مقارنة عميقة لتقنية توسيع خارج السلسلة: قنوات الحالة، سلاسل جانبية وتطبيقاتها

تحليل العمق لتوسيع خارج السلسلة

المؤلف: كوبو فنتشرز

1. ضرورة التوسع

الرؤية المستقبلية للبلوك تشين هي اللامركزية والأمان وقابلية التوسع. لكن عادةً ما يمكن للبلوك تشين تحقيق اثنين فقط من هذه المتطلبات، ويطلق على تحقيق هذه المتطلبات الثلاثة معًا اسم مشكلة مثلث البلوك تشين المستحيل. على مر السنين، كان الناس يستكشفون كيفية حل هذه المشكلة، وكيفية زيادة قدرة البلوك تشين وسرعة المعاملات مع ضمان اللامركزية والأمان، أي حل مشكلة التوسع، وهي واحدة من المواضيع الساخنة التي يتم مناقشتها في عملية تطوير البلوك تشين الحالية.

دعونا نحدد بشكل عام اللامركزية والأمان وقابلية التوسع في blockchain:

  • لامركزية: يمكن لأي شخص أن يصبح عقدة ويشارك في إنتاج والتحقق من نظام blockchain، كلما زاد عدد العقد، زادت درجة اللامركزية، مما يضمن عدم سيطرة مجموعة صغيرة من المشاركين المركزيين على الشبكة.

  • الأمان: كلما زادت تكلفة الحصول على السيطرة على نظام blockchain، زادت الأمان، وبالتالي يمكن للسلسلة مقاومة نسبة أكبر من الهجمات من المشاركين فيها.

  • القابلية للتوسع: قدرة blockchain على معالجة عدد كبير من المعاملات.

تقرير بحثي عميق: تحليل شامل لتوسيع خارج السلسلة

كان أول انقسام كبير في شبكة البيتكوين ناشئًا عن مشكلة التوسع. مع ازدياد عدد مستخدمي البيتكوين وحجم المعاملات، بدأت شبكة البيتكوين التي حدها الأقصى لكل كتلة 1MB تواجه مشكلة الازدحام؛ بدءًا من عام 2015، كانت هناك انقسامات في مجتمع البيتكوين بشأن مشكلة التوسع، حيث كان هناك طرف مؤيد للتوسع في حجم الكتلة، ممثلاً بـ Bitcoin ABC، وطرف آخر يمثل معسكر الكتل الصغيرة، ممثلاً بـ Bitcoin Core، والذي اعتبر أنه يجب استخدام اقتراح Segwit لعزل الشهادات لتحسين هيكل السلسلة الرئيسية. في 1 أغسطس 2017، بدأ نظام عميل Bitcoin ABC المطور ذاتيًا والذي يصل إلى 8MB في العمل، مما أدى إلى ظهور أول انقسام كبير في تاريخ البيتكوين، ومن ثم وُلدت العملة الجديدة BCH.

وبالمثل، اختار شبكة إيثريوم التضحية بجزء من القابلية للتوسع من أجل ضمان أمان الشبكة ولامركزيتها؛ على الرغم من أن شبكة إيثريوم لم تحدد حجم الكتلة مثل شبكة بيتكوين للحد من حجم المعاملات، بل تغيرت بشكل غير مباشر إلى وضع حد أعلى لرسوم الوقود التي يمكن أن تستوعبها كتلة واحدة، إلا أن الهدف هو تحقيق توافق موثوق به وضمان توزيع واسع للنقاط.

من CryptoKitties في عام 2017، إلى صيف DeFi، ثم إلى ظهور تطبيقات GameFi و NFT على السلسلة، تزداد حاجة السوق إلى السعة، ولكن حتى الإيثيريوم القادر على التوليد فقط قادر على معالجة 15~45 معاملة في الثانية، مما يؤدي إلى زيادة تكاليف المعاملات وطول أوقات التسوية، مما يجعل معظم Dapps من الصعب تحمّل تكاليف التشغيل، كما أن الشبكة بأكملها أصبحت بطيئة ومكلفة بالنسبة للمستخدمين، مما يجعل مشكلة توسيع نطاق blockchain بحاجة ماسة إلى الحل. الحل المثالي للتوسع هو: زيادة سرعة المعاملات وسعة المعاملات على شبكة blockchain قدر الإمكان دون التضحية باللامركزية والأمان.

2. فئات خطة التوسع

نحن نستخدم "ما إذا كان سيتم تغيير طبقة الشبكة الرئيسية" كمعيار، ونقسم خطة التوسع إلى فئتين رئيسيتين: التوسع على السلسلة والتوسع خارج السلسلة.

