Полный анализ расширения вне блокчейна: технологии Layer2, преодолевающие Нечестивую Троицу

Глубина анализа расширения вне блокчейна

Автор: Cobo Ventures

1. Необходимость расширения

Будущее блокчейна — это грандиозное видение: децентрализация, безопасность и масштабируемость; но обычно блокчейн может реализовать только два из них, и одновременное удовлетворение всех трех требований называется невозможной тройкой блокчейна. На протяжении многих лет люди искали способы решения этой проблемы, как повысить пропускную способность и скорость транзакций блокчейна при обеспечении децентрализации и безопасности, т.е. решение проблемы масштабирования является одной из актуальных тем обсуждения в процессе развития блокчейна.

Давайте сначала обобщенно определим децентрализованность, безопасность и масштабируемость блокчейна:

  • Децентрализация: любой может стать узлом и участвовать в производстве и верификации блокчейн-системы, чем больше узлов, тем выше степень децентрализации, что обеспечивает защиту сети от контроля небольшой группы крупных централизованных участников.

  • Безопасность: чем выше затраты на получение контроля над системой блокчейна, тем выше безопасность, и тогда цепочка может противостоять атакам со стороны более высокого процента участников.

  • Масштабируемость: способность блокчейна обрабатывать большое количество транзакций.

! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети

Первый значительный хард-форк сети Биткойн произошел из-за проблемы масштабирования. С увеличением числа пользователей и объема транзакций в сети Биткойн, ограничение в 1 МБ на каждый блок стало вызывать проблемы с перегрузкой; начиная с 2015 года сообщество Биткойн разделилось по вопросу масштабирования: одна сторона, представленная Bitcoin ABC, выступала за увеличение размеров блоков, тогда как другая сторона, представленная Bitcoin Core, считала, что следует использовать решение Segwit для оптимизации структуры основной цепи. 1 августа 2017 года клиентская система Bitcoin ABC, разработанная самостоятельно до 8 МБ, начала функционировать, что привело к возникновению первого значительного хард-форка в истории Биткойн и, таким образом, к появлению новой криптовалюты BCH.

Аналогичным образом, сеть Ethereum также выбрала пожертвовать частью масштабируемости для обеспечения безопасности и децентрализации сети; хотя сеть Ethereum не ограничивает объем транзакций, как это делает сеть Bitcoin с помощью ограничения размера блока, она косвенно превращается в установление верхнего предела на топливо, которое может вместить один блок, однако цель остается той же: достичь Trustless Consensus и обеспечить широкое распределение узлов (, независимо от того, будет ли предел отменен или повышен, это приведет к исключению многих меньших узлов с недостаточной пропускной способностью, памятью и вычислительными мощностями ).

С момента появления CryptoKitties в 2017 году, лета DeFi, а затем и роста таких цепочечных приложений, как GameFi и NFT, рынок испытывает постоянный рост спроса на пропускную способность. Однако даже у Тьюринг-полного Эфириума скорость обработки транзакций составляет всего 15~45 транзакций в секунду ( TPS ), что приводит к увеличению стоимости транзакций, удлинению времени расчета и делает большинство Dapps трудноосуществимыми из-за высоких эксплуатационных расходов. Вся сеть становится медленной и дорогой для пользователей, проблема масштабируемости блокчейна требует решения. Идеальное решение для масштабирования заключается в том, чтобы, не жертвуя децентрализацией и безопасностью, максимально увеличить скорость транзакций блокчейн-сети ( более короткое время окончательного расчета ) и пропускную способность ( более высокий TPS ).

2. Категории решений по масштабированию

Мы разделяем схемы масштабирования на две основные категории: масштабирование на блокчейне и вне блокчейна, исходя из критерия "изменение основного уровня сети".

2.1 Масштабирование в блокчейне

Основная концепция: решение, достигающее эффекта масштабирования за счет изменения слоя протокола основной сети, в настоящее время основное решение — это шarding.

Существует множество решений для масштабирования на блокчейне, в этой статье не будет подробно рассмотрено, ниже кратко перечислены два решения:

  • План 1 заключается в увеличении пространства блока, то есть в увеличении количества транзакций, упакованных в каждый блок, но это повысит требования к оборудованию высокопроизводительных узлов, увеличит порог для присоединения узлов и снизит уровень "децентрализации".

  • Второй вариант - это шардирование, которое делит бухгалтерскую книгу блокчейна на несколько частей, при этом не каждый узел участвует в ведении всех записей, а разные шардированные узлы отвечают за разные записи, параллельные вычисления могут обрабатывать несколько транзакций одновременно; это может снизить нагрузку на вычисления узлов и порог входа, повысить скорость обработки транзакций и степень децентрализации; но это означает, что вычислительная мощность всей сети распределяется, что снижает "безопасность" всей сети.

