Tầm nhìn tương lai của blockchain là đạt được tính phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng. Nhưng thường thì blockchain chỉ có thể đạt được hai trong ba điều này, điều này được gọi là vấn đề tam giác bất khả thi của blockchain. Trong nhiều năm qua, mọi người đã khám phá cách nâng cao khả năng xử lý và tốc độ giao dịch của blockchain trong khi đảm bảo tính phi tập trung và an toàn, tức là giải quyết vấn đề mở rộng.
Định nghĩa về phi tập trung, an ninh và khả năng mở rộng:
Phi tập trung: bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào quá trình sản xuất và xác thực của hệ thống blockchain, số lượng nút càng nhiều, độ sâu của sự phi tập trung càng cao.
An toàn: Chi phí để có được quyền kiểm soát hệ thống blockchain càng cao thì độ an toàn càng cao.
Khả năng mở rộng: khả năng của blockchain trong việc xử lý một lượng lớn giao dịch.
Sự phân tách cứng lớn đầu tiên của mạng Bitcoin bắt nguồn từ vấn đề mở rộng. Vào ngày 1 tháng 8 năm 2017, hệ thống khách hàng Bitcoin ABC tự phát triển với kích thước 8MB bắt đầu hoạt động, dẫn đến sự phân tách cứng lớn đầu tiên trong lịch sử Bitcoin, tạo ra đồng tiền mới BCH.
Mạng lưới Ethereum cũng đã chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để đảm bảo độ an toàn và phi tập trung của mạng. Từ CryptoKitties năm 2017, mùa DeFi, cho đến sự trỗi dậy của các ứng dụng trên chuỗi như GameFi và NFT, nhu cầu về khả năng xử lý của thị trường ngày càng tăng, nhưng Ethereum chỉ có thể xử lý 15-45 giao dịch mỗi giây, dẫn đến chi phí giao dịch tăng, thời gian thanh toán kéo dài, khiến hầu hết các Dapps khó có thể chịu đựng chi phí vận hành. Giải pháp mở rộng lý tưởng là nâng cao tốc độ và khả năng xử lý của mạng blockchain mà không hy sinh tính phi tập trung và độ an toàn.
2. Các loại kế hoạch mở rộng
Theo tiêu chuẩn "Có thay đổi một lớp mạng chính hay không", các phương án mở rộng có thể được chia thành hai loại lớn: mở rộng trên chuỗi và mở rộng off-chain.
2.1 Mở rộng trên chuỗi
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp đạt được hiệu ứng mở rộng bằng cách thay đổi một lớp giao thức mạng chính, hiện tại giải pháp chính là phân đoạn.
Mở rộng trên chuỗi có nhiều phương án, ở đây xin liệt kê ngắn gọn hai loại:
Giải pháp một: Mở rộng không gian khối, tăng số lượng giao dịch được đóng gói trong mỗi khối, nhưng điều này sẽ tăng yêu cầu đối với thiết bị nút hiệu suất cao, giảm mức độ phi tập trung.
Giải pháp hai: Phân mảnh, chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, mỗi phần sẽ chịu trách nhiệm ghi chép khác nhau, tính toán song song có thể xử lý nhiều giao dịch cùng lúc; điều này có thể giảm áp lực tính toán của các nút và ngưỡng gia nhập, tăng tốc độ xử lý giao dịch và mức độ phi tập trung; nhưng sẽ giảm tính bảo mật của toàn bộ mạng.
Thay đổi một lớp giao thức mạng chính có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực khó lường, bất kỳ lỗ hổng an ninh nhỏ nào ở tầng dưới cũng sẽ đe dọa nghiêm trọng đến tính an toàn của toàn bộ mạng.
2.2 mở rộng off-chain
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính lớp 1 hiện có.
Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:
Kênh trạng thái quy định rằng chỉ khi kênh được mở, đóng hoặc giải quyết tranh chấp, người dùng mới cần tương tác với mạng chính, và các tương tác giữa người dùng sẽ được thực hiện off-chain để giảm thời gian và chi phí giao dịch, đạt được số lần giao dịch không bị giới hạn.
Kênh trạng thái phù hợp với "các ứng dụng dựa trên vòng", chẳng hạn như trò chơi cờ vua giữa hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi hợp đồng thông minh đa chữ ký chạy trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác minh cập nhật trạng thái và phân xử tranh chấp giữa các bên tham gia.
3.1.2 Dòng thời gian
2015/02: Joseph Poon và Thaddeus Dryja phát hành bản thảo whitepaper cho mạng lưới Lightning.
2015/11: Jeff Coleman lần đầu tiên hệ thống tóm tắt khái niệm State Channel.
2016/01: Joseph Poon và Thaddeus Dryja chính thức công bố sách trắng mạng lưới Lightning Bitcoin.
