Майбутнє блокчейну має бути децентралізованим, безпечним і масштабованим. Але зазвичай блокчейн може реалізувати лише два з цих трьох вимог, а одночасне задоволення всіх трьох вимог називається проблемою неможливого трикутника блокчейну. Протягом багатьох років люди намагалися знайти рішення цієї проблеми, як підвищити пропускну здатність і швидкість транзакцій блокчейну, забезпечуючи децентралізацію та безпеку, тобто вирішити проблему масштабування, що є однією з актуальних тем обговорення в процесі розвитку блокчейну.
Давайте спочатку загально визначимо децентралізацію, безпеку та масштабованість блокчейну:
Децентралізація: будь-хто може стати вузлом і брати участь у виробництві та верифікації блокчейн-системи, чим більше вузлів, тим вищий рівень децентралізації, що забезпечує, що мережа не контролюється невеликою групою великих централізованих учасників.
Безпека: Чим вищі витрати на отримання контролю над системою блокчейн, тим вища безпека, отже, ланцюг може витримувати атаки з боку значної частини учасників.
Масштабованість: здатність блокчейну обробляти велику кількість транзакцій.
Перший значний жорсткий форк мережі Біткойн виник через проблеми з масштабуванням. Зі збільшенням кількості користувачів і обсягу транзакцій у мережі Біткойн, де обмеження розміру блоку становить 1 МБ, почали виникати проблеми з перевантаженням; з 2015 року в спільноті Біткойн існували розбіжності щодо проблеми масштабування: одна сторона, представленна Bitcoin ABC, підтримувала розширення блоку, а інша сторона, представленна Bitcoin Core, вважала, що слід використовувати рішення Segwit для оптимізації структури головного ланцюга. 1 серпня 2017 року Bitcoin ABC самостійно запустив клієнтську систему розміром до 8 МБ, що призвело до появи першого значного жорсткого форка в історії Біткойн, а також до народження нової монети BCH.
Також мережа Ethereum вибрала пожертвувати частиною масштабованості для забезпечення безпеки та децентралізації мережі; хоча мережа Ethereum не обмежує обсяг транзакцій, як це робить мережа Bitcoin, шляхом обмеження розміру блоку, а натомість непрямо переходить до встановлення верхньої межі на вартість пального, яку може вмістити один блок, мета залишається тією ж – досягнення Trustless Consensus і забезпечення широкого розподілу вузлів.
Від CryptoKitties 2017 року, через літо DeFi, до пізнішого підйому таких ланцюгових застосувань, як GameFi та NFT, ринок постійно зростає у попиті на пропускну здатність. Але навіть Ethereum, що є тьюрингом, може обробляти лише 15-45 транзакцій на секунду, що призводить до постійного зростання витрат на транзакції, збільшення часу розрахунків, більшість Dapps не можуть витримати витрати на експлуатацію, а вся мережа стає повільною та дорогою для користувачів. Проблему масштабування блокчейну необхідно терміново вирішити. Ідеальним рішенням для масштабування є: підвищення швидкості транзакцій та пропускної здатності мережі блокчейн без жертвування децентралізацією та безпекою.
2. Категорії планів розширення
Ми поділили плани розширення на два великих класи: розширення на основному ланцюзі та розширення поза блокчейном, використовуючи "чи змінюється один рівень основної мережі" як стандарт.
2.1 розширення на ланцюзі
Основна концепція: рішення, яке досягає ефекту масштабування шляхом зміни одного рівня протоколу основної мережі, наразі основним рішенням є шардінг.
Розширення в ланцюгу має кілька варіантів, ця стаття не буде розширена, нижче коротко наведено два варіанти:
Варіант перший - розширення блочного простору, тобто збільшення кількості транзакцій, що упаковуються в кожному блоці, але це підвищить вимоги до високопродуктивного обладнання вузлів, підвищить бар'єри для приєднання вузлів, зменшуючи рівень "децентралізації".
Варіант два – це шардінг, розділення блокчейн-реєстру на кілька частин, коли не кожен вузол бере участь у всіх записах, а різні шардінги, тобто різні вузли, відповідають за різні записи, паралельні обчислення можуть одночасно обробляти кілька транзакцій; це може знизити навантаження на обчислення вузлів і бар'єри для приєднання, підвищити швидкість обробки транзакцій і рівень децентралізації; але це означає, що загальна потужність обчислень в мережі розподіляється, що знижує "безпеку" всієї мережі.
