Проблема масштабируемости — одна из главных причин, почему блокчейн-технология все еще не получила массового распространения в мире, даже несмотря на свои многочисленные преимущества. Под масштабируемостью подразумевается способность блокчейн-сети обрабатывать растущее число транзакций в условиях сильной загруженности. Пока что большая часть блокчейнов не способна конкурировать с Visa, MasterCard или Paypal. Однако нескольким командам удалось построить сверхскоростные блокчейны, которые не только могут составить конкуренцию традиционным платежным системам, но даже обгоняют их. Собрали подборку из 10 самых быстрых сетей и разобрались, как им удалось достигнуть таких скоростей. 

9. Cosmos — 10 000 tx/s

Команда Cosmos работает над развитием «Интернета блокчейнов» — децентрализованной сети независимых блокчейнов. 

Задача Cosmos — объединить разные блокчейны в единой экосистеме, что позволит легко переводить цифровые активы из одной сети в другую. В то же время команда проекта предоставляет доступ к набору специальных программных инструментов, которые позволяют сторонним разработчикам создавать собственные блокчейны. Каждый такой новый блокчейн управляется самостоятельно, но может взаимодействовать с другими блокчейнами экосистемы Cosmos. Ранее мы подробно рассказали, как устроен проект Cosmos и каковы перспективы его развития на рынке.

От других проектов Cosmos отличается сложной экосистемой, состоящей из трех основных частей: 

  • Tendermint Core — движок (то есть часть кода для реализации конкретной задачи) для достижения консенсуса. Он позволяет разработчикам запускать собственные сети без необходимости создавать код с нуля. Это дает им возможность сосредоточиться на запуске децентрализованных приложений (dApps), а не на развитии сложного базового протокола. Благодаря этому в Cosmos можно разработать новый блокчейн всего за пару месяцев вместо нескольких лет. 

Tendermint Core работает на Delegated Proof-of-Stake (DPoS) — версии алгоритма консенсуса Proof-of-Stake, в которой владельцы монет делегируют свое право подтверждать транзакции выбранным валидаторам. Это сокращает число нод, необходимых для поддержания работоспособности сети, и способствует росту скорости сети. Так, скорость Cosmos уже сейчас достигает 10 000 tx/s, а в планах команды развить ее до 40 000 tx/s.

  • Cosmos SDK (Cosmos Software Development Kit) — это тот самый модульный фреймворк для разработчиков, который позволяет запускать блокчейны за несколько месяцев. В то же время этот набор инструментов облегчает создание кода и позволяет переносить в экосистему Cosmos практически любую децентрализованную сеть. 
  • Inter-Blockchain Communication (IBC) — протокол интероперабельности, позволяющий разным блокчейнам взаимодействовать друг с другом.

Все эти инструменты крайне востребованы среди представителей криптоотрасли. По этой причине на базе экосистемы Cosmos работают такие проекты, блокчейны и токены, как Binance Chain, Kava, ATOM, LUNA, BAND и CRO, а также криптокошельки Exodus, Huobi Wallet и Ledger Live среди сотни других криптопроектов. 

8. Hedera Hashgraph — 10 000 tx/s 

Hedera Hashgraph — децентрализованная платформа для запуска платежных решений, dApps и смарт-контрактов. Проект запущен в 2015 году под руководством американского математика Лимона Бэйрда. Деятельностью компании руководит управляющий совет, состоящий из 23 крупных мировых компаний, среди которых Google, IBM, Boeing, LG и другие.

