Будущее блокчейна видится в децентрализации, безопасности и масштабируемости. Однако обычно блокчейн может реализовать лишь два из этих трех требований, и удовлетворение всех трех требований называется «невозможным треугольником» блокчейна. На протяжении многих лет люди исследуют, как решить эту проблему, как повысить пропускную способность и скорость транзакций блокчейна при гарантированной децентрализации и безопасности, то есть решить проблему масштабирования, что является одной из актуальных тем обсуждения в процессе развития блокчейна.
Давайте сначала обобщенно определим децентрализацию, безопасность и масштабируемость блокчейна:
Децентрализация: любой может стать узлом и участвовать в производстве и верификации системы блокчейна. 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 значительной доли участников.
Масштабируемость: способность блокчейна обрабатывать большое количество транзакций.
Первая значительная жесткая вилка сети Биткойн возникла из-за проблемы масштабируемости. С увеличением числа пользователей и объема транзакций в сети Биткойн, ограничение в 1 МБ на каждый блок стало приводить к проблемам с перегрузкой; с 2015 года в сообществе Биткойн возникли разногласия по вопросу масштабируемости: одна сторона, представленная Bitcoin ABC, поддерживала расширение блока, в то время как другая сторона, представленная Bitcoin Core, выступала за использование решения Segwit для оптимизации структуры основной цепи. 1 августа 2017 года клиентская система Bitcoin ABC, разработанная самостоятельно до 8 МБ, начала функционировать, что привело к появлению первой значительной жесткой вилки в истории Биткойн, а также к появлению новой криптовалюты BCH.
Аналогично, сеть Ethereum также выбрала пожертвовать частью своей масштабируемости, чтобы обеспечить безопасность и децентрализацию сети; хотя сеть Ethereum не ограничивает объем транзакций, как сеть Bitcoin, путем ограничения размера блока, а фактически ограничивает максимальную цену газа для одного блока, цель заключается в достижении доверительного консенсуса и обеспечении широкого распределения узлов.
С момента появления CryptoKitties в 2017 году, через лето DeFi, а затем к росту таких ончейн-приложений, как GameFi и NFT, рынок испытывает растущий спрос на пропускную способность. Однако даже у Тьюринг-полноценного Ethereum возможно обработать всего 15-45 транзакций в секунду, что приводит к постоянному увеличению стоимости транзакций, увеличению времени расчета и делает большинство Dapps трудными для покрытия эксплуатационных затрат. Весь сеть становится медленной и дорогой для пользователей, и проблема расширения блокчейна требует срочного решения. Идеальное решение для расширения должно обеспечивать возможность увеличения скорости транзакций и пропускной способности сети блокчейна без ущерба для децентрализации и безопасности.
2. Категории решения по расширению
Мы классифицируем решения по масштабированию на две основные категории: масштабирование на блокчейне и масштабирование вне блокчейна, основываясь на принципе "изменится ли уровень основной сети".
2.1 Масштабирование на блокчейне
Основная концепция: решение для масштабирования, достигаемое путем изменения одного уровня протокола основной сети, в настоящее время основным решением является шarding.
Существует несколько решений для масштабирования в блокчейне, в этой статье не будет подробного объяснения, ниже кратко перечислены два решения:
Решение первое заключается в увеличении объема блока, то есть в увеличении количества транзакций, упакованных в каждый блок, но это повысит требования к высокопроизводительным узлам, увеличит порог входа для узлов и снизит степень "децентрализации".
Второй вариант - это шардирование, разделение бухгалтерской книги блокчейна на несколько частей, где не каждый узел участвует в ведении всех записей, а разные шардовые узлы отвечают за разные записи, что позволяет параллельной обработке 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 может снизить "безопасность" всей сети.
Изменение кода основной сети протокола может привести к непредсказуемым негативным последствиям, так как любые незначительные уязвимости в безопасности на нижнем уровне могут серьезно угрожать безопасности всей сети, что может вынудить сеть разветвляться или прерывать ремонтные обновления. Например, инцидент с инфляционной уязвимостью Zcash в 2018 году: код Zcash был изменен на основе кода версии Bitcoin 0.11.2, и в 2018 году один инженер обнаружил высокую уязвимость в его базовом коде, а именно возможность неограниченного эмитирования токенов, после чего команда потратила 8 месяцев на секретное исправление, и только после исправления уязвимости это событие было обнародовано.