Зміна коду протоколу основної мережі може призвести до непередбачуваних негативних наслідків, оскільки будь-яка незначна вразливість безпеки в основі серйозно загрожує безпеці всієї мережі, і мережа може бути змушена до розгалуження або перерви для ремонту та оновлення. Наприклад, інцидент з інфляційною вразливістю Zcash у 2018 році: код Zcash базується на модифікованому коді версії Bitcoin 0.11.2, у 2018 році інженер виявив, що в його основному коді є критична вразливість, а саме, токени можуть бути випущені без обмежень, і команда витратила 8 місяців на таємне виправлення, а інцидент було оприлюднено лише після усунення вразливості.
2.2 поза блокчейном розширення
Основна концепція: рішення для масштабування, яке не змінює існуючий протокол основної мережі першого рівня.
поза блокчейном розширення рішення можна додатково розділити на Layer2 та інші рішення:
Стан каналу передбачає, що користувачі повинні взаємодіяти з основною мережею тільки під час відкриття, закриття або вирішення суперечок, а також здійснювати взаємодію між користувачами поза блокчейном, щоб зменшити час і грошові витрати на транзакції користувачів та досягти необмеженої кількості транзакцій.
Канали стану — це простий P2P протокол, що підходить для "заснованих на раундах додатків", наприклад, для міжнародної гри в шахи на двох. Кожен канал управляється багатопідписним смарт-контрактом, який працює в основній мережі, цей контракт контролює активи, які вносяться в канал, перевіряє оновлення стану та арбітражує спори між учасниками. Після розгортання контракту в блокчейн-мережі учасники вносять кошти та їх блокують, після підтвердження підписів обох сторін, канал офіційно відкривається. Канал дозволяє учасникам здійснювати необмежену кількість безкоштовних транзакцій поза блокчейном. Учасники по черзі надсилають оновлення стану один одному, чекаючи підтвердження підпису з іншого боку. Як тільки інша сторона підтверджує підпис, це оновлення стану вважається завершеним. У нормальних умовах оновлення стану, погоджене обома сторонами, не завантажується в основну мережу, лише у разі спірної ситуації або закриття каналу покладаються на підтвердження з основної мережі. Коли потрібно закрити канал, будь-який учасник може подати запит на транзакцію в основну мережу, якщо запит на вихід отримує одностайне схвалення підпису, то на ланцюзі буде негайно виконано, тобто смарт-контракт розподіляє залишки заблокованих коштів на основі остаточного стану каналу для кожного учасника; якщо інші учасники не підписують схвалення, то всім потрібно чекати закінчення "періоду оскарження", щоб отримати залишкові кошти.
Отже, рішення зі статусними каналами може значно зменшити обсяги обчислень у основній мережі, підвищити швидкість транзакцій і знизити витрати на транзакції.
3.1.2 Хронологія
2015/02, Джозеф Пун і Таддеус Дріджа опублікували проект білої книги про мережу блискавки.
2015/11, Джефф Коулман вперше систематично підсумував концепцію State Channel, зазначивши, що Payment Channel біткойна є підприкладом концепції State Channel.
2016/01, Joseph Poon та Thaddeus Dryja офіційно опублікували білий документ «The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments», в якому запропоновано рішення для масштабування біткойн-мережі - Payment Channel.
2017/11, перша дизайнерська специфікація State Channel на основі фреймворку Payment Channel, що називається Sprites, була представлена.
2018/06, Counterfactual запропонував дуже детальний дизайн Generalized State Channels, це перший повністю пов'язаний з каналами стану дизайн.
У жовтні 2018 року в статті «Узагальнені мережі державних каналів» були запропоновані концепції державних канальних мереж і віртуальних каналів.
2019/02, концепція статус-каналів була розширена до N-Party Channels, Nitro є першим протоколом, створеним на основі цієї ідеї.
2019/10,Pisa для вирішення проблеми постійної онлайн присутності всіх учасників розширила концепцію Watchtowers.
Основний принцип статус-каналів полягає в тому, що:
Учасники блокують активи в смарт-контракті основної мережі, відкриваючи статусний канал.
Учасники проводять оновлення стану поза блокчейном, кожна взаємодія потребує підпису та підтвердження обох сторін.