2017/11: Tiêu chuẩn thiết kế State Channel đầu tiên dựa trên khung Payment Channel, Sprites, đã được đề xuất.
2018/06: Counterfactual đã đề xuất thiết kế Kênh Trạng thái Tổng quát chi tiết.
2018/10: Đề xuất khái niệm Mạng Kênh Trạng thái và Kênh Ảo.
2019/02: Khái niệm kênh trạng thái được mở rộng đến N-Party Channels, Nitro là giao thức đầu tiên được xây dựng dựa trên ý tưởng đó.
2019/10: Pisa mở rộng khái niệm Watchtowers, giải quyết vấn đề người tham gia cần phải trực tuyến liên tục.
2020/03: Hydra đã đề xuất Kênh Isomorphic Nhanh.
3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật
Quy trình làm việc của kênh trạng thái:
Người tham gia gửi tiền và khóa trong hợp đồng thông minh trên mạng chính, sau khi cả hai bên ký xác nhận thì kênh sẽ được mở.
Người tham gia thực hiện giao dịch miễn phí không giới hạn số lần trên off-chain.
Người tham gia lần lượt gửi cập nhật trạng thái và xác nhận bằng chữ ký.
Khi đóng kênh, bất kỳ bên tham gia nào cũng có thể gửi yêu cầu giao dịch trên mạng chính. Nếu được tất cả mọi người ký tên phê duyệt, sẽ được thực hiện ngay lập tức; nếu không, sẽ chờ kết thúc "thời gian thách thức".
Kênh trạng thái có thể giảm đáng kể khối lượng tính toán trên mạng chính, nâng cao tốc độ giao dịch và giảm chi phí giao dịch.
3.1.4 Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Xác nhận giao dịch ngay lập tức
Lưu lượng cao
Phí giao dịch thấp
Độ riêng tư cao
Nhược điểm:
Cần khóa vốn
Việc thiết lập và đóng kênh cần tốn phí Gas
Người tham gia cần theo dõi trực tuyến liên tục
Khó thực hiện giao dịch đa phương
3.1.5 Ứng dụng
Mạng lưới Lightning Bitcoin
Kênh thanh toán nhỏ, xây dựng mạng lưới giao dịch thông qua kênh thanh toán nhỏ off-chain
Được đề xuất vào năm 2015, phiên bản mạng chính được phát hành vào năm 2018
Đến tháng 11 năm 2022, có 76.236 kênh thanh toán, 5049 BTC bị khóa.
Mạng điện Ethereum
Kênh thanh toán nhỏ dựa trên Ethereum, tương tự như mạng Lightning
Thành lập năm 2017, nhưng chưa được áp dụng rộng rãi
Hiện tại đang được cải tạo, dự kiến sẽ hoạt động trên mạng L2
Mạng lưới Celer
Tăng cường mạng lưới ánh sáng của lớp khuyến khích
Phù hợp cho các ứng dụng tương tác cao, chẳng hạn như nền tảng thể thao điện tử
Đã ra mắt giao thức DeFi Layer2.finance, giao thức thông tin cross-chain Celer IM và cầu cross-chain cBridge
3.1.6 So sánh ứng dụng
Mạng lưới Lightning của Bitcoin, Mạng lưới Lightning của Ethereum và Celer Network có sự khác biệt về tư tưởng thiết kế, ứng dụng và tình trạng phát triển. Mạng lưới Lightning của Bitcoin đã phát triển khá chín muồi, trong khi Mạng lưới Lightning hiện tại ít được sử dụng, Celer Network thì mở rộng đến nhiều ứng dụng hơn.
3.2 Chuỗi bên
3.2.1 Tóm tắt
Khái niệm chuỗi bên được đề xuất vào năm 2012, và các bài viết liên quan đầu tiên được công bố vào năm 2014. Chuỗi bên là một dạng blockchain xuất hiện để tăng tốc giao dịch Bitcoin, có thể sử dụng hợp đồng phức tạp hơn hoặc cải thiện cơ chế đồng thuận. Kết quả giao dịch chuỗi bên cuối cùng sẽ được ghi lại tại đầu cuối xác thực của chuỗi chính.
3.2.2 Thời gian
2012/01: Khái niệm sidechain của Bitcoin được đưa ra trong phòng chat
2014/10: Bài báo về sidechain Bitcoin lần đầu tiên được công bố
2017/04: Mạng POA ra mắt mạng thử nghiệm sidechain dựa trên đồng thuận Proof of Authentication của Ethereum.
