Масштабирование Эфириума для миллионов пользователей

Недавние события в сети Эфириума отчетливо обозначили пределы ее пропускной способности, продемонстрировав, что в нынешнем состоянии Эфириум представляет собой лишь демонстрационную модель, весьма далекую от «Мирового Компьютера», о котором говорят разработчики. Тем не менее, доверие к экосистеме не только не ослабевает, но и продолжает укрепляться, особенно со стороны крупного бизнеса.
Сооснователь Coinbase Фред Эрзам (Fred Ehrsam) в своем блоге подытоживает то, что уже сделано, и что предстоит сделать для того, чтобы сделать Эфириум системой, сравнимой с протоколом HTTP или TCP/IP, которые составляют основу Интернета.
Основой Эфириума являются децентрализованные приложения DApps (Простая сеть, существующая для передачи стоимости, подобная Биткойну, далее рассматриваться не будет: хотя это и неотъемлемая часть Эфириума, все же не она составляет его основную ценность, а кроме того, ее масштабируемость есть побочный эффект масштабируемости DApps).
Что нужно для построения масштабируемых приложений Вот два основных требования для построения DApps:
1. Наличие инструментария для разработчиков. Можно сказать, что в этой части сделано более 70% работы:
Web 2.0
Web 3.0 (DApps)
Статус
Вычисления
Amazon EC2
Эфириум, Truebit
В разработке
Хранение информации
Amazon S3
IPFS, Filecoin, Storj
В разработке
Внешние данные
API третьих партнеров
Oraclize, Augur
В разработке
Монетизация
Реклама,
продажа товаров
Модель токенов
Готово
Платежи
Карты, Paypal
Эфириум, Биткойн,
каналы состояний,
0xProtocol
Готово
В этой части все относительно благополучно; со вторым требованием все сложнее:
2. Масштабируемость вышеперечисленных компонентов. Это и есть основной сдерживающий развитие фактор, который будет обсуждаться ниже.
Фейсбук в качестве эталона Фейсбук обрабатывает около 175 000 запросов в секунду (900 000 пользователей находятся в среднем на сайте, предположим, каждый совершает 1 действие в 5 секунд). Скорее всего, эти цифры не включают в себя запросы API, число которых, по всей видимости, в 3 – 4 раза выше.
Где сейчас находится Эфириум? Сейчас Эфириум способен обрабатывать около 13 транзакций в секунду, или 7 т/с для токенов (4,7 М газ лимит, цена газа в среднем 21 000 на стандартную транзакцию = около 220 стандартных транзакций в блоке, среднее время добычи блока 17 с, следовательно 13 т/с, цена газа для транзакций токенов в среднем в два раза больше). И эти оценки не включают в себя выполнения более дорогих смарт-контрактов.
Согласно этим оценкам, для того, чтобы выполнять приложение с 10 миллионами пользователей, Эфириуму нужно поднять производительность в 250 раз, а для того, чтобы сравняться по скорости с Фейсбуком – в 25 000 раз. А поскольку приложения Эфириума разрабатываются произвольными компаниями, можно предполагать, что они будут больше по размеру и менее оптимизированы, нежели проприетарные приложения Фейсбука. Эта оценка несовершенна, поскольку функционирование DApps отличается от нынешних приложений Web 2.0, однако масштаб она передает верно. Вот почему масштабирование останется основным «бутылочным горлышком» отрасли в обозримом будущем.
Переход к миллионам пользователей Ниже приведена сводка всех работ по масштабированию Эфириума:
Технология
Описание
Ончейн/офчейн
Коэфф. масшт.
Кол-во специалистов
в проекте
Статус
Запуск (Оптим. дата)
Увеличение газ лимита
Майнеры увеличивают газ лимит
ончейн
2 х 8
2 — 10
Ожидает одобрения майнеров
Июль 2017
Параллельная обработка транзакций
Узлы обрабатывают транзакции параллельно
ончейн
2 х 8
1 — 3
Концепт
Конец 2017
WASM
Оптимизация Виртуальной Машины Эфириума
ончейн
3 — 10
1 — 2
Написание кода
2018
Casper
Переход с PoW на PoS
ончейн
2 — 5
3 — 5
Написание кода
Конец 2018
Raiden
Сеть платежных каналов, аналог Lighting
офчейн
10 — 100
4 — 8
Написание кода
2018
Truebit
Выполнение смарт-контрактов, их верификация и разрешения коллизий
офчейн
10 — 100
2- 5
Концепт
2018
Шардинг
Каждый валидатор подписывает только часть транзакций
ончейн
10 — 100
—
Только после Casper
2019
Приведенная сводка позволяет утверждать, что:
В решении поставленных задач применяются передовые достижения науки и теории игр. Большинство этих задач никогда ранее не решались. Оценки времени, требуемого для их решения, могут быть далеки от реальности.
Большие приложения не смогут целиком выполняться на блокчейне, и, по всей видимости, никогда не будут. Необходимы оффчейн решения.
Современные оценки могут быть неточными, к тому же непонятно общее повышение производительности при комбинации нескольких способов, однако можно утверждать, что к концу 2018 года 100-кратное повышение производительности позволит обслуживать приложения с 1 – 10 миллионами пользователей.
Масштабирование будет многомерным; разные методы будут обслуживать разные задачи, поэтому сейчас невозможно выработать единую метрику в транзакциях в секунду.
Как можно ускорить разработки Наконец, стоит подумать о том, как можно оптимизировать работы по масштабированию. В январе основной проблемой руководителей Фонда Эфириума были деньги, и они были вынуждены экономить. Теперь, с учетом недавнего роста курса ETH все изменилось, и Фонд располагает более чем 150 миллионами долларов (750 000 ETH и 30 миллионов долларов в фиатных валютах), а его расходы равны примерно 250 000 долларов в месяц. Фонд может себе позволить нанять больше разработчиков с зарплатой, сравнимой с той, которую платит сотрудникам Google. Правда, работа в отрасли поставит новых разработчиков перед выбором. Работа на Эфириум сравнима с работой на Google – невысокий риск (и доходы), однако влияние на сеть велико. Напротив, работа на конкретные проекты Эфириума больше похожа на стартапы: высокий риск, малая известность, но с другой стороны, возможный потенциал.
Вопрос, за счет чего будет финансироваться Фонд Эфириума после развертывания полномасштабной сети, пока остается открытым.
Со временем, сообщество может захотеть ослабить доминирование Фонда. Как можно видеть из приведенной таблицы, это уже и происходит, хотя и в малом масштабе. Самая простая идея – конкурс на разработку конкретного проекта. Сообщество без труда может собрать краудфандингом миллион и более долларов, и дать возможность нескольким группам побороться за этот бонус, подобно тому, как DARPA Grand Challenge дал толчок разработкам беспилотных автомобилей. К тому же, весьма вероятно, что Фонд Эфириума со временем перейдет к децентрализованной форме управления (DAO).
Заключение
Ключевым вопросом сейчас является масштабирование. Современный Эфириум крайне далек (на несколько порядков) от возможности обслуживания всего нескольких миллионов пользователей одновременно. Тем не менее для решения этой проблемы прилагаются усилия с разных сторон, в истинно децентрализованном духе. Узким местом является малое число разработчиков в каждом из ключевых инфраструктурных проектов. Однако, если начать решать эту проблему сейчас, то вполне реально добиться начальной цели, а именно – способности обслуживать приложения на несколько миллионов пользователей к концу 2018 года.