У разі необхідності закриття каналу або виникнення суперечки остаточний стан подається до контракту основної мережі для перевірки та розподілу активів.
Якщо виникнуть спори, можна подати докази для оскарження протягом періоду оскарження.
Переваги каналів статусу полягають у можливості швидких і низькотарифних транзакцій поза блокчейном, недоліком є те, що учасники повинні залишатися онлайн постійно, а також існує проблема блокування ліквідності.
Біткойн-мережа Lightning, мережа Lightning Ethereum та Celer Network мають деякі відмінності в технічній реалізації, сценаріях застосування та поточному розвитку. Мережа Lightning розвинута досить зріло, мережа Lightning використовується рідше, а Celer Network розширила сценарії застосування, додавши шар стимулювання.
3.2 Бічні ланцюги
3.2.1 Огляд
Бічний ланцюг - це форма блокчейну, що виникла для прискорення транзакцій головного ланцюга, яка може використовувати більш складні контракти або покращувати механізм консенсусу або параметри блоку, щоб бічний ланцюг відповідав певним вимогам. Результати транзакцій бічного ланцюга в кінцевому підсумку записуються на стороні валідації при передачі назад на головний ланцюг. Ця модель блокчейну не є новою формою блокчейну, а є інфраструктурою, що прикріплена до головного ланцюга та допомагає вирішувати проблеми головного ланцюга.
3.2.2 Часова лінія
2012/01, концепція бічного ланцюга біткоїна була запропонована в чаті
2014/10, вперше опубліковано статтю про бічні ланцюги біткоїна
2017/04, тестова мережа побічної ланцюга POA Network, заснованого на консенсусі Proof of Authentication Ethereum, запущена.
2017/10, Matic Network запустив
2017/12, запустилася основна мережа POA Network
2018/01, Запуск тестової мережі Skales
2018/10, запуск тестової мережі xDai Chain
2020/06, запуск основної мережі Skale
2020/06, основна мережа побічного ланцюга Ethereum Matic PoS Chain запущена
2021/02, бренд Matic Network переіменовано на Polygon Network
2021/02, почала працювати основна мережа Ronin, бічного ланцюга гри Axie Infinity
2021/12, xDai Chain об'єдналася з Gnosis Dao і утворила Gnosis Chain
2022/03, POA Network об'єднано з Gnosis Chain
3.2.3 Технічні принципи
Основний принцип бокової ланцюга полягає в тому, що:
Головний ланцюг блокує активи, бічний ланцюг генерує відповідні активи.
Бокова ланка незалежно функціонує, має свій власний механізм консенсусу.
Бічний ланцюг періодично подає зміни стану назад до головного ланцюга.
Ця сторінка може містити контент третіх осіб, який надається виключно в інформаційних цілях (не в якості запевнень/гарантій) і не повинен розглядатися як схвалення його поглядів компанією Gate, а також як фінансова або професійна консультація. Див. Застереження для отримання детальної інформації.
8 лайків
Нагородити
8
3
Поділіться
Прокоментувати
0/400
LightningLady
· 07-24 20:33
Новачок інвестор не використовуйте високий кредитний важіль~ babe, більше читайте технічні статті
поза блокчейном розширення технологій Глибина порівняння: State Channels, Sidechains та їх застосування
Поглиблений аналіз розширення поза блокчейном
Автор: Cobo Ventures
1. Необхідність розширення
Майбутнє блокчейну має бути децентралізованим, безпечним і масштабованим. Але зазвичай блокчейн може реалізувати лише два з цих трьох вимог, а одночасне задоволення всіх трьох вимог називається проблемою неможливого трикутника блокчейну. Протягом багатьох років люди намагалися знайти рішення цієї проблеми, як підвищити пропускну здатність і швидкість транзакцій блокчейну, забезпечуючи децентралізацію та безпеку, тобто вирішити проблему масштабування, що є однією з актуальних тем обговорення в процесі розвитку блокчейну.
Давайте спочатку загально визначимо децентралізацію, безпеку та масштабованість блокчейну:
Децентралізація: будь-хто може стати вузлом і брати участь у виробництві та верифікації блокчейн-системи, чим більше вузлів, тим вищий рівень децентралізації, що забезпечує, що мережа не контролюється невеликою групою великих централізованих учасників.
