ากับบล็อก MasterChain มันก็กลายเป็น immutable แล้ว

โครงสร้างการแบ่งชิ้นของ TON ที่ไม่เหมือนใครสนับสนุนการประมวลผลแบบพร้อมกันบนหลายๆ โซ่ด้วยการประสานงานอย่างมีประสิทธิภาพผ่าน MasterChain (ที่มา: OKX)

ในทางปฏิบัติ TON จะปรับจํานวนส่วนแบ่งข้อมูลแบบไดนามิกเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในการโหลดเครือข่าย จํานวน ShardChains เพิ่มขึ้นหรือลดลงโดยอัตโนมัติขึ้นอยู่กับโหลดปัจจุบันทําให้เครือข่ายทํางานได้อย่างมีประสิทธิภาพ: เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น TON ปรับแต่งส่วนแบ่งข้อมูลเพื่อจัดการธุรกรรมเพิ่มเติม เมื่อโหลดลดลงส่วนแบ่งข้อมูลจะรวมเข้าด้วยกันเพื่อประหยัดทรัพยากร ผ่านกระบวนทัศน์ Infinite Sharding TON สามารถรองรับส่วนแบ่งข้อมูลได้เกือบไม่ จํากัด จํานวนในทางทฤษฎีถึง 2 ถึงพลังของ 60 WorkChains นอกจากนี้ TON ยังปรับตัวโดยการสร้างส่วนแบ่งข้อมูลมากขึ้นโดยอัตโนมัติในภูมิภาคที่มีความถี่ในการทําธุรกรรมเพิ่มขึ้นซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล

การออกแบบการแบ่งชิ้นแบบไดนามิก พึงพาอย่างมากกับการสื่อสารแบบ跨ลูกโซ่ สำหรับสิ่งนี้ TON ได้นำเสนออัลกอริทึมเส้นทางเฮียเปอร์คิวบ์ โดยดั้งเดิมอยู่บนตัวโครงสร้างที่มีมิติสูง อัลกอริทึมนี้จะกำหนดรหัสแยกต่างหากให้กับแต่ละโหนด WorkChain เพื่อให้การสื่อสารระหว่างลูกโซ่สามารถทำได้ผ่านเส้นทางที่สั้นที่สุด ตอบสนองความต้องการในการเส้นทางในสภาพแวดล้อมแบ่งชิ้นขนาดใหญ่ นอกจากนี้ TON ได้พัฒนา “การเส้นทางเฮียเปอร์คิวบ์ทันที” ซึ่งใช้ราก Merkle Trie เพื่อให้การสื่อสารระหว่างลูกโซ่ที่ซับซ้อนง่ายขึ้นและเพิ่มประสิทธิภาพการสื่อสาร

ร่วมกับกลไกการตกลงแบบ PoS

เมื่อเทียบกับกลไก Proof of Work (PoW) แบบดั้งเดิมกลไก Proof of Stake (PoS) จะเลือกโหนดที่มีโทเค็นมากขึ้นเพื่อเข้าร่วมในฉันทามติลดความเข้มข้นของพลังการประมวลผลและลดการแข่งขันและการใช้พลังงานในหมู่นักขุด สิ่งนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในขณะที่มั่นใจในความปลอดภัยของระบบและการกระจายอํานาจ การรวมกันของ PoS และ Sharding ของ Ethereum 2.0 เป็นตัวอย่างคลาสสิกของเทคโนโลยีนี้

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Ethereum 2.0 แบ่งเครือข่ายออกเป็นหลายส่วนแบ่งข้อมูลและใช้กลไกฉันทามติ PoS เพื่อมอบหมายงานระหว่างผู้ตรวจสอบความถูกต้องหลายคนโดยผู้ตรวจสอบแต่ละคนมีหน้าที่รับผิดชอบในการตรวจสอบธุรกรรมภายในส่วนแบ่งข้อมูลเดียวซึ่งเพิ่มปริมาณงานอย่างมีนัยสําคัญ PoS ยังช่วยลดความเสี่ยงที่ผู้ตรวจสอบรายใดรายหนึ่งจะได้รับการควบคุมมากเกินไปโดยการสุ่มเลือกผู้ตรวจสอบความถูกต้องซึ่งช่วยเพิ่มลักษณะการกระจายอํานาจของเครือข่ายบล็อกเชน เกี่ยวกับความปลอดภัยการตรวจสอบความถูกต้องของส่วนแบ่งข้อมูลแต่ละส่วนได้รับการจัดการโดยกลุ่มโหนดที่แตกต่างกันดังนั้นผู้โจมตีจะต้องควบคุมส่วนแบ่งข้อมูลหลายส่วนเพื่อเปิดการโจมตีทําให้ยากต่อการโจมตี 51% กลไกการป้องกันหลายชั้นนี้ช่วยเพิ่มความปลอดภัยของเครือข่าย