Строго говоря, Hedera Hashgraph не блокчейн, а хэшграф — распределенный реестр (DLT), в котором блоки записываются не подряд, как в блокчейне, а нелинейно — согласно направленному ациклическому графу (Directed Acyclic Graph, DAG). Консенсус в Hedera Hashgraph достигается с помощью протокола Gossip («сплетни»). Ноды передают информацию о транзакциях двум случайным нодам, каждая из которых передает ее еще двум случайным нодам, и так до тех пор, пока информацию не получат две трети нод. Ноды передают друг другу только данные об операциях, а не о состоянии всей сети. Благодаря этому Hedera Hashgraph работает быстрее большинства блокчейнов, потребляет в сотни раз меньше энергии, чем Bitcoin, и обеспечивает максимальный уровень безопасности. При этом чем больше в сети нод, тем она быстрее. Это оставляет пространство для дальнейшего масштабирования. 

На основе DAG также работают такие проекты, как IOTA, Byteball и Tangle. Ранее мы подробно рассказали, в чем уникальность Hedera Hashgraph и чем он отличается от блокчейна.

Благодаря использованию хэшграфа для генерации новых блоков, команде Hedera Hashgraph удалось достичь пропускной способности сети в 10 000 tx/s при потенциальной возможной скорости до 500 000 tx/s. Разработчики верят, что это открывает перед проектом огромные перспективы: хэшграф можно использовать не только в криптомире, но при обмене данными между IoT-устройствами. 

7. NEO — 10 000 tx/s

NEO — китайская блокчейн-платформа с открытым исходным кодом для запуска dApps. Пользователи часто называют NEO «китайским Ethereum». 

Проект основан в 2014 году и изначально назывался Antshares. Позднее, в 2017-м, проект был переименован в NEO, и команда сосредоточилась на разработке смарт-контрактов для этой сети. Глобальная миссия NEO — создать так называемую «умную экономику», основанную на блокчейне, децентрализации и смарт-контрактах. 

Для этого команда NEO разработала уникальный алгоритм консенсуса — Delegated Byzantine Fault Tolerance (делегированный алгоритм консенсуса византийской отказоустойчивости, DBFT). В свою очередь DBFT основан на Practical Byzantine Fault Tolerance (практическая устойчивость к византийской проблеме, PBFT) и соединяет в себе преимущества алгоритмов PoS и DPoS. 

Благодаря этому DBFT позволяет нодам сети избегать сложных вычислений и масштабировать блокчейн. В сети NEO есть два вида нод: одни отвечают за подтверждение транзакций и генерацию блоков, а вторые — за проверку корректной работы первых. Считается, что такое решение сочетает в себе преимущества высокой безопасности с возможностью масштабирования сети. 

Благодаря DBFT максимальная пропускная способность NEO составляет 10 000 tx/s, а в планах разработчиков разогнать сеть до 100 000 tx/s. В сентябре проект обновился до версии 3.0 с алгоритмом консенсуса DBFT 2.0. В ней уменьшена стоимость развертывания смарт-контрактов, добавлена поддержка внешних блокчейн-оракулов, обновлена виртуальная машина и внедрены прочие улучшения, повышающие масштабируемость NEO.

6. Fleta — 14 000 tx/s

Fleta — южнокорейская блокчейн-платформа для запуска dApps и новых токенов. Работа над проектом началась в 2018 году, а в 2019-м была запущена основная сеть. 

Нельзя сказать, что на Западе Fleta сильно популярен, однако в Южной Корее его решения используются в инициативах, спонсируемых Национальным агентством по продвижению ИТ-индустрии правительства.

Fleta работает на консенсусном алгоритме собственной разработки — так называемом Proof-of-Formulation (Доказательство формулировки, PoF). Здесь роль майнеров выполняют формуляторы — они генерируют новые блоки. За их работой следят наблюдатели — они предотвращают DoS/ DDoS-атаки и поддерживают безопасность сети. 

В сети Fleta каждое децентрализованное приложение работает в независимой цепочке блоков, что позволяет основной сети работать без перегрузок. Другое техническое решение для ускорения транзакций — использование Дерева уровней (level tree) вместо Дерева Меркла для записи данных в блокчейне — это сокращает размер базы данных и уровень необходимых вычислений на 90%. 