2017/10: Matic Network khởi động
2017/12: Mạng POA chính thức ra mắt
2018/01: Skales thử nghiệm mạng ra mắt
2018/10: Ra mắt mạng thử nghiệm xDai Chain
2020/06: Skale ra mắt mạng chính, chuỗi Matic PoS Chain ra mắt mạng chính Ethereum
2021/02:Matic Network đổi tên thành Polygon Network
2021/02: Mạng chính Ronin của trò chơi Axie Infinity bắt đầu hoạt động
2021/12:xDai Chain và Gnosis Dao hợp nhất thành Gnosis Chain
2022/03: POA Network hợp nhất vào Gnosis Chain
3.2.3 Nguyên lý kỹ thuật
Sidechain chủ yếu có hai cách giao tiếp với chuỗi chính:
Định giá hai chiều ( Symmetric Pegged ): Các người xác thực trên chuỗi chính và chuỗi phụ ghi lại trạng thái hiện tại của nhau theo thời gian thực.
Không đồng bộ neo ( Asymmetric Pegged ): Người xác thực chuỗi bên giám sát hoạt động của chuỗi chính, nhưng chuỗi chính không thể xác nhận trạng thái của chuỗi bên, cần đưa vào cơ chế Certifiers.
Tóm tắt cơ chế chuỗi phụ:
Tài sản từ chuỗi chính đến chuỗi phụ: chuỗi chính khóa tài sản, chuỗi phụ tạo ra wrapped asset
Tài sản từ sidechain đến mainchain: sidechain hủy wrapped asset, mainchain mở khóa tài sản
Độ sâu an toàn của tài sản trên chuỗi phụ phụ thuộc vào độ sâu an toàn của chuỗi phụ, chủ yếu là cơ chế đồng thuận của chuỗi phụ.
3.2.4 Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Khả năng mở rộng cao
Xác nhận nhanh chóng
Phí giao dịch thấp
Có thể thực hiện hợp đồng thông minh phức tạp
Nhược điểm:
An toàn phụ thuộc vào cơ chế đồng thuận chuỗi phụ
Mức độ phi tập trung thấp
Chuyển tiền liên chuỗi cần thời gian chờ lâu
Tồn tại rủi ro lỗi điểm đơn
3.2.5 Ứng dụng
xDai ( hiện được đổi tên thành Gnosis Chain )
Token $xDai được neo 1:1 với đô la Mỹ
Áp dụng mô hình xác thực PoSDAO
Ra mắt mạng chính vào tháng 9 năm 2018, sáp nhập với Gnosis vào tháng 4 năm 2022
Hiện tại TVL khoảng $53 triệu, có 35 dự án đang diễn ra.
Polygon
Thành lập vào năm 2017, phát hành mạng chính vào tháng 6 năm 2020
Cung cấp giải pháp chuỗi bên Matic PoS Chain và chuỗi Plasma Matic Plasma Chain
Vào tháng 2 năm 2021, thương hiệu đã nâng cấp thành Polygon, chuyển mình thành một bộ hợp nhất giải pháp mở rộng.
Hiện tại có 37k+DApp, 1.8B tổng số giao dịch, 135M+ người dùng
Ronin
Sidechain dành riêng cho trò chơi Axie Infinity
Sử dụng cơ chế đồng thuận Proof of Authority
Ra mắt mạng chính vào tháng 3 năm 2021
Bị tấn công bởi hacker 624 triệu USD vào tháng 3 năm 2022
(# 3.2.6 So sánh ứng dụng
xDai, Polygon và Ronin có sự khác biệt trong tư duy thiết kế, ứng dụng và tình trạng phát triển. xDai tập trung vào thanh toán bằng stablecoin, Polygon cung cấp các giải pháp mở rộng đa dạng, trong khi Ronin chú trọng vào các tình huống trò chơi. Mỗi cái có những đặc điểm và lợi thế riêng.
![Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn từ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-1faa24d9c7da38a7eb8139e1dbfd0b48.webp###
( 3.3 Plasma
)# 3.3.1 Tóm tắt
Plasma là một khung xây dựng DApp có thể mở rộng, nhằm giảm thiểu lòng tin của người dùng vào Operator của sidechain. Ngay cả khi Operator có hành động xấu, Plasma vẫn có thể ngăn chặn việc người dùng bị đánh cắp tài sản. Nguyên tắc cơ bản của Plasma là, nếu chuỗi Plasma gặp sự cố bảo mật, tất cả tài sản của người dùng vẫn có thể rút ra và trả lại mạng chính.