2.2 вне блокчейна расширение
Ключевая концепция: решение для масштабирования, не изменяющее существующий протокол первого уровня основной сети.
вне блокчейна решения по масштабированию можно дополнительно разделить на Layer2 и другие решения:
Состояние канала предполагает, что пользователи должны взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или решении споров по каналу, а взаимодействие между пользователями происходит вне блокчейна, чтобы снизить время и денежные затраты пользователей на транзакции и обеспечить неограниченное количество транзакций.
Статус-канал — это простой P2P-протокол, подходящий для «приложений на основе раунда», например, для игры в шахматы на двоих. Каждый канал управляется мультиподписным смарт-контрактом, работающим в основной сети, который контролирует активы, внесенные в канал, проверяет обновления состояния и разрешает споры между участниками. После развертывания контракта в блокчейн-сети участники вносят средства и блокируют их, и после подтверждения подписей обеих сторон канал официально открывается. Канал позволяет участникам проводить неограниченное количество бесплатных сделок вне блокчейна. Участники по очереди отправляют друг другу обновления состояния, ожидая подтверждения подписи от другой стороны. Как только другая сторона подтверждает подпись, обновление состояния считается завершенным. В обычных условиях обновления состояния, согласованные обеими сторонами, не загружаются в основную сеть; только в случае спора или закрытия канала они зависят от подтверждения основной сети. При необходимости закрытия канала любой участник может подать запрос на сделку в основной сети, если запрос на выход получает согласие всех участников, то на цепочке выполняется немедленно, то есть смарт-контракт распределяет оставшиеся заблокированные средства в зависимости от баланса каждого участника в конечном состоянии канала; если другие участники не одобрили подпись, то всем необходимо дождаться окончания «периода вызова», чтобы получить оставшиеся средства.
Таким образом, решение со статусным каналом может значительно уменьшить вычислительную нагрузку основной сети, повысить скорость транзакций и снизить затраты на транзакции.
Февраль 2015 года, Джозеф Пун и Таддеус Дрия опубликовали черновик белой книги о сети Lightning.
В ноябре 2015 года Джефф Колман впервые систематически обобщил концепцию State Channel и предложил, что Payment Channel биткойна является подкатегорией концепции State Channel.
2016/01, Джозеф Пун и Таддеус Дрия официально опубликовали белую книгу «Сеть Lightning Bitcoin: Масштабируемые вне блокчейна мгновенные платежи», в которой представили решение по масштабированию сети Bitcoin - Payment Channel.
В ноябре 2017 года была предложена первая спецификация дизайна State Channel под управлением Payment Channel, названная Sprites.
2018/06, Counterfactual предложила очень детальный дизайн обобщенных канала состояния, 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 расширяется до N-Party Channels, Nitro является первым протоколом, созданным на основе этой идеи.
2019/10, Pisa расширила концепцию Watchtowers, чтобы решить проблему постоянного онлайн-доступа для всех участников.
Участники блокируют активы в смарт-контракте основной сети, открывая каналы состояния.
Участники взаимодействуют для обновления состояния вне блокчейна, каждое взаимодействие требует подтверждения подписанием обеими сторонами.
В случае необходимости закрытия канала или возникновения споров, окончательное состояние передается в контракт основной сети для верификации и распределения активов.
Если возникнут споры, можно представить доказательства для оспаривания в течение периода оспаривания.
Преимущества каналов состояния заключаются в том, что они могут обеспечить быстрые и недорогие транзакции вне блокчейна, недостатки заключаются в том, что участники должны оставаться онлайн и существует проблема блокировки ликвидности.
Сеть Lightning Bitcoin, сеть Lightning Ethereum и Celer Network имеют некоторые различия в технической реализации, областях применения и текущем состоянии развития. Сеть Lightning более развита, сеть Lightning используется реже, Celer Network расширяет области применения за счет добавления уровня стимулов.
3.2 Боковые цепочки
3.2.1 Обзор
Сайдерная цепочка — это форма блокчейна, появившаяся для ускорения транзакций основной цепочки, которая может использовать более сложные контракты или улучшить механизм консенсуса, или параметры блока, чтобы сайдерная цепочка соответствовала определенной функции. Результаты транзакций сайдерной цепочки в конечном итоге записываются на стороне валидатора при их передаче обратно в основную цепочку. Эта модель блокчейна не является новой формой блокчейна, а представляет собой инфраструктуру, присоединяющуюся к основной цепочке и помогающую основной цепочке решать проблемы.
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» .