В тестовых условиях Fleta достигает максимальной скорости в 14 000–15 000 tx/s и средней в 6 000–7 000 tx/s. Потенциально, после запуска параллельных блокчейн-сетей (так называемого параллельного шардинга), Fleta станет еще более масштабированное экосистемой, которая сможет обрабатывать вплоть до нескольких миллионов операций в секунду. 

5. Komodo — 20 000 tx/s

Komodo — модульная блокчейн-система с открытым исходным кодом, запущенная в 2016 году. Команда Komodo поддерживает также AtomicDEX — мобильное приложение для торговли криптовалютами, которое работает на базе технологии атомных свопов (безопасный способ обмена цифровыми активами напрямую между пользователями). Разработчики проекта одними из первых разработали и имплементировали атомарные свопы. 

Сеть Komodo создана на основе блокчейнов Bitcoin и Zcash. Проект работает на базе алгоритма консенсуса Delayed-Proof-of-Work (dPoW) — гибридного алгоритма консенсуса, который использует хэш-мощность Bitcoin для повышения безопасности сети. dPoW позволяет подключать к системе дополнительные цепочки — это увеличивает защиту основной сети. 

Каждые десять минут Komodo делает снимок (snapshot) своего блокчейна (именованный набор версий файлов, который может рассматриваться как отдельная единица) и записывает его с помощью транзакции в сеть Bitcoin — это называется нотариальным заверением. Это позволяет разгружать сеть Komodo, храня резервную копию в Bitcoin, но не отражается на загруженности Bitcoin. Чтобы взломать Komodo, понадобилось бы взломать также и сеть Bitcoin, а этого пока не удавалось никому.

Еще в 2018 году разработчики Komodo документально подтвердили скорость блокчейна в 20 000 tx/s. Потенциально, при наличии соответствующей инфраструктуры, этот блокчейн может достичь пропускной мощности более миллиона операций в секунду — технических ограничений для этого нет. Но пока за три года команда проекта так и не смогла преодолеть свой рекордный результат. 

4. Everscale (ранее Free TON) — 56 000 tx/s

Everscale — децентрализованная блокчейн-сеть и платформа, построенная на протоколе Telegram Open Network (TON), который был разработан программистами Telegram. 

Данный проект в криптомире более известен как Free TON, однако в ноябре 2021-го управляющий совет проекта одобрил предложение о ребрендинге в Everscale, в рамках которого нативная монета сети TON Crystal теперь торгуется под тикером EVER. Ребрендинг связан с желанием команды избавиться от ассоциаций с TON и накладываемых в связи с этим ограничений: например, сейчас крупные биржи опасаются проводить листинг проекта, который так не понравился Комиссии по ценным бумагам и биржам США (SEC). 

Напомним, что в 2018 году команда Павла Дурова провела закрытый токенсейл монет GRAM блокчейн-сети TON, собрав $1.7 млрд. Предполагалось, что нативный коин будет добавлен непосредственно в мессенджер Telegram. Но в октябре 2019 года буквально за несколько дней до запуска основной сети SEC добилась судебного запрета на продажу актива GRAM. В результате команде Павла Дурова пришлось отказаться от полностью готового блокчейн-проекта TON. Тем не менее инициативу Telegram поддержало криптосообщество, и в мае 2020 года на основе кода TON некоммерческая организация Free TON Community запустила блокчейн Free TON. 

Everscale работает на PoS-протоколе, где все транзакции подтверждают независимые валидаторы. Уникальность сети заключается в разделении всей экосистемы на 232 отдельных шарда (отдельные сети). При этом каждый из шардов делится еще на два шарда. 

В октябре 2021 года Everscale удалось достичь пропускной способности в 56 000 tx/s. Потенциально, при масштабировании технологии и увеличении количества шардов, скорость блокчейна может дойти до миллиона операций в секунду. 