2.1 توسيع السلسلة

المفهوم الأساسي: حل لتحقيق توسيع من خلال تغيير بروتوكول الشبكة الرئيسية، والحل الرئيسي الحالي هو التقسيم.

توجد عدة حلول لتوسيع السلسلة، ولن يتم توسيع هذه المقالة، وفيما يلي يتم سرد حلين باختصار:

  • الخيار الأول هو توسيع مساحة الكتلة، أي زيادة عدد المعاملات التي يتم تجميعها في كل كتلة، ولكن هذا سيؤدي إلى زيادة متطلبات الأجهزة عالية الأداء للعقد، مما يزيد من عتبة الانضمام للعقد، ويقلل من درجة "اللامركزية".

  • الخيار الثاني هو التجزئة، حيث يتم تقسيم دفتر أستاذ البلوك تشين إلى عدة أجزاء، بدلاً من مشاركة كل عقدة في جميع عمليات المحاسبة، تكون العقد المختلفة مسؤولة عن عمليات محاسبة مختلفة، ويمكن للحساب المتوازي معالجة معاملات متعددة في نفس الوقت؛ وهذا يمكن أن يقلل من ضغط حساب العقدة ومتطلبات الانضمام، ويزيد من سرعة معالجة المعاملات ودرجة اللامركزية؛ ولكن هذا يعني أن قوة حساب الشبكة بالكامل تتوزع، مما قد يقلل من "أمان" الشبكة بأكملها.

يمكن أن يؤدي تغيير كود بروتوكول الشبكة الرئيسية إلى آثار سلبية غير متوقعة، حيث أن أي ثغرة أمان طفيفة في الطبقة الأساسية تهدد بشكل خطير أمان الشبكة بأكملها، وقد تضطر الشبكة إلى التفرع أو إجراء ترقيات إصلاحية. على سبيل المثال، حادثة ثغرة التضخم في Zcash عام 2018: تم تعديل كود Zcash بناءً على كود الإصدار 0.11.2 من بيتكوين، وفي عام 2018 اكتشف أحد المهندسين وجود ثغرة عالية الخطورة في الكود الأساسي، وهي إمكانية إصدار رموز بلا حدود، وبعد ذلك قضى الفريق 8 أشهر في إصلاحها سراً، ولم يتم الكشف عن هذه الحادثة إلا بعد إصلاح الثغرة.

2.2 خارج السلسلة扩容

المفهوم الأساسي: حل توسيع لا يغير بروتوكول الشبكة الرئيسية من الطبقة الواحدة الحالي.

خارج السلسلة توسيع الحلول يمكن أن تنقسم إلى Layer2 وحلول أخرى:

  • الطبقة الثانية: قنوات الحالة، بلازما، تجميع
  • خيارات أخرى: سلاسل جانبية، Validium

تقرير عميق مكون من عشرة آلاف كلمة: تحليل شامل لتوسيع خارج السلسلة

3. حلول توسيع خارج السلسلة

3.1 قنوات الدولة

3.1.1 ملخص

تنص قنوات الحالة على أنه يتعين على المستخدم التفاعل مع الشبكة الرئيسية فقط عند فتح القناة أو إغلاقها أو حل النزاعات، ويتم إجراء التفاعل بين المستخدمين خارج السلسلة، وذلك لتقليل الوقت وتكاليف المعاملات للمستخدمين، ولتحقيق عدم تقييد عدد المعاملات.

قناة الحالة هي بروتوكول بسيط من نظير إلى نظير، مناسب "للتطبيقات القائمة على الأدوار"، مثل لعبة الشطرنج الدولية بين شخصين. يتم إدارة كل قناة بواسطة عقد ذكي متعدد التوقيعات يعمل على الشبكة الرئيسية، حيث يتحكم هذا العقد في الأصول المودعة في القناة، ويحقق في تحديثات الحالة، ويحل النزاعات بين المشاركين. بعد نشر العقد على شبكة blockchain، يقوم المشاركون بإيداع مبلغ من المال وقفله، وبعد تأكيد توقيع كلا الطرفين، يتم فتح القناة رسميًا. تسمح القناة بإجراء معاملات مجانية غير محدودة خارج السلسلة بين المشاركين. يقوم المشاركون بالتناوب على إرسال تحديثات الحالة إلى بعضهم البعض، في انتظار تأكيد توقيع الطرف الآخر. بمجرد تأكيد الطرف الآخر التوقيع، يعتبر تحديث الحالة مكتملًا. في الظروف العادية، لن يتم تحميل تحديثات الحالة التي اتفق عليها الطرفان إلى الشبكة الرئيسية، وسيتم الاعتماد على الشبكة الرئيسية فقط في حالة وجود نزاع أو إغلاق القناة. عند الحاجة إلى إغلاق القناة، يمكن لأي مشارك تقديم طلب معاملة على الشبكة الرئيسية، وإذا حصل طلب الخروج على توقيع موافقة بالإجماع من الجميع، فسيتم التنفيذ على السلسلة على الفور، أي أن العقد الذكي يقوم بتوزيع الأموال المتبقية المقفلة بناءً على رصيد كل مشارك في حالة القناة النهائية؛ إذا لم يوافق المشاركون الآخرون على التوقيع، سيتعين على الجميع الانتظار حتى انتهاء "فترة التحدي" لتلقي الأموال المتبقية.