10 Лайков
Награда
10
3
Поделиться
комментарий
0/400
LightningLady
· 07-24 20:33
Новичок, не используйте высокий кредитный рычаг~ Малыши, посмотрите больше технических статей.
Глубина сравнительного анализа технологий вне блокчейна: State Channels, Sidechains и их применение
Глубокий анализ вне блокчейна расширения
Автор: Cobo Ventures
1. Необходимость масштабирования
Будущее блокчейна видится в децентрализации, безопасности и масштабируемости. Однако обычно блокчейн может реализовать лишь два из этих трех требований, и удовлетворение всех трех требований называется «невозможным треугольником» блокчейна. На протяжении многих лет люди исследуют, как решить эту проблему, как повысить пропускную способность и скорость транзакций блокчейна при гарантированной децентрализации и безопасности, то есть решить проблему масштабирования, что является одной из актуальных тем обсуждения в процессе развития блокчейна.
Давайте сначала обобщенно определим децентрализацию, безопасность и масштабируемость блокчейна:
Децентрализация: любой может стать узлом и участвовать в производстве и верификации системы блокчейна. 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 значительной доли участников.
Масштабируемость: способность блокчейна обрабатывать большое количество транзакций.
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
Первая значительная жесткая вилка сети Биткойн возникла из-за проблемы масштабируемости. С увеличением числа пользователей и объема транзакций в сети Биткойн, ограничение в 1 МБ на каждый блок стало приводить к проблемам с перегрузкой; с 2015 года в сообществе Биткойн возникли разногласия по вопросу масштабируемости: одна сторона, представленная Bitcoin ABC, поддерживала расширение блока, в то время как другая сторона, представленная Bitcoin Core, выступала за использование решения Segwit для оптимизации структуры основной цепи. 1 августа 2017 года клиентская система Bitcoin ABC, разработанная самостоятельно до 8 МБ, начала функционировать, что привело к появлению первой значительной жесткой вилки в истории Биткойн, а также к появлению новой криптовалюты BCH.
Аналогично, сеть Ethereum также выбрала пожертвовать частью своей масштабируемости, чтобы обеспечить безопасность и децентрализацию сети; хотя сеть Ethereum не ограничивает объем транзакций, как сеть Bitcoin, путем ограничения размера блока, а фактически ограничивает максимальную цену газа для одного блока, цель заключается в достижении доверительного консенсуса и обеспечении широкого распределения узлов.
С момента появления CryptoKitties в 2017 году, через лето DeFi, а затем к росту таких ончейн-приложений, как GameFi и NFT, рынок испытывает растущий спрос на пропускную способность. Однако даже у Тьюринг-полноценного Ethereum возможно обработать всего 15-45 транзакций в секунду, что приводит к постоянному увеличению стоимости транзакций, увеличению времени расчета и делает большинство Dapps трудными для покрытия эксплуатационных затрат. Весь сеть становится медленной и дорогой для пользователей, и проблема расширения блокчейна требует срочного решения. Идеальное решение для расширения должно обеспечивать возможность увеличения скорости транзакций и пропускной способности сети блокчейна без ущерба для децентрализации и безопасности.
2. Категории решения по расширению
Мы классифицируем решения по масштабированию на две основные категории: масштабирование на блокчейне и масштабирование вне блокчейна, основываясь на принципе "изменится ли уровень основной сети".
2.1 Масштабирование на блокчейне
Основная концепция: решение для масштабирования, достигаемое путем изменения одного уровня протокола основной сети, в настоящее время основным решением является шarding.
Существует несколько решений для масштабирования в блокчейне, в этой статье не будет подробного объяснения, ниже кратко перечислены два решения:
Решение первое заключается в увеличении объема блока, то есть в увеличении количества транзакций, упакованных в каждый блок, но это повысит требования к высокопроизводительным узлам, увеличит порог входа для узлов и снизит степень "децентрализации".
Второй вариант - это шардирование, разделение бухгалтерской книги блокчейна на несколько частей, где не каждый узел участвует в ведении всех записей, а разные шардовые узлы отвечают за разные записи, что позволяет параллельной обработке 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 может снизить "безопасность" всей сети.