У Everscale большие планы по развитию. Проект активно развивает DeFi- и NFT-направления, постоянно заключаются новые партнерства и проходят новые листинги. Everscale претендует на то, чтобы стать основой нового децентрализованного интернета, а его решения подходят для массового использования. 

3. Aleph Zero — 40 000 tx/s

Aleph Zero — публичный блокчейн, специализирующийся на частных смарт-контрактах. Проект работает с 2018 года. За это время он привлек $14.8 млн венчурного инвестирования. В ноябре этого года команда Aleph Zero запустила основную сеть. 

Разработчики считают, что их проект может использоваться не только в финансовом секторе, но и в любой другой сфере, где важно быстро обрабатывать большой массив данных: например, для научных исследований, логистики, налогообложения, внутриигровых активов, токенизации ценных бумаг и прочего.

Aleph Zero, как и Hedera Hashgraph, работает на основе направленного ациклического графа — DAG, но для достижения консенсуса использует стандартный PoS-алгоритм. В Aleph Zero несколько блоков могут быть созданы и добавлены в DAG одновременно.

Консенсусный код проекта — модульный, что позволяет запускать в сети Aleph Zero смарт-контракты и dApps других блокчейнов. В планах команды — добиться, чтобы dApps смогли при необходимости автоматически перемещаться между сетями, используя ту, что сейчас наименее загружена. Также Aleph Zero использует технологию Substrate от Polkadot — фреймворк, позволяющий запускать блокчейн-проекты и dApps на основе готовых компонентов, и протокол конфиденциальности ZK-SNARKs. 

В тестовых условиях Aleph Zero удается достичь пропускной способности от 40 000 tx/s до 89 600 tx/s

Проект активно развивается. В 2022 году команда планирует запустить собственную DEX, универсальный кошелек и добавить новые уровни конфиденциальности. 

2. Solana — 50 000 tx/s

Solana — блокчейн-платформа для запуска dApps и смарт-контрактов, работающая с 2017 года. Основная сеть до сих пор не запущена, но, несмотря на это, на Solana работают свыше 350 проектов. Ранее мы подробно рассказали, как устроена Solana и каковы ее перспективы.

В Solana используется комбинация двух алгоритмов консенсуса — Proof-of-Stake (PoS) и алгоритма собственной разработки Proof-of-History (PoH). В PoH разные ноды блокчейна работают параллельно друг другу, но в заданное время синхронизируются с помощью встроенных часов. Ноды не обмениваются данными друг с другом — это снижает время добычи блока и значительно сокращает время обработки транзакций. Благодаря этому в сети можно поддерживать тысячи нод одновременно, пропорционально увеличивая пропускную способность. При этом все ноды работают в единственном блокчейне, без добавления сторонних цепочек, как, например, реализовано в Polkadot c помощью парачейнов

В ходе тестов скорость транзакций Solana достигает от 60 000 tx/s до 191 000 tx/s. В будущем разработчики надеются достичь 710 000 операций в секунду. Убедиться в возможности сети работать на скорости как минимум в 50 000 tx/s можно на специальном сервисе

1. UMI — 65 535 tx/s

UMI — это сверхскоростная платежная сеть, где полностью отсутствуют комиссии, а транзакции обрабатываются мгновенно. Благодаря этому на базе блокчейна UMI будет запущена инновационная DeFi-платформа UMI OneApp — единая экосистема, где будут представлены абсолютно все DeFi-продукты. 

Блокчейн-сеть UMI была запущена командой анонимных разработчиков в июне 2020 года. Блокчейн работает на обновленном алгоритме Proof-of-Authority, в котором мастер-ноды со сверхвысокими требованиями к пропускной способности записывают блоки в блокчейн, а ноды-валидаторы подтверждают их корректность. Это позволяет добиться высокой скорости сети UMI, сохранив ключевые принципы децентрализации и высокий уровень безопасности. 