โดยเช่นเดียวกัน NEAR Protocol [2] ยังรวมเทคโนโลยี PoS และ sharding ด้วย ผ่านโปรโตคอล “Nightshade” ของตัวเอง NEAR รวม PoS consensus ในการออกแบบบล็อกเชนแบบพาราเลล ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพในขณะเดียวกันที่อนุญาตให้แต่ละชาร์ดรักษาส่วนของสถานะของตนเองเท่านั้น สิ่งนี้ไม่เพียงทำให้มั่นใจในความสอดคล้องของเครือข่ายระดับโลก แต่ยังเสริมความปลอดภัยของระบบ

ความแบ่งแยกของการคำนวณโดยใช้การประมวลผลแบบพร้อมกัน

การประมวลผลแบบขนานที่ขึ้นอยู่กับการคำนวณเป็นแนวคิดที่ใหม่เพียงไม่นานที่จะมีจุดมุ่งหมายที่จะเพิ่มประสิทธิภาพในการประมวลผลบล็อกเชนด้วยการแยกงานคำนวณที่ซับซ้อนเป็นหน่วยย่อยเพื่อประมวลผลขนาน แม้ว่าแบบจำลองนวัตกรรมนี้ยังไม่ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลาย แต่ผลกระทบทางวิวัฒนาการที่มีศักยภาพของมันก็สำคัญ

ในทางปฏิบัติการคํานวณที่ซับซ้อนจะถูกกระจายไปยังโหนดที่แตกต่างกันสําหรับการดําเนินการแบบขนานและผลลัพธ์จะถูกรวมเข้าด้วยกันหลังจากแต่ละโหนดเสร็จสิ้นการคํานวณ วิธีนี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการคํานวณลดเวลาแฝงของธุรกรรมและเหมาะสําหรับแอปพลิเคชันที่เน้นการคํานวณ อย่างไรก็ตามการใช้วิธีนี้มีความท้าทายหลายประการเช่นการรับรองประสิทธิภาพการสื่อสารระหว่างโหนดและการบรรลุความสอดคล้องขั้นสุดท้ายของผลการคํานวณ

Two Prominent Case Studies

ในการวิวัฒนาการของเทคโนโลยีบล็อกเชน อีทีเธอเรียม 2.0 และโพลคาดอทเป็นตัวอย่างที่เป็นนวัตกรรม โครงการเหล่านี้อยู่ขณะที่ด้านหน้าในการแก้ไขความท้าทายที่สำคัญในพื้นที่บล็อกเชน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การขยายขอบเขต ความมั่นคง และความยั่งยืน มาพลิกศึกษาการวิเคราะห์อย่างละเอียดของกรณีสองกรณีนี้

Ethereum 2.0

Ethereum 2.0 (Eth2) เป็นการอัปเกรดสำคัญของเครือข่าย Ethereum 1.0 ซึ่งมีเป้าหมายที่จะเพิ่มความยืดหยุ่น ความปลอดภัย และความยั่งยืน การดำเนินการแบบขนานเป็นส่วนสำคัญในการประสบความสำเร็จในเป้าหมายเหล่านี้