Изменение кода основной сети протокола может привести к непредсказуемым негативным последствиям, так как любые незначительные уязвимости в безопасности на нижнем уровне могут серьезно угрожать безопасности всей сети, что может вынудить сеть разветвляться или прерывать ремонтные обновления. Например, инцидент с инфляционной уязвимостью Zcash в 2018 году: код Zcash был изменен на основе кода версии Bitcoin 0.11.2, и в 2018 году один инженер обнаружил высокую уязвимость в его базовом коде, а именно возможность неограниченного эмитирования токенов, после чего команда потратила 8 месяцев на секретное исправление, и только после исправления уязвимости это событие было обнародовано.
2.2 вне блокчейна расширение
Ключевая концепция: решение для масштабирования, не изменяющее существующий протокол первого уровня основной сети.
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 расширение.
3.1 Государственные каналы
3.1.1 Обзор
Состояние канала предполагает, что пользователи должны взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или решении споров по каналу, а взаимодействие между пользователями происходит вне блокчейна, чтобы снизить время и денежные затраты пользователей на транзакции и обеспечить неограниченное количество транзакций.
Статус-канал — это простой P2P-протокол, подходящий для «приложений на основе раунда», например, для игры в шахматы на двоих. Каждый канал управляется мультиподписным смарт-контрактом, работающим в основной сети, который контролирует активы, внесенные в канал, проверяет обновления состояния и разрешает споры между участниками. После развертывания контракта в блокчейн-сети участники вносят средства и блокируют их, и после подтверждения подписей обеих сторон канал официально открывается. Канал позволяет участникам проводить неограниченное количество бесплатных сделок вне блокчейна. Участники по очереди отправляют друг другу обновления состояния, ожидая подтверждения подписи от другой стороны. Как только другая сторона подтверждает подпись, обновление состояния считается завершенным. В обычных условиях обновления состояния, согласованные обеими сторонами, не загружаются в основную сеть; только в случае спора или закрытия канала они зависят от подтверждения основной сети. При необходимости закрытия канала любой участник может подать запрос на сделку в основной сети, если запрос на выход получает согласие всех участников, то на цепочке выполняется немедленно, то есть смарт-контракт распределяет оставшиеся заблокированные средства в зависимости от баланса каждого участника в конечном состоянии канала; если другие участники не одобрили подпись, то всем необходимо дождаться окончания «периода вызова», чтобы получить оставшиеся средства.
Таким образом, решение со статусным каналом может значительно уменьшить вычислительную нагрузку основной сети, повысить скорость транзакций и снизить затраты на транзакции.
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.1.2 Временная линия
3.1.3 Технический принцип
Основной принцип состояния канала заключается в:
Участники блокируют активы в смарт-контракте основной сети, открывая каналы состояния.
Участники взаимодействуют для обновления состояния вне блокчейна, каждое взаимодействие требует подтверждения подписанием обеими сторонами.
В случае необходимости закрытия канала или возникновения споров, окончательное состояние передается в контракт основной сети для верификации и распределения активов.
Если возникнут споры, можно представить доказательства для оспаривания в течение периода оспаривания.
Преимущества каналов состояния заключаются в том, что они могут обеспечить быстрые и недорогие транзакции вне блокчейна, недостатки заключаются в том, что участники должны оставаться онлайн и существует проблема блокировки ликвидности.
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.1.4 Преимущества и недостатки
Преимущества:
Недостатки:
3.1.5 Приложение
Основные приложения включают:
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.1.6 Сравнение приложений
Сеть Lightning Bitcoin, сеть Lightning Ethereum и Celer Network имеют некоторые различия в технической реализации, областях применения и текущем состоянии развития. Сеть Lightning более развита, сеть Lightning используется реже, Celer Network расширяет области применения за счет добавления уровня стимулов.
3.2 Боковые цепочки
3.2.1 Обзор
Сайдерная цепочка — это форма блокчейна, появившаяся для ускорения транзакций основной цепочки, которая может использовать более сложные контракты или улучшить механизм консенсуса, или параметры блока, чтобы сайдерная цепочка соответствовала определенной функции. Результаты транзакций сайдерной цепочки в конечном итоге записываются на стороне валидатора при их передаче обратно в основную цепочку. Эта модель блокчейна не является новой формой блокчейна, а представляет собой инфраструктуру, присоединяющуюся к основной цепочке и помогающую основной цепочке решать проблемы.
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
3.2.2 Линия времени
3.2.3 Технический принцип
Основной принцип сайдчейна заключается в том, что:
Основная цепь блокирует активы, побочная цепь создает соответствующие активы.
Боковая цепь работает независимо и имеет собственный механизм согласования.
Боковая цепь периодически отправляет изменения состояния обратно в основную цепь.
4