Помимо высокой масштабируемости, полностью бесплатных и мгновенных транзакции, блокчейн UMI отличается тем, что уже в ближайшем будущем сможет запускать смарт-контракты любой сложности в рамках экосистемы UMI OneApp. У монеты UMI ограниченная эмиссия в 1 млрд (на текущий момент эмиссия уже полностью остановлена) и интегрирован механизм сжигания, который позволяет регулярно выводить монеты из обращения, делая этот актив дефляционным. 

Сейчас максимальная скорость UMI — 65 535 tx/s. Это почти в 3 раза выше, чем у VISA с 24 000 операциями в секунду. В отличие от большинства других проектов, 65 535 tx/s — это не заявленная скорость и не показатели тестнета. Это скорость блокчейна UMI, которая была реально доказана в основной сети на практике. Для этого команда UMI в сентябре 2021 года отправила на все адреса в сети с ненулевым балансом две транзакции по 0.02 UMI. 371 329 адресов получили в общей сложности 742 658 транзакций, которые были записаны в 10 блоков за 10 секунд. То есть каждый блок был добыт за 1 секунду. Это делает UMI самым быстрым публичным блокчейном в мире. 

Однако на этом команда не планирует останавливаться — по ее заявлениям, в будущем блокчейн UMI сможет обрабатывать до 1.3 млн транзакций в секунду. 

Почетное место: Kadena — 480 000 tx/s

В своем рейтинге мы не можем не рассказать о Kadena — гибридной блокчейн-платформе для запуска смарт-контрактов. В отличие от остальных проектов нашего рейтинга, Kadena — не полностью публичный блокчейн, а гибридный, то есть также использует приватную (частную) сеть. При этом важно отметить, что в отличие от UMI, где пропускная способность в 65 535 tx/s была доказана на практике, скорость Kadena в 480 000 tx/s — лишь заявлена командой разработчиков. Мы не нашли опубликованных результатов тестирования пропускной способности сети Kadena при максимальной загруженности этого блокчейна. И именно поэтому не дали ей первое место, а выделили специальное — почетное. 

Работа над Kadena началась в 2016 году бывшими сотрудниками JP Morgan, работавшими над собственным блокчейном компании. Основную сеть Kadena запустили в ноябре 2019-го. Ранее мы подробно рассмотрели, как работает блокчейн Kadena и почему с начала года KDA, монета проекта, выросла более чем в сотню раз. 

Kadena работает на PoW-алгоритме консенсуса, а сама сеть состоит из двух блокчейнов: масштабируемого публичного Chainweb и регулируемого частного Kuro, работающего на базе инфраструктуры Amazon Web Services и Microsoft Azure. Обе сети соединяют смарт-контракты с помощью специального движка (Pact). При увеличении пропускной способности Kadena потребление энергии не возрастает. Поэтому разработчики Kadena уверены, что смогли решить проблему масштабирования PoW-сетей. 

По заявлениям разработчиков, в августе 2020 года сеть Kadena достигла пропускной способности в 480 000 tx/s. Такой результат стал возможен благодаря разделению основной сети на 20 «разветвленных цепочек» (braided chains). Сейчас команда проекта работает над увеличением количества «разветвленных цепочек» в сети до 50 — это позволит достичь скорости в миллион транзакций в секунду. В долгосрочных планах довести количество цепочек до 1 000. Это позволило бы достичь просто немыслимой пропускной способности в миллионы операций в секунду. 

В заключение

Блокчейны часто упрекают в недостаточной скорости транзакций — мол, поэтому они никогда не смогут тягаться с традиционными платежными системами. Как видим, этот упрек несправедлив. Блокчейны не только могут составить конкуренцию тем же Visa и MasterCard, но и обогнать их.

Масштабируемость открывает блокчейну дорогу за пределы финансового мира — ведь высокая пропускная способность нужна не только для переводов. Если блокчейн будет достаточно быстрым, он станет лучшим решением для очень многих отраслей: финансов, юриспруденции, документооборота, логистики, страхования, компьютерных игр, интернета вещей и прочих.