ด้วยการเปลี่ยนจากกลไก Proof of Work (PoW) เป็น Proof of Stake (PoS) Ethereum 2.0 จะแนะนําการแบ่งส่วน โดยแบ่งเครือข่ายบล็อกเชนทั้งหมดออกเป็น "ส่วนแบ่งข้อมูล" ที่เล็กลง ส่วนแบ่งข้อมูลแต่ละรายการสามารถประมวลผลและตรวจสอบธุรกรรมได้อย่างอิสระ ซึ่งเพิ่มปริมาณงานโดยรวมได้อย่างมาก นอกจากนี้ Ethereum 2.0 ยังช่วยให้แต่ละส่วนแบ่งข้อมูลสามารถรักษาสถานะอิสระของตนเองเพิ่มประสิทธิภาพการดําเนินการแบบขนานและลดภาระในห่วงโซ่หลักซึ่งจะช่วยให้การประมวลผลธุรกรรมมีประสิทธิภาพมากขึ้น สุดท้าย Ethereum 2.0 รวมกลไกการสื่อสารข้ามส่วนแบ่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลมีความสม่ําเสมอและการโต้ตอบระหว่างส่วนแบ่งข้อมูลที่แตกต่างกันซึ่งเป็นสิ่งจําเป็นสําหรับการสนับสนุนแอปพลิเคชันแบบกระจายอํานาจที่ซับซ้อน [3]

ด้วยการประมวลผลแบบขนาน Ethereum 2.0 คาดว่าจะเพิ่มความเร็วในการประมวลผลธุรกรรมอย่างมากตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ที่เพิ่มขึ้นและสถานการณ์การใช้งานที่หลากหลายได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาคส่วนต่างๆเช่น DeFi และ NFT โดยสรุปโดยการแนะนําการดําเนินการแบบขนาน Ethereum 2.0 ไม่เพียง แต่บรรลุความก้าวหน้าทางเทคนิค แต่ยังสร้างรากฐานที่แข็งแกร่งสําหรับการเติบโตของแอปพลิเคชันแบบกระจายอํานาจซึ่งช่วยพัฒนาความสามารถในการปรับตัวของเครือข่าย Ethereum ในอนาคต

ภาพอธิบายการแบ่งข้อมูล Ethereum 2.0 (แหล่งที่มา: sohu.com)

Polkadot

Polkadot เป็นโปรโตคอลเครือข่ายแบบหลายสายที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่ออกแบบมาเพื่อเปิดใช้งานการทํางานร่วมกันและความสามารถในการปรับขนาดระหว่างบล็อกเชน ในฐานะที่เป็นสถาปัตยกรรมหลายสายที่แตกต่างกัน Polkadot ประกอบด้วย "Relay Chain" แบบรวมศูนย์และ "Parachains" อิสระหลายตัว Parachain แต่ละตัวสามารถมีรูปแบบการกํากับดูแลและเศรษฐกิจของตนเองทําให้บล็อกเชนที่แตกต่างกันสามารถสื่อสารและแบ่งปันข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การออกแบบของ Polkadot ใช้ประโยชน์จากกลไกการรักษาความปลอดภัยที่ใช้ร่วมกันทําให้มั่นใจได้ว่า Parachains ทั้งหมดจะได้รับประโยชน์จากความปลอดภัยที่จัดทําโดย Relay Chain ซึ่งจะช่วยลดภาระด้านความปลอดภัยของ Parachain แต่ละตัว นอกจากนี้ Polkadot ยังใช้เทคโนโลยีการดําเนินการแบบขนานทําให้ Parachains หลายตัวสามารถประมวลผลธุรกรรมพร้อมกันได้ซึ่งช่วยเพิ่มปริมาณงานโดยรวมของเครือข่ายได้อย่างมาก ความสามารถในการประมวลผลแบบขนานนี้ช่วยให้ Polkadot สามารถจัดการกับความต้องการธุรกรรมที่เพิ่มขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งใน DeFi, NFT และสถานการณ์แอปพลิเคชันที่ซับซ้อนอื่น ๆ [4]

กลไกการส่งข้อความระหว่างเครือข่ายแบบ Cross-Chain (XCMP) ของ Polkadot ทำให้การโต้ตอบระหว่าง Parachains ที่แตกต่างกันเป็นไปอย่างราบรื่น ซึ่งทำให้นักพัฒนาสามารถสร้างซอฟต์แวร์ตระกูลามน้อมระบบที่เชื่อมต่อกันได้ ซึ่งส่งผลให้นักพัฒนาสามารถสร้างซอฟต์แวร์ตระกูลามน้อมระบบที่เชื่อมต่อกันได้ เพื่อส่งเสริมการเติบโตของนิเวศน์และนิเวศน์ของระบบ

โครงสร้างความสามารถในการแลกเปลี่ยนข้อมูลของ Polkadot (แหล่งที่มา:Polkadotคืออะไร? บทนำสั้น ๆ - ImmuneBytes)

