Hedera против традиционных блокчейнов: производительность, пропускная способность и справедливость

Публичные реестры вышли за рамки блокчейна «один размер подходит всем». Hedera Hashgraph — одна из самых известных альтернатив, обещающая высокую пропускную способность, быструю финализацию и доказуемую справедливость благодаря консенсусу на основе направленного ациклического графа (DAG). Эта статья сравнивает Hedera с традиционными блокчейнами, такими как Bitcoin и Ethereum, уделяя особое внимание производительности, пропускной способности и справедливости порядка транзакций, а также тому, что эти различия означают для разработчиков, предприятий и пользователей.

TL;DR

• Архитектура: Hedera использует DAG hashgraph и виртуальное голосование; блокчейны используют линейные цепочки и консенсус на основе лидера или комитета.
• Производительность: Hedera отдает приоритет высокой пропускной способности и низкой задержке финализации; Ethereum масштабируется с помощью rollups; Bitcoin отдает приоритет простоте и безопасности над сырой TPS.
• Справедливость: Временные метки консенсуса Hedera и виртуальное голосование направлены на снижение манипуляций с порядком; в блокчейнах MEV и права порядка майнеров/валидаторов остаются активными областями смягчения последствий.
• Управление: Совет управления Hedera сегодня управляет разрешенными валидаторами; Bitcoin/Ethereum являются неразрешенными с более широким набором валидаторов.
• Применимость: Выбирайте в зависимости от требований вашего приложения к согласованности, задержке, порядку и децентрализации.

Архитектура: Hashgraph против цепочки

Традиционные блокчейны формируют единую цепочку блоков. Консенсус обычно требует предложения блока (майнером/валидатором) и принятия его сетью, что создает неотъемлемую роль лидера или инициатора в каждом раунде. Напротив, структура hashgraph Hedera позволяет узлам «передавать» транзакции, создавать DAG истории событий и достигать консенсуса посредством виртуального голосования — без трансляции голосов в сети. Базовая конструкция описана в оригинальной статье Леемона Бэрда, которая также формализует его свойства aBFT. См. Белую книгу по консенсусу Hashgraph Swirlds для получения подробной информации.

• Читать: Белая книга по консенсусу Hashgraph Swirlds (aBFT, справедливость, виртуальное голосование) https://www.swirlds.com/downloads/whitepapers/hashgraph-consensus-whitepaper.pdf

• Справочная информация: Обзор Hashgraph https://en.wikipedia.org/wiki/Hashgraph

Это различие в структуре данных и механизмах голосования лежит в основе большей части производительности и профиля справедливости Hedera.

Консенсус и безопасность: aBFT против вероятностной финализации

• Bitcoin: Proof-of-Work с вероятностной финализацией. Транзакции становятся «окончательными» после нескольких подтверждений, что делает риски реорганизации незначительными, но не математически невозможными. См. Справочную информацию о масштабируемости Bitcoin для контекста. https://en.wikipedia.org/wiki/Bitcoin_scalability_problem

• Ethereum (после Merge): Proof-of-Stake с финализацией Casper FFG. Ethereum также полагается на rollups для обеспечения пропускной способности и оптимизации затрат; обновление Dencun (EIP-4844) в 2024 году снизило затраты на данные для rollups и подготовило почву для дальнейшего масштабирования. https://blog.ethereum.org/2024/03/13/dencun-on-mainnet

• Hedera: Асинхронный отказоустойчивый к византийским сбоям (aBFT) консенсус, обеспечивающий быструю, детерминированную финализацию, как правило, в течение нескольких секунд. Эта конструкция нацелена на устойчивость при произвольных сетевых задержках и византийских участниках, как подробно описано в приведенной выше белой книге.

Каждый подход идет на компромиссы между открытостью, сложностью, производительностью и эксплуатационными требованиями.