Безпека: Чим вищі витрати на отримання контролю над системою блокчейн, тим вища безпека, отже, ланцюг може витримувати атаки з боку значної частини учасників.
Масштабованість: здатність блокчейну обробляти велику кількість транзакцій.
! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії
Перший значний жорсткий форк мережі Біткойн виник через проблеми з масштабуванням. Зі збільшенням кількості користувачів і обсягу транзакцій у мережі Біткойн, де обмеження розміру блоку становить 1 МБ, почали виникати проблеми з перевантаженням; з 2015 року в спільноті Біткойн існували розбіжності щодо проблеми масштабування: одна сторона, представленна Bitcoin ABC, підтримувала розширення блоку, а інша сторона, представленна Bitcoin Core, вважала, що слід використовувати рішення Segwit для оптимізації структури головного ланцюга. 1 серпня 2017 року Bitcoin ABC самостійно запустив клієнтську систему розміром до 8 МБ, що призвело до появи першого значного жорсткого форка в історії Біткойн, а також до народження нової монети BCH.
Також мережа Ethereum вибрала пожертвувати частиною масштабованості для забезпечення безпеки та децентралізації мережі; хоча мережа Ethereum не обмежує обсяг транзакцій, як це робить мережа Bitcoin, шляхом обмеження розміру блоку, а натомість непрямо переходить до встановлення верхньої межі на вартість пального, яку може вмістити один блок, мета залишається тією ж – досягнення Trustless Consensus і забезпечення широкого розподілу вузлів.
Від CryptoKitties 2017 року, через літо DeFi, до пізнішого підйому таких ланцюгових застосувань, як GameFi та NFT, ринок постійно зростає у попиті на пропускну здатність. Але навіть Ethereum, що є тьюрингом, може обробляти лише 15-45 транзакцій на секунду, що призводить до постійного зростання витрат на транзакції, збільшення часу розрахунків, більшість Dapps не можуть витримати витрати на експлуатацію, а вся мережа стає повільною та дорогою для користувачів. Проблему масштабування блокчейну необхідно терміново вирішити. Ідеальним рішенням для масштабування є: підвищення швидкості транзакцій та пропускної здатності мережі блокчейн без жертвування децентралізацією та безпекою.
2. Категорії планів розширення
Ми поділили плани розширення на два великих класи: розширення на основному ланцюзі та розширення поза блокчейном, використовуючи "чи змінюється один рівень основної мережі" як стандарт.
2.1 розширення на ланцюзі
Основна концепція: рішення, яке досягає ефекту масштабування шляхом зміни одного рівня протоколу основної мережі, наразі основним рішенням є шардінг.
Розширення в ланцюгу має кілька варіантів, ця стаття не буде розширена, нижче коротко наведено два варіанти:
Варіант перший - розширення блочного простору, тобто збільшення кількості транзакцій, що упаковуються в кожному блоці, але це підвищить вимоги до високопродуктивного обладнання вузлів, підвищить бар'єри для приєднання вузлів, зменшуючи рівень "децентралізації".
Варіант два – це шардінг, розділення блокчейн-реєстру на кілька частин, коли не кожен вузол бере участь у всіх записах, а різні шардінги, тобто різні вузли, відповідають за різні записи, паралельні обчислення можуть одночасно обробляти кілька транзакцій; це може знизити навантаження на обчислення вузлів і бар'єри для приєднання, підвищити швидкість обробки транзакцій і рівень децентралізації; але це означає, що загальна потужність обчислень в мережі розподіляється, що знижує "безпеку" всієї мережі.
Зміна коду протоколу основної мережі може призвести до непередбачуваних негативних наслідків, оскільки будь-яка незначна вразливість безпеки в основі серйозно загрожує безпеці всієї мережі, і мережа може бути змушена до розгалуження або перерви для ремонту та оновлення. Наприклад, інцидент з інфляційною вразливістю Zcash у 2018 році: код Zcash базується на модифікованому коді версії Bitcoin 0.11.2, у 2018 році інженер виявив, що в його основному коді є критична вразливість, а саме, токени можуть бути випущені без обмежень, і команда витратила 8 місяців на таємне виправлення, а інцидент було оприлюднено лише після усунення вразливості.
2.2 поза блокчейном розширення
Основна концепція: рішення для масштабування, яке не змінює існуючий протокол основної мережі першого рівня.