การเปรียบเทียบคุณสมบัติ

Ethereum 2.0 VS. Polkadot (แหล่งข้อมูลตาราง: gate Learn)

วิธีการทางเลือก

การแก้ไขปัญหาความสามารถในการขยายของบล็อกเชนยังคงเป็นพื้นที่สำคัญในการวิจัย นอกจากเทคโนโลยีการดำเนินการแบบขนานแล้ว มีทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับความสามารถในการขยายได้หลายวิธีที่ควรสำรวจ

Layer 2 Solutions

Layer 2 (L2) มีการแก้ปัญหาความจุบล็อกเชนอย่างเฉพาะเจาะจง โดยลักษณะหลักของมันคือการให้ชั้นการทำงานอิสระ ที่ประกอบด้วยส่วนสำคัญสองส่วน: เครือข่ายสำหรับการประมวลผลธุรกรรมและสัญญาอัจฉริยะที่ถูกวางแผนบนบล็อกเชนฐาน สัญญาอัจฉริยะจัดการข้อพิพาทและส่งผลตอบแทนความเห็นร่วมจากเครือข่าย L2 ไปยังเชนหลักเพื่อการตรวจสอบและยืนยัน

โซลูชันเลเยอร์ 2 มีข้อดีและคุณสมบัติทางเทคนิคที่แตกต่างกัน ประการแรกพวกเขาปรับปรุงความสามารถในการปรับขนาดอย่างมีนัยสําคัญเนื่องจากธุรกรรมไม่จําเป็นต้องได้รับการยืนยันเป็นรายบุคคลในห่วงโซ่หลัก L2 สามารถรองรับปริมาณธุรกรรมที่สูงขึ้นบรรเทาความแออัดบนเครือข่ายเลเยอร์ 1 (เช่น Ethereum และ Bitcoin) และลดค่าธรรมเนียมการทําธุรกรรมลงอย่างมากผ่านการประมวลผลนอกเครือข่าย แม้ว่าการดําเนินงานส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นนอกเครือข่าย แต่ L2 ยังคงอาศัยความปลอดภัยของห่วงโซ่หลักเพื่อให้แน่ใจว่าผลการทําธุรกรรมขั้นสุดท้ายมีทั้งความน่าเชื่อถือและไม่เปลี่ยนแปลง

โซลูชัน L2 ทั่วไป ได้แก่ ช่องสถานะ Rollups และ Plasma ช่องทางของรัฐอนุญาตให้ผู้เข้าร่วมหลายคนโต้ตอบนอกเครือข่ายบ่อยครั้งโดยส่งสถานะสุดท้ายไปยังบล็อกเชนในตอนท้ายเท่านั้น เครือข่าย Lightning ของ Bitcoin เป็นตัวอย่างทั่วไป Rollups ซึ่งปัจจุบันเป็นโซลูชัน L2 ที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางที่สุดแบ่งออกเป็น Optimistic Rollups และ zk-Rollups: Optimistic Rollups ถือว่าธุรกรรมนั้นถูกต้องเว้นแต่จะถูกโต้แย้งในขณะที่ zk-Rollups ใช้การพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์เพื่อให้แน่ใจว่าความถูกต้องของธุรกรรมเมื่อมีการส่งข้อมูล พลาสม่าเป็นเฟรมเวิร์กที่อนุญาตให้สร้าง subchains หลายชั้นซึ่งแต่ละอันสามารถจัดการธุรกรรมจํานวนมากได้

ภาพรวมของ Layer 2 solutions (Source: blackmountainig.com)

การปรับปรุงกลไกการตกลง

การปรับปรุงกลไกฉันทามติยังเป็นแนวทางที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มความสามารถในการปรับขนาดบล็อกเชน สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการแนะนําอัลกอริธึมฉันทามติที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น (เช่น Proof of Stake (PoS) และ Byzantine Fault Tolerance (BFT)) เพื่อเพิ่มความเร็วในการประมวลผลธุรกรรม เมื่อเทียบกับ Proof of Work (PoW) แบบดั้งเดิมกลไกฉันทามติใหม่เหล่านี้เร็วกว่าในการยืนยันธุรกรรมและลดการใช้พลังงานลงอย่างมากซึ่งสอดคล้องกับข้อกําหนดด้านการพัฒนาที่ยั่งยืน