Пропускная способность и задержка на практике

• Базовая пропускная способность Bitcoin намеренно ограничена; он оптимизирован для децентрализации и безопасности на базовом уровне. Существуют концепции, такие как платежные каналы и решения второго уровня (Layer 2), но они не меняют фундаментальные принципы L1. Ссылка: https://en.wikipedia.org/wiki/Bitcoin_scalability_problem

• Стратегия Ethereum модульна: выносить исполнение на rollups второго уровня (Layer 2) и использовать L1 как безопасный уровень расчетов. Сегодня rollups обрабатывают большую часть активности, а устойчивая пропускная способность видна на общедоступных информационных панелях, таких как трекер активности L2Beat. https://l2beat.com/scaling/activity

• Сетевые службы Hedera (HTS для токенов, HCS для сообщений консенсуса и совместимые с EVM смарт-контракты) разработаны для обеспечения высокой пропускной способности и низкой задержки финализации, с текущим количеством транзакций, видимым в обозревателе Hedera. https://hashscan.io/mainnet

Хотя показатели сырой TPS часто являются маркетинговым сокращением, задержка до финализации и согласованность при нагрузке имеют большее значение. Дизайн DAG Hedera и виртуальное голосование помогают ему быстро подтверждать транзакции без ожидания нескольких подтверждений блока, в то время как производительность Ethereum сегодня обеспечивается совокупной пропускной способностью множества rollups (с финализацией L1 как отдельным соображением).

Справедливость и порядок транзакций

Справедливый порядок является центральным элементом конструкции Hedera. Благодаря сочетанию «gossip about gossip» (передача сплетен о сплетнях) и временных меток консенсуса, Hedera стремится отразить фактический порядок поступления транзакций в сети, что затрудняет манипуляции с порядком с целью получения прибыли любой отдельной стороной. См. академическое рассмотрение в вышеупомянутой статье о hashgraph.

В традиционных блокчейнах порядок контролируется инициатором блока (майнером/валидатором). Это привело к Miner/Maximal Extractable Value (MEV), когда сложные участники переупорядочивают, вставляют или цензурируют транзакции для получения прибыли. Сообщество Ethereum разработало такие концепции, как разделение инициатора и построителя (proposer-builder separation) и аукционы порядка потока (orderflow auctions) для смягчения последствий MEV, но это остается постоянной проблемой и областью исследований. Обзор см.: https://ethereum.org/en/developers/docs/mev/

Короче говоря:

• Hedera: Временные метки консенсуса и виртуальное голосование создают протокольное понятие справедливого порядка.
• Блокчейны: Инструменты, учитывающие MEV, и рыночные механизмы пытаются уменьшить вредоносный порядок, но права инициатора остаются центром контроля.

Стоимость и энергетический профиль

• Энергетический след Bitcoin обусловлен Proof-of-Work по дизайну.
• Переход Ethereum на Proof-of-Stake резко сократил потребление энергии, а rollups снижают затраты для пользователей, особенно после Dencun.
• Консенсус Hedera не зависит от майнинга, и сеть подчеркивает экологическую эффективность. См. ресурсы Hedera по устойчивому развитию: https://hedera.com/sustainability

Сборы и предсказуемость затрат также различаются:

• Bitcoin: сборы резко возрастают при перегрузке.
• Ethereum: базовые сборы варьируются; rollups предлагают более дешевое исполнение, но рассчитываются в L1 с вероятностной временной шкалой и междоменными соображениями.
• Hedera: низкие, предсказуемые сборы за услуги L1, быстрое подтверждение и отсутствие внешних секвенсоров.

Управление и компромиссы в области децентрализации

• Bitcoin и Ethereum являются неразрешенными: любой, кто соответствует требованиям к оборудованию и доле/майнингу, может участвовать в валидации, способствуя устойчивости к цензуре и нейтралитету, хотя реальные эксплуатационные условия по-прежнему вознаграждают масштаб и специализацию.
• Hedera использует Совет управления (Governing Council) из глобальных организаций для управления разрешенными валидаторами сегодня, при этом Совет отвечает за направление и стабильность сети. См.: https://hedera.com/council

Эта модель может быть привлекательной для предприятий, которые предпочитают подотчетное управление и предсказуемую работу, но она отличается от абсолютно открытых наборов валидаторов Bitcoin/Ethereum.