поза блокчейном розширення рішення можна додатково розділити на Layer2 та інші рішення:
! Звіт про глибоке дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії
3. Поза блокчейном розширення плану
3.1 Державні канали
3.1.1 Резюме
Стан каналу передбачає, що користувачі повинні взаємодіяти з основною мережею тільки під час відкриття, закриття або вирішення суперечок, а також здійснювати взаємодію між користувачами поза блокчейном, щоб зменшити час і грошові витрати на транзакції користувачів та досягти необмеженої кількості транзакцій.
Канали стану — це простий P2P протокол, що підходить для "заснованих на раундах додатків", наприклад, для міжнародної гри в шахи на двох. Кожен канал управляється багатопідписним смарт-контрактом, який працює в основній мережі, цей контракт контролює активи, які вносяться в канал, перевіряє оновлення стану та арбітражує спори між учасниками. Після розгортання контракту в блокчейн-мережі учасники вносять кошти та їх блокують, після підтвердження підписів обох сторін, канал офіційно відкривається. Канал дозволяє учасникам здійснювати необмежену кількість безкоштовних транзакцій поза блокчейном. Учасники по черзі надсилають оновлення стану один одному, чекаючи підтвердження підпису з іншого боку. Як тільки інша сторона підтверджує підпис, це оновлення стану вважається завершеним. У нормальних умовах оновлення стану, погоджене обома сторонами, не завантажується в основну мережу, лише у разі спірної ситуації або закриття каналу покладаються на підтвердження з основної мережі. Коли потрібно закрити канал, будь-який учасник може подати запит на транзакцію в основну мережу, якщо запит на вихід отримує одностайне схвалення підпису, то на ланцюзі буде негайно виконано, тобто смарт-контракт розподіляє залишки заблокованих коштів на основі остаточного стану каналу для кожного учасника; якщо інші учасники не підписують схвалення, то всім потрібно чекати закінчення "періоду оскарження", щоб отримати залишкові кошти.
Отже, рішення зі статусними каналами може значно зменшити обсяги обчислень у основній мережі, підвищити швидкість транзакцій і знизити витрати на транзакції.
3.1.2 Хронологія
3.1.3 Технічний принцип
Основний принцип статус-каналів полягає в тому, що:
Учасники блокують активи в смарт-контракті основної мережі, відкриваючи статусний канал.
Учасники проводять оновлення стану поза блокчейном, кожна взаємодія потребує підпису та підтвердження обох сторін.
У разі необхідності закриття каналу або виникнення суперечки остаточний стан подається до контракту основної мережі для перевірки та розподілу активів.
Якщо виникнуть спори, можна подати докази для оскарження протягом періоду оскарження.
Переваги каналів статусу полягають у можливості швидких і низькотарифних транзакцій поза блокчейном, недоліком є те, що учасники повинні залишатися онлайн постійно, а також існує проблема блокування ліквідності.
! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею
3.1.4 Плюси та мінуси
Переваги:
Недоліки:
3.1.5 Застосування
Основні застосування включають:
! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею
3.1.6 Порівняння застосунків
Біткойн-мережа Lightning, мережа Lightning Ethereum та Celer Network мають деякі відмінності в технічній реалізації, сценаріях застосування та поточному розвитку. Мережа Lightning розвинута досить зріло, мережа Lightning використовується рідше, а Celer Network розширила сценарії застосування, додавши шар стимулювання.
3.2 Бічні ланцюги
3.2.1 Огляд
Бічний ланцюг - це форма блокчейну, що виникла для прискорення транзакцій головного ланцюга, яка може використовувати більш складні контракти або покращувати механізм консенсусу або параметри блоку, щоб бічний ланцюг відповідав певним вимогам. Результати транзакцій бічного ланцюга в кінцевому підсумку записуються на стороні валідації при передачі назад на головний ланцюг. Ця модель блокчейну не є новою формою блокчейну, а є інфраструктурою, що прикріплена до головного ланцюга та допомагає вирішувати проблеми головного ланцюга.
3.2.2 Часова лінія
3.2.3 Технічні принципи
Основний принцип бокової ланцюга полягає в тому, що:
Головний ланцюг блокує активи, бічний ланцюг генерує відповідні активи.
Бокова ланка незалежно функціонує, має свій власний механізм консенсусу.
Бічний ланцюг періодично подає зміни стану назад до головного ланцюга.
4