นอกจากนี้กลไกเหล่านี้ยังเร่งกระบวนการฉันทามติโดยการกําหนดตัวสร้างบล็อกตามปัจจัยต่างๆเช่นโทเค็นที่ถือโดยโหนดผู้ตรวจสอบความถูกต้อง อย่างไรก็ตามแม้จะมีข้อดีหลายประการของกลไกฉันทามติที่ดีขึ้นการเปลี่ยนจากกลไกที่มีอยู่เป็นกลไกใหม่มักมาพร้อมกับความท้าทายและความเสี่ยงทางเทคนิคโดยเฉพาะอย่างยิ่งปัญหาความเข้ากันได้และความไม่แน่นอนของระบบในช่วงเปลี่ยนผ่าน กลไกฉันทามติบางอย่างอาจนําไปสู่การรวมศูนย์อํานาจสร้างปรากฏการณ์ "รวยขึ้น" ซึ่งอาจคุกคามหลักการหลักของการกระจายอํานาจบล็อกเชน อย่างไรก็ตามสําหรับเครือข่ายบล็อกเชนที่มีข้อกําหนดสูงสําหรับประสิทธิภาพการประมวลผลธุรกรรมและการใช้พลังงานการปรับปรุงกลไกฉันทามติยังคงเป็นโซลูชันความสามารถในการปรับขนาดที่คุ้มค่าในการสํารวจ

กลไกที่ใช้ในการเห็นสมควรระหว่าง PoW กับ PoS (แหล่งที่มา: blog.csdn.net）

ปรับแต่งพารามิเตอร์บล็อกให้เหมาะสม

การปรับพารามิเตอร์บล็อกให้เหมาะสมเกี่ยวกับการปรับพารามิเตอร์สำคัญ เช่น ขนาดบล็อกและเวลาบล็อกเพื่อปรับปรุงความสามารถในการประมวลผลบล็อกเชนและความตอบสนอง การเชื่อมโยงนี้มอบการปรับปรุงประสิทธิภาพที่รวดเร็ว ง่ายต่อการนำไปใช้ และมีต้นทุนในการนำไปใช้ที่ต่ำ ทำให้เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการการตอบสนองอย่างรวดเร็ว เช่น การจัดการการไหลของผู้ใช้หรือการกระทำที่มีการเพิ่มขึ้นอย่างสั้น

อย่างไรก็ตาม การพึ่งพาเฉพาะการปรับพารามิเตอร์โดยเดียวมักมีผลกระทบจำกัด และการสมดุลระหว่างประสิทธิภาพของเครือข่ายกับความมั่นคงเป็นสิ่งสำคัญ การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์อย่างเกินไปหรือโดยสุจริงอาจทำให้เกิดคอนเจสชันในเครือข่าย หรือขัดแย้งในกลไกข้อตกลง ดังนั้น การปรับใช้การปรับแต่งพารามิเตอร์บล็อกมักเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีความต้องการด้านประสิทธิภาพในระยะสั้น เช่น การตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงในตลาด

ทุกระบบปรับขนาดได้เหมาะที่สุดสำหรับกรณีการใช้งานที่แตกต่างกัน ในขณะที่เลือกระบบปรับขนาดที่เหมาะสม ผู้ตัดสินใจควรให้ความสำคัญในการตรวจสอบว่าระบบที่เลือกได้รับการเสริมเติมกันโดยที่สามารถให้กับอุตสาหกรรมเส้นทางการเติบโตที่ยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

การเปรียบเทียบโซลูชัน

เปรียบเทียบสิ่งที่แตกต่างกันของการแก้ปัญหาในการสเกล (แหล่งข้อมูลตาราง: เกตเรียน)

สรุปข้อดี

เพิ่มการส่งผ่าน

เมื่อเปรียบเทียบกับโมเดลการประมวลผลแบบลำดับ传统 เครือข่ายโซ่ขนาดขนาดขนาดสามารถประมวลผลการทำธุรกรรม (TPS) ได้รวดเร็วถึง 100 เท่าของการประมวลผลแบบลำดับ ตัวอย่างเช่น โครงสร้างทะเลของ Solana [6] สามารถจัดการกว่า 50,000 TPS ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม ในขณะที่ความเร็วที่แท้จริงอาจแตกต่างไปตามความต้องการของเครือข่าย ผลงานนี้มีประสิทธิภาพที่เหนือกว่าโซ่บล็อก传统