Изменение кода протокола основной сети может привести к непредсказуемым негативным последствиям, поскольку любые незначительные уязвимости в безопасности на уровне основы могут серьезно угрожать безопасности всей сети, и сеть может быть вынуждена провести форк или прервать обновление для исправления. Например, инцидент с инфляционной уязвимостью Zcash в 2018 году: код Zcash был основан на модифицированном коде версии Bitcoin 0.11.2. В 2018 году один инженер обнаружил в его базовом коде высокую уязвимость, а именно возможность неограниченного выпуска токенов, после чего команде потребовалось 8 месяцев для секретного исправления, и только после исправления уязвимости они публично объявили об этом инциденте.

2.2 вне блокчейна расширение

Основная концепция: решение для масштабирования, которое не изменяет существующий протокол основного сетевого уровня.

вне блокчейна решения по масштабированию можно дополнительно разделить на Layer2 и другие решения:

! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети

3. Вне блокчейна расширения решения

3.1 Государственные каналы

3.1.1 Обзор

Состояние канала предполагает, что пользователю необходимо взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или разрешении спора, а взаимодействие между пользователями происходит вне блокчейна, чтобы снизить временные и денежные затраты на транзакции пользователей и обеспечить неограниченное количество транзакций.

Состояние канала — это простой P2P-протокол, подходящий для "приложений на основе ходов", таких как шахматная игра на двоих. Каждый канал управляется мультиподписным смарт-контрактом, работающим в основной сети, который контролирует активы, внесенные в канал, проверяет обновления состояния и арбитрирует споры между участниками ( на основании доказательства мошенничества с подписью и временной меткой ). После развертывания контракта в блокчейн-сети участники вносят средства и блокируют их, после того как обе стороны подписывают подтверждение, канал официально открывается. Канал позволяет участникам осуществлять неограниченное количество бесплатных вне блокчейна транзакций (, при условии, что их чистая стоимость перевода не превышает общей суммы внесенных токенов ). Участники по очереди отправляют обновления состояния друг другу, ожидая подтверждения подписи другой стороны. Как только другая сторона подтверждает подпись, это обновление состояния считается завершенным. В нормальных условиях обновления состояния, согласованные обеими сторонами, не загружаются в основную сеть; только в случае спора или закрытия канала они зависят от подтверждения основной сети. Когда необходимо закрыть канал, любой из участников может сделать запрос на транзакцию в основной сети; если запрос на выход получает единогласное одобрение подписей, он немедленно выполняется на блокчейне, то есть смарт-контракт распределяет оставшиеся заблокированные средства в соответствии с балансом каждого участника в конечном состоянии канала; если другие участники не одобрят подпись, всем придется дождаться окончания "периода оспаривания", прежде чем получить оставшиеся средства.

В заключение, решение со статусными каналами может значительно снизить вычислительные нагрузки основной сети, повысить скорость транзакций и уменьшить их стоимость.

3.1.2 Временная шкала

  • 2015/02, Joseph Poon и Thaddeus Dryja опубликовали черновик белой книги о сети Lightning.

  • В 2015/11 Джефф Коулман впервые систематически обобщил концепцию State Channel и предложил, что Payment Channel биткойна является подслучаем концепции State Channel.

  • 2016/01, Joseph Poon и Thaddeus Dryja официально опубликовали белую книгу «The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments», в которой предложили решение масштабирования для биткойн-канала платежей Payment Channel(, это решение предназначено только для обработки переводов на сети биткойн.

  • Ноябрь 2017 года, первая спецификация дизайна State Channel в рамках фрейма Payment Channel, известная как Sprites, была предложена.

  • 2018/06, Counterfactual представил очень подробный дизайн Обобщенных Государственных Каналов, это первый полностью связанный с каналами состояния дизайн.

  • В октябре 2018 года в статье «Обобщенные сети государственных каналов» были предложены понятия «Сети государственных каналов» и «Виртуальные каналы».

  • 2019/02, концепция состояния канала расширилась до N-Party Channels, Nitro — это первый протокол, созданный на основе этой идеи.

  • 2019/10, Pisa, чтобы решить проблему необходимости постоянного онлайн-нахождения всех участников, расширила концепцию Watchtowers.

  • 2020/03, Hydra предложила Быстрые Изоморфные Каналы.

)# 3.1.3 Технические принципы

Основной рабочий процесс канала состояния следующий:

  1. Алиса и Боб вносят средства с личного EOA на адрес контракта на блокчейне, эти средства блокируются в контракте до тех пор, пока канал не будет закрыт, после чего остаток возвращается пользователю; после подтверждения подписей обеими сторонами, статусный канал между ними официально открывается.