Опыт разработчиков и инструменты

• Ethereum имеет самые богатые инструменты и наибольшее внимание разработчиков благодаря EVM. С rollups шаблоны развертывания все чаще ориентируются в первую очередь на L2, а L1 используется для расчетов. Обновление Dencun ускорило эту тенденцию, снизив затраты на доступность данных. https://blog.ethereum.org/2024/03/13/dencun-on-mainnet
• Hedera предлагает совместимый с EVM сервис смарт-контрактов, а также нативные сервисы токенов и консенсуса, которые могут быть быстрее и дешевле, чем развертывание эквивалентной логики в смарт-контрактах. Нативные службы часто идеально подходят для высокопроизводительных токенов, стейблкоинов, подтверждений цепочки поставок и соблюдающих нормативные требования корпоративных рабочих процессов. https://hedera.com

Выбор между нативными службами и смарт-контрактами EVM на Hedera часто зависит от требований к производительности, сложности и переносимости.

Когда что выбирать

Рассмотрите Hedera, если вашему приложению требуется:

• Предсказуемая низкая задержка и согласованная финализация
• Высокопроизводительные операции с нативными токенами или сообщениями
• Справедливость порядка на уровне протокола
• Гарантии управления корпоративного уровня

Рассмотрите традиционные блокчейны (плюс rollups), если вашему приложению требуется:

• Максимальная неразрешенность и децентрализация валидаторов
• Глубокая ликвидность EVM и компонуемость на rollups
• Соответствие модульной дорожной карте Ethereum и инструментам, учитывающим MEV

Во многих случаях разумны кросс-чейн стратегии: используйте Hedera для высокоскоростных операций со справедливым порядком и подключайтесь к L2 Ethereum для ликвидности и компонуемости DeFi.

Риски и открытые вопросы

• Текущий набор валидаторов Hedera является разрешенным под управлением Совета; степень и сроки дальнейшей децентрализации важны для некоторых вариантов использования. Следите за официальными сообщениями о дорожной карте: https://hedera.com
• В Ethereum смягчение последствий MEV, списки включения и усовершенствования PBS являются активными исследованиями; разработчикам приложений необходимо учитывать MEV. https://ethereum.org/en/developers/docs/mev/
• Мосты и интероперабельность вносят новые предположения о доверии и задержках; проектируйте тщательно при объединении сетей.

Практические советы для разработчиков

• Проводите бенчмаркинг для вашей фактической рабочей нагрузки (пиковая против устойчивой пропускной способности, задержка до финализации, чувствительность к порядку).
• Решите, нужна ли вам справедливость, гарантированная протоколом, или вы можете полагаться на рынки MEV и инструменты смягчения последствий.
• При развертывании в Ethereum оценивайте L2, используя общедоступные метрики и информационные панели активности. https://l2beat.com/scaling/activity
• На Hedera протестируйте, могут ли нативные службы (HTS/HCS) заменить логику контрактов в сети для скорости и стоимости. https://hashscan.io/mainnet

Обеспечение безопасности активов в сетях

Независимо от среды выполнения, безопасность приватных ключей не подлежит обсуждению. Если вы храните активы или управляете казначейством в сетях DAG и блокчейнах, рассмотрите аппаратный кошелек, который изолирует ключи от вашей онлайн-системы. OneKey предлагает прошивку с открытым исходным кодом, поддержку нескольких сетей и защиту с помощью безопасного элемента, что делает его практичным выбором для команд и частных лиц, которым требуется надежное холодное хранение при разработке и работе в экосистемах Hedera или EVM. Узнайте больше на официальном сайте OneKey.

Ключевые выводы

• Hashgraph Hedera предлагает высокую производительность и справедливость на уровне протокола, поддерживаемую набором валидаторов, управляемым Советом.
• Традиционные блокчейны полагаются на rollups и инфраструктуру, учитывающую MEV, для масштабирования, сохраняя неразрешенную валидацию и широкую децентрализацию.
• Выбирайте в зависимости от терпимости вашего приложения к задержке, порядку, управлению и интероперабельности. Для многих разработчиков гибридный подход и надежное управление ключами обеспечивают лучшее из обоих миров.