ความสามารถในการปรับขนาดแนวนอนที่มีประสิทธิภาพได้กลายเป็นสิ่งสําคัญกับการเติบโตอย่างรวดเร็วของการรับส่งข้อมูลเครือข่าย บล็อกเชนแบบขนานแนะนําการประมวลผลแบบขนานแบบมัลติเธรด ทําให้เครือข่ายบล็อกเชนมีความสามารถในการปรับขนาดตามความต้องการของผู้ใช้ที่เพิ่มขึ้น สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในแอปพลิเคชันธุรกรรมความถี่สูงเช่นการเล่นเกมและซัพพลายเชนซึ่งการออกแบบแบบขนานช่วยให้การประมวลผลงานแบบกระจายอํานาจเพื่อรักษาเสถียรภาพของระบบและความเร็วในการตอบสนองความต้องการปริมาณงานของแอปพลิเคชันขนาดใหญ่

Solana parallel processing path (Source: blog.slerf.tools）

ค่าเครือข่ายเวลาแฝงที่ลดลง

การประมวลผลแบบขนานของธุรกรรมอิสระช่วยลดความล่าช้าจากการส่งธุรกรรมไปจนถึงการดําเนินการซึ่งมีคุณค่าอย่างมากในการประมวลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์ ในสถานการณ์ที่ต้องการการตอบสนองอย่างรวดเร็วเช่นการเงินแบบกระจายอํานาจ (DeFi) การยืนยันธุรกรรมแบบเรียลไทม์ไม่เพียง แต่ช่วยเพิ่มประสบการณ์ของผู้ใช้ แต่ยังช่วยลดความเสี่ยงในการทําธุรกรรมและแรงกดดันในการโหลดระบบที่เกี่ยวข้องกับความล่าช้า

ตัวอย่างเช่นรูปแบบการดําเนินการแบบขนานของ Sui แนะนํากลไกที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่ช่วยให้การทําธุรกรรมอย่างง่ายซึ่งไม่ต้องการฉันทามติที่ซับซ้อนเพื่อหลีกเลี่ยงกลไกฉันทามติทําให้เวลาในการยืนยันสั้นลงอย่างมาก เมื่อเทียบกับการประมวลผลแบบอนุกรมแบบดั้งเดิมการออกแบบแบบขนานนี้รองรับการดําเนินการธุรกรรมแบบเรียลไทม์ซึ่งเป็นกุญแจสําคัญในการรักษาเสถียรภาพของระบบและประสบการณ์การใช้งานที่ราบรื่น

เนื่องจากโปรโตคอลการสื่อสารข้ามสายโซ่และเทคโนโลยีการดําเนินการแบบขนานใหม่ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่องเครือข่ายบล็อกเชนจะบรรลุโหมดการทํางานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เวลาแฝงต่ําและปริมาณงานสูงจะกลายเป็นตัวบ่งชี้ที่สําคัญของความสามารถในการแข่งขันของตลาด

การใช้ทรัพยากรที่ถูกปรับแต่ง

ในบล็อกเชนแบบดั้งเดิมซึ่งธุรกรรมได้รับการประมวลผลตามลําดับส่วนใหญ่มีเพียงโหนดเดียวเท่านั้นที่ดําเนินการในขณะที่โหนดอื่นรออยู่ซึ่งนําไปสู่ความเกียจคร้านของทรัพยากร เทคโนโลยีแบบขนานช่วยให้ผู้ตรวจสอบความถูกต้องและแกนประมวลผลหลายตัวทํางานพร้อมกันทําลายคอขวดการประมวลผลของโหนดเดียวและเพิ่มประสิทธิภาพของทรัพยากรเครือข่าย

การปรับปรุงการใช้ทรัพยากรไม่เพียงเพิ่มประสิทธิภาพของการใช้ทรัพยากรเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครือข่ายโดยรวมอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะในเงื่อนไขภาระงานที่สูง ซึ่งทำให้เครือข่ายสามารถจัดการคำขอธุรกรรมได้มากขึ้นพร้อมลดค่าเครือข่ายเวลาแฝง