  2. Алиса и Боб теоретически могут проводить неограниченное количество сделок вне блокчейна через этот канал, участники обмениваются зашифрованными подписанными сообщениями ###, а не общаются с сетью блокчейна (. Оба пользователя должны подписывать каждую сделку, чтобы предотвратить злоупотребление двойной тратой. Через эти сообщения они предлагают обновления состояния своих аккаунтов и принимают обновления состояния, предложенные другой стороной.

  3. Если Алиса хочет закрыть канал и завершить сделку с Бобом, Алиса должна представить контракту конечное состояние своего аккаунта. Если Боб подпишет одобрение, контракт освободит заблокированные средства и вернет их соответствующему пользователю в соответствии с конечным состоянием. Если Боб не ответит подписью, контракт освободит заблокированные средства и вернет их соответствующему пользователю по истечении периода оспаривания.

! [Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ead28de03be9fc22dcfe3f679ee36bc5.webp(

)# 3.1.4 Плюсы и минусы

Преимущества:

  • Мгновенное подтверждение транзакции, высокая скорость транзакции
  • Низкие комиссии за транзакции
  • Высокая конфиденциальность, промежуточное состояние не раскрыто
  • Хорошая масштабируемость, теоретически поддерживает бесконечные транзакции

Недостатки:

  • Необходимо заблокировать средства
  • Все участники должны быть постоянно в сети
  • Доступность канала ограничена, распределение средств не гибкое
  • Невозможно обрабатывать транзакции между большим количеством пользователей

3.1.5 Приложение

Основные приложения включают в себя сеть Lightning для биткойнов, сеть Lightning для эфира и Celer Network и другие.

В качестве примера сети Lightning на базе биткойна:

  • Концепция была предложена в феврале 2015 года
  • Выпуск первой версии основной сети в марте 2018 года
  • В июне 2021 года Сальвадор принял биткойн в качестве законного платежного средства и использовал кошельки на основе сети Lightning.
  • Ноябрь 2022 года, в сети Lightning было 76,236 платежных каналов, средства в каналах составили 5049 BTC### примерно $81.8M(

Экосистема сети Lightning состоит из: базового уровня сети BTC, основной инфраструктуры, различных приложений. В настоящее время существует более 100 приложений, охватывающих такие категории, как платежи, кошельки, управление узлами и т. д.

! [Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(

)# 3.1.6 Сравнение приложений

Сеть Lightning Bitcoin, сеть Lightning Ethereum и сеть Celer имеют некоторые различия в концепции дизайна, областях применения и уровне развития:

  • Сеть Lightning сосредоточена на мелких платежах в биткойнах
  • Сеть Лунного Дождя поддерживает оплату токенами ERC20 на Ethereum.
  • Celer Network более универсален, поддерживает платежи и сложные взаимодействия смарт-контрактов

В целом, технология каналов состояния продолжает развиваться и в будущем ожидается более широкое применение в таких сценариях, как мелкие высокочастотные платежи.

3.2 Сайдчейны

3.2.1 Обзор

Боковая цепочка — это форма блокчейна, которая появилась для ускорения транзакций биткойнов, позволяя использовать более сложные контракты или улучшая механизмы консенсуса ###, такие как PoS (, или изменяя параметры блока, чтобы боковая цепочка соответствовала определенной функции. Результаты транзакций боковой цепочки в конечном итоге будут записаны на стороне валидатора, когда они будут переданы обратно на основную цепочку. Эта модель блокчейна не является новой формой блокчейна, а представляет собой инфраструктуру, прикрепленную к основной цепочке и помогающую ей решать проблемы.

)# 3.2.2 Временная линия

  • 2012/01, концепция побочной цепи Биткойна была предложена в чате
  • 2014/10, впервые опубликована статья о сайдчейне биткойна: Symmetric Pegged and Asymmetric Pegged
  • 2017/04, POA Network это цепочка на основе консенсуса Proof of Authentication в Ethereum
BTC-1.06%
Посмотреть Оригинал
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
  • Награда
  • 5
  • Поделиться
комментарий
0/400
BoredWatchervip
· 07-17 12:36
Снова говорят о Нечестивая Троица, неужели не придется идти на компромисс?
Посмотреть ОригиналОтветить0
gas_fee_traumavip
· 07-17 05:26
Что именно расширяется? Всё уже зависло.
Посмотреть ОригиналОтветить0
GateUser-3824aa38vip
· 07-15 08:52
Только этот треугольник, кто решит, тот и бог.
Посмотреть ОригиналОтветить0
AirdropF5Brovip
· 07-15 08:49
Хороший инструмент должен F5, кто выводит, тот и знает
Посмотреть ОригиналОтветить0
AirdropHarvestervip
· 07-15 08:47
Треугольник за треугольником, стиснув зубы, двигаемся вперед.
Посмотреть ОригиналОтветить0
  • Закрепить