بناءً على ما سبق، يمكن أن يقلل حل قنوات الحالة بشكل كبير من عبء الحساب على الشبكة الرئيسية، ويزيد من سرعة المعاملات، ويقلل من تكاليف المعاملات.

تقرير بحث عميق: تحليل شامل لتوسيع خارج السلسلة

3.1.2 الجدول الزمني

  • 2015/02، نشر جوزيف بون وتاديوس دريجا مسودة ورقة بيضاء لشبكة البرق.
  • في نوفمبر 2015، قام جيف كولمان بتلخيص مفهوم قناة الدولة بشكل منهجي، واقترح أن قناة الدفع في البيتكوين هي حالة فرعية من مفهوم قناة الدولة.
  • 2016/01، نشر جوزيف بون وثاديوس دراجيا رسميًا الورقة البيضاء "شبكة بيتكوين لايتنينغ: مدفوعات فورية قابلة للتوسع خارج السلسلة" التي اقترحت خطة توسع لشبكة بيتكوين تحت اسم قناة الدفع.
  • في نوفمبر 2017، تم اقتراح أول معيار تصميم يتعلق بقناة الدولة تحت إطار قناة الدفع، وهو Sprites.
  • 2018/06، قدمت Counterfactual تصميمًا مفصلاً للغاية لقنوات الحالة العامة، وهو التصميم الأول المرتبط تمامًا بقنوات الحالة.
  • 2018/10، قدمت المقالة Generalised State Channel Networks مفهوم شبكات قناة الحالة وقنوات افتراضية.
  • 2019/02، تم توسيع مفهوم قناة الحالة ليشمل قنوات N-Party، وNitro هو البروتوكول الأول الذي تم إنشاؤه بناءً على هذه الفكرة.
  • 2019/10، قامت Pisa بتوسيع مفهوم Watchtowers لحل مشكلة الحاجة إلى بقاء جميع المشاركين متصلين باستمرار.
  • 2020/03، قدمت Hydra قنوات متشابهة سريعة.

3.1.3 المبادئ التقنية

المبدأ الأساسي لقناة الحالة هو:

  1. المشاركون يقومون بقفل الأصول في العقد الذكي للشبكة الرئيسية، وفتح قناة الحالة.

  2. يجب على المشاركين إجراء تحديثات الحالة خارج السلسلة، ويجب أن تؤكد كل تفاعل بتوقيع كلا الطرفين.

  3. عند الحاجة إلى إغلاق القناة أو حدوث نزاع، يتم تقديم الحالة النهائية إلى عقد الشبكة الرئيسية للتحقق وتوزيع الأصول.

  4. إذا ظهرت نزاعات, يمكن تقديم أدلة للتحدي خلال فترة التحدي.

تتمثل مزايا قناة الحالة في إمكانية إجراء معاملات سريعة ومنخفضة التكلفة خارج السلسلة، بينما تكمن العيوب في أن المشاركين يحتاجون إلى البقاء متصلين باستمرار ويواجهون مشكلة قفل السيولة.

تقرير بحثي شامل: تحليل كامل لتوسيع خارج السلسلة

3.1.4 المزايا والعيوب

المزايا:

  • عالٍ من خلال التحميل و تأخير منخفض
  • تكلفة معاملات منخفضة
  • حماية الخصوصية

العيوب:

  • يجب أن يكون المشاركون متصلين باستمرار
  • قفل الأموال
  • غير مناسب للتطبيقات متعددة الأطراف
  • يجب إيداع الأموال مسبقًا

3.1.5 التطبيق

التطبيقات الرئيسية تشمل:

  1. شبكة بيتكوين البرقية
  • تستخدم في مدفوعات البيتكوين الصغيرة
  • تم إصدار النسخة الأولى من الشبكة الرئيسية في مارس 2018
  • يوجد حاليًا حوالي 80000 قناة دفع، و5000BTC من الأموال المقفلة
  1. شبكة لايتنيغ الخاصة بالإيثيريوم
  • تستخدم لدفع رموز ERC20 الخاصة بالإيثيريوم
  • تأسست في عام 2017 ، وتم إصدار الشبكة الرئيسية في مايو 2020
  • تستخدم حاليا بشكل أقل
  1. شبكة سيلر
  • تم إضافة شبكة قنوات الحالة العامة المثيرة
  • تأسست في عام 2018 ، وتم إطلاق الشبكة الرئيسية في عام 2019
  • يدعم مجموعة متنوعة من سيناريوهات التطبيقات مثل الألعاب والدفع

تقرير بحثي شامل: تحليل كامل لتوسيع خارج السلسلة

3.1.6 مقارنة التطبيقات

توجد بعض الاختلافات بين شبكة البيتكوين البرقية، وشبكة الإيثريوم البرقية، وشبكة سيلر في التنفيذ التقني، وسيناريوهات التطبيق، وحالة التطوير. شبكة البرق متطورة نسبياً، بينما تستخدم شبكة الرعد أقل، وقد وسعت شبكة سيلر سيناريوهات التطبيق من خلال إضافة طبقة تحفيزية.

3.2 السلاسل الجانبية

3.2.1 ملخص

الجانبية هي شكل من أشكال البلوكشين التي ظهرت لتسريع معاملات السلسلة الرئيسية، ويمكن أن تستخدم عقوداً أكثر تعقيداً، أو من خلال تحسين آلية الإجماع، أو معلمات الكتلة لجعل السلسلة الجانبية تتوافق مع وظيفة معينة. يتم تسجيل نتائج معاملات السلسلة الجانبية في النهاية عند نقلها إلى السلسلة الرئيسية على جانب المدققين. هذه النموذج من البلوكشين ليس شكلاً جديداً من أشكال البلوكشين، بل هو بنية تحتية تتعلق بالسلسلة الرئيسية وتساعد السلسلة الرئيسية في حل المشكلات.

تقرير بحثي شامل: تحليل كامل لتوسيع خارج السلسلة

3.2.2 الجدول الزمني

  • 2012/01، تم طرح مفهوم الجانبية لبيتكوين في غرفة الدردشة
  • 2014/10، تم نشر ورقة عمل عن سلسلة جانبية لبيتكوين لأول مرة
  • 2017/04، تم إطلاق شبكة POA كشبكة اختبار لطبقة جانبية تستند إلى إجماع إثبات المصادقة على الإيثيريوم
  • 2017/10، بدء شبكة ماتيك
  • 2017/12, إطلاق الشبكة الرئيسية لـ POA Network
  • 2018/01، إطلاق شبكة Skales التجريبية
  • 2018/10، إطلاق شبكة اختبار xDai Chain
  • 2020/06، إطلاق شبكة Skale الرئيسية
  • 2020/06، تم إطلاق الشبكة الرئيسية لسلسلة Matic PoS الجانبية لإيثيريوم
  • 2021/02, تم تغيير علامة Matic Network التجارية إلى Polygon Network
  • 2021/02، بدأ تشغيل الشبكة الرئيسية لسلسلة Ronin التابعة للعبة Axie Infinity
  • 2021/12 ، اندمجت xDai Chain مع Gnosis Dao لتشكيل Gnosis Chain
  • 2022/03، تم دمج شبكة POA في سلسلة Gnosis

3.2.3 المبادئ التقنية

المبدأ الأساسي لسلسلة الجانبية هو:

  1. قفل الأصول على السلسلة الرئيسية، وإنشاء الأصول المقابلة على السلسلة الجانبية.

  2. تعمل السلسلة الجانبية بشكل مستقل ولها آلية توافق خاصة بها.

  3. ستقوم السلسلة الجانبية بتقديم تغييرات الحالة بشكل دوري إلى السلسلة الرئيسية.

4

BTC0.98%
شاهد النسخة الأصلية
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
  • أعجبني
  • 3
  • مشاركة
تعليق
0/400
LightningLadyvip
· 07-24 20:33
مبتدئ استثمار لا تستخدم رافعة مالية عالية~ babe ها انتبهوا لمقالات التقنية كثيراً
شاهد النسخة الأصليةرد0
MentalWealthHarvestervip
· 07-24 20:25
مثلث مستحيل موثوق
شاهد النسخة الأصليةرد0
GateUser-5854de8bvip
· 07-24 20:25
البلوكتشين لا تزال تتحدث عن هذه الأمور الفارغة
شاهد النسخة الأصليةرد0
  • تثبيت