ลดค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรม

โดยไม่เหมือนกับการประมวลผลแบบลำดับทั่วไป การดำเนินการแบบขนานช่วยให้การดำเนินการทราบที่สามารถใช้งานอย่างยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นผ่านการบริหารจัดการตลาดที่ดีขึ้นและการจัดสรรทรัพยากรที่ถูกปรับแต่ง ซึ่งทำให้ภาระการคำนวณสำหรับการดำเนินการสัญญาอัจฉริยะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และจึงลดค่าธรรมเนียมแก๊สได้อย่างมาก การออกแบบนี้ทำให้การใช้ทรัพยากรของเครือข่ายเพิ่มขึ้นและหลีกเลี่ยงการสูญเสียทรัพยากรทางคำนวณที่เกิดจากการจัดคิวงานเดียว

ด้วยการกระจายโหลดอย่างมีเหตุผลทรัพยากรจะได้รับการจัดสรรอย่างมีประสิทธิภาพดังนั้นผู้ตรวจสอบความถูกต้องและโหนดการประมวลผลจึงไม่จําเป็นต้องจัดการกับข้อมูลที่ซ้ําซ้อนส่งผลให้สภาพแวดล้อมการทําธุรกรรมบล็อกเชนที่ประหยัดยิ่งขึ้นสําหรับนักพัฒนาและผู้ใช้

คำอธิบายการดำเนินการขั้นตอนขนาดใหญ่ของ Sei Network บนโซเชียลมีเดีย (แหล่งที่มา: x）

การวิเคราะห์ความเสี่ยง

ความเสี่ยงด้านความปลอดภัย

การแบ่งกลุ่มชาร์ดทำให้บล็อกเชนแบ่งเป็นชาร์ดย่อยหลายชุดที่แยกจากกัน ซึ่งอาจทำให้ผู้โจมตีสามารถใช้ความพยายามในการโจมตีชาร์ดเฉพาะเพื่อรับควบคุม หากผู้โจมตีจับชาร์ดได้สำเร็จ พวกเขาสามารถแก้ไขธุรกรรมและข้อมูลภายในชาร์ดได้ ซึ่งเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยโดยรวมของเครือข่าย การควบคุมระดับท้องถิ่นนี้อาจทำให้เกิดการดำเนินการที่ไม่ถูกต้อง การปลอมแปลงข้อมูล และอาจเพิ่มการโจมตีในชาร์ดอื่น ๆ ซึ่งอาจทำให้ความสมบูรณ์และความน่าเชื่อถือของบล็อกเชนทั้งหมดเกิดปัญหา

นอกจากนี้ ความปลอดภัยของการสื่อสารข้ามส่วนแบ่งข้อมูลเป็นสิ่งสําคัญ หากการสื่อสารข้ามส่วนแบ่งข้อมูลไม่ปลอดภัยอาจนําไปสู่การสูญหายของข้อมูลการปลอมแปลงหรือข้อผิดพลาดในการส่งทําให้เกิดปัญหาความน่าเชื่อถือที่อาจเกิดขึ้นภายในระบบ

ความซับซ้อนทางเทคนิค

การทำธุรกรรมระหว่างชาร์ดต่างๆ ต้องใช้การประสานข้อมูลสถานะข้ามชาร์ดเพื่อให้รับรองความเป็นอะตอมของธุรกรรม ในการป้องกันความล้มเหลวของธุรกรรมเนื่องจากความล่าช้าหรือปัญหาเน็ตเวิร์ก นักพัฒนายังต้องปรับปรุงกลไกการส่งข้อความและการซิงโครไนซ์สถานะเพื่อให้เหมาะสม

ท้าทายนี้ไม่เพียงเพิ่มความซับซ้อนในการออกแบบระบบเท่านั้น แต่ยังต้องการกลยุทธ์ใหม่ภายในตรรกะเพื่อจัดการกับข้อผิดพลาดและความไม่สอดคล้องที่เป็นไปได้ การดำเนินการสัญญาอัจฉริยะระหว่างชาร์ดที่เป็นอิสระขึ้นอยู่ไม่เพียงแค่บนความสามารถทางเทคนิคของบล็อกเชนใต้หลัก แต่ยังอยู่ที่การดำเนินกลยุทธ์ที่ซับซ้อนมากขึ้นในการออกแบบสัญญาเพื่อให้มั่นใจว่าการดำเนินการที่ราบรื่นและมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมชาร์ด

ขาดความสามารถในการทำงานร่วมกัน

เทคโนโลยีบล็อกเชนขนาดใหญ่ปัจจุบันขาดความเป็นมาตรฐานโดยมีแพลตฟอร์มต่าง ๆ นำเทคโนโลยีและโปรโตคอลที่แตกต่างกันมาใช้ ความหลากหลายนี้ได้ทำให้มีความแตกต่างที่สำคัญในกลไกการตกลง, โครงสร้างข้อมูล, และชั้นโปรโตคอล แม้ว่าความหลากหลายนี้จะกระตุ้นนวัตกรรม แต่ก็ได้ลดความสามารถในการทำงานร่วมกันระหว่างบล็อกเชนที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้การดำเนินการข้ามเชนกลายเป็นซับซ้อนและยากยิ่งขึ้น

ข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นจากความไม่สามารถทำงานร่วมกันไม่เพียงแค่จำกัดการไหลเวียนของสินทรัพย์ระหว่างบล็อกเชนที่แตกต่างกัน แต่ยังอาจเสี่ยงต่อความปลอดภัย เช่น การสูญเสียสินทรัพย์ที่เป็นไปได้ในกระบวนการทำงานแบบ cross-chain ดังนั้น การแก้ไขความเสี่ยงที่เกิดจากความสามารถในการทำงานร่วมกันของการดำเนินการแบบ parallel จำเป็นต้องใช้นวัตกรรมและมาตรฐานใหม่ และการร่วมมือกันอย่างกว้างขวางภายในอุตสาหกรรมเพื่อสร้างระบบนิเวศที่แข็งแกร่งมากขึ้น

คำแนะนำในอนาคต

การวิจัยในอนาคตในบล็อกเชนที่มีการแบ่งส่วนแบบพร้อมกันควรเน้นการปรับปรุงการสื่อสารระหว่างชาร์ดที่เกิดขึ้นบนเครือข่าย

อุตสาหกรรมควรสํารวจโปรโตคอลมาตรฐานและกรอบการทํางานร่วมกันอย่างแข็งขันเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลมีความสม่ําเสมอและการประมวลผลธุรกรรมที่แม่นยําในส่วนแบ่งข้อมูลเพื่อส่งเสริมการรวมระบบและการแบ่งปันทรัพยากรที่ราบรื่นซึ่งจะช่วยเพิ่มการทํางานร่วมกันภายในระบบนิเวศบล็อกเชน นอกจากนี้การรักษาความปลอดภัยยังคงเป็นลักษณะสําคัญของการเพิ่มประสิทธิภาพการแบ่งส่วนการวิจัยในอนาคตควรพัฒนารูปแบบการรักษาความปลอดภัยที่แข็งแกร่งขึ้นเพื่อป้องกันการโจมตีที่เป็นอันตรายและรวมเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่เช่นการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์และการเข้ารหัสแบบ homomorphic เพื่อเพิ่มความเป็นส่วนตัวและการทํางานร่วมกันในห่วงโซ่

เกี่ยวกับการขยายแอปพลิเคชันมีกรณีศึกษาที่ประสบความสําเร็จอยู่แล้ว ตัวอย่างเช่น Uniswap ได้ปรับปรุงความสามารถในการตอบสนองอย่างมีนัยสําคัญผ่านการประมวลผลแบบขนานซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการทําธุรกรรมและเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการชําระเงินข้ามพรมแดน อุตสาหกรรมที่แตกต่างกันควรสํารวจแอปพลิเคชันห่วงโซ่คู่ขนานที่หลากหลายเพื่อปลดล็อกคุณค่าในโดเมนต่างๆ สิ่งนี้จะช่วยวางรากฐานที่มั่นคงสําหรับสภาพแวดล้อมการพัฒนาเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพโปร่งใสและยั่งยืนเร่งการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลและสนับสนุนอนาคตเศรษฐกิจดิจิทัลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

อ้างอิง

1.https://foresightnews.pro/article/detail/34400
2.https://pages.near.org/papers/nightshade/
3.https://www.sohu.com/a/479352768_121118710
4..https://www.immunebytes.com/blog/what-is-polkadot-a-brief-introduction/
5.https://blackmountainig.com/overview-of-layer-2-scaling-solutions/
6.https://www.sealevel.com/