3.3.2 Thời gian
2017/08: Vitalik và Joseph Poon phát hành tài liệu trắng Plasma
2018/01:Vitalik đề xuất Plasma MVP
2018/03: Vitalik đề xuất Plasma Cash
2018/06: Dan Robinson đề xuất Plasma Debit
2018/11: Quỹ BANKEX đã đề xuất Plasma Prime
Bắt đầu từ năm 2019: Cộng đồng Ethereum bắt đầu
Xem bản gốc
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
Độ sâu phân tích:方案 mở rộng off-chain và phát triển tương lai của nó
Độ sâu phân tích mở rộng off-chain
1. Sự cần thiết của việc mở rộng
Tầm nhìn tương lai của blockchain là đạt được tính phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng. Nhưng thường thì blockchain chỉ có thể đạt được hai trong ba điều này, điều này được gọi là vấn đề tam giác bất khả thi của blockchain. Trong nhiều năm qua, mọi người đã khám phá cách nâng cao khả năng xử lý và tốc độ giao dịch của blockchain trong khi đảm bảo tính phi tập trung và an toàn, tức là giải quyết vấn đề mở rộng.
Định nghĩa về phi tập trung, an ninh và khả năng mở rộng:
Sự phân tách cứng lớn đầu tiên của mạng Bitcoin bắt nguồn từ vấn đề mở rộng. Vào ngày 1 tháng 8 năm 2017, hệ thống khách hàng Bitcoin ABC tự phát triển với kích thước 8MB bắt đầu hoạt động, dẫn đến sự phân tách cứng lớn đầu tiên trong lịch sử Bitcoin, tạo ra đồng tiền mới BCH.
Mạng lưới Ethereum cũng đã chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để đảm bảo độ an toàn và phi tập trung của mạng. Từ CryptoKitties năm 2017, mùa DeFi, cho đến sự trỗi dậy của các ứng dụng trên chuỗi như GameFi và NFT, nhu cầu về khả năng xử lý của thị trường ngày càng tăng, nhưng Ethereum chỉ có thể xử lý 15-45 giao dịch mỗi giây, dẫn đến chi phí giao dịch tăng, thời gian thanh toán kéo dài, khiến hầu hết các Dapps khó có thể chịu đựng chi phí vận hành. Giải pháp mở rộng lý tưởng là nâng cao tốc độ và khả năng xử lý của mạng blockchain mà không hy sinh tính phi tập trung và độ an toàn.
2. Các loại kế hoạch mở rộng
Theo tiêu chuẩn "Có thay đổi một lớp mạng chính hay không", các phương án mở rộng có thể được chia thành hai loại lớn: mở rộng trên chuỗi và mở rộng off-chain.
2.1 Mở rộng trên chuỗi
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp đạt được hiệu ứng mở rộng bằng cách thay đổi một lớp giao thức mạng chính, hiện tại giải pháp chính là phân đoạn.
Mở rộng trên chuỗi có nhiều phương án, ở đây xin liệt kê ngắn gọn hai loại:
Thay đổi một lớp giao thức mạng chính có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực khó lường, bất kỳ lỗ hổng an ninh nhỏ nào ở tầng dưới cũng sẽ đe dọa nghiêm trọng đến tính an toàn của toàn bộ mạng.
2.2 mở rộng off-chain
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính lớp 1 hiện có.
Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:
3. Giải pháp mở rộng off-chain
3.1 Kênh trạng thái
3.1.1 Tóm tắt
Kênh trạng thái quy định rằng chỉ khi kênh được mở, đóng hoặc giải quyết tranh chấp, người dùng mới cần tương tác với mạng chính, và các tương tác giữa người dùng sẽ được thực hiện off-chain để giảm thời gian và chi phí giao dịch, đạt được số lần giao dịch không bị giới hạn.
Kênh trạng thái phù hợp với "các ứng dụng dựa trên vòng", chẳng hạn như trò chơi cờ vua giữa hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi hợp đồng thông minh đa chữ ký chạy trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác minh cập nhật trạng thái và phân xử tranh chấp giữa các bên tham gia.
3.1.2 Dòng thời gian
3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật
Quy trình làm việc của kênh trạng thái:
Kênh trạng thái có thể giảm đáng kể khối lượng tính toán trên mạng chính, nâng cao tốc độ giao dịch và giảm chi phí giao dịch.
3.1.4 Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Nhược điểm:
3.1.5 Ứng dụng
Mạng lưới Lightning Bitcoin
Mạng điện Ethereum
Mạng lưới Celer
3.1.6 So sánh ứng dụng
Mạng lưới Lightning của Bitcoin, Mạng lưới Lightning của Ethereum và Celer Network có sự khác biệt về tư tưởng thiết kế, ứng dụng và tình trạng phát triển. Mạng lưới Lightning của Bitcoin đã phát triển khá chín muồi, trong khi Mạng lưới Lightning hiện tại ít được sử dụng, Celer Network thì mở rộng đến nhiều ứng dụng hơn.
3.2 Chuỗi bên
3.2.1 Tóm tắt
Khái niệm chuỗi bên được đề xuất vào năm 2012, và các bài viết liên quan đầu tiên được công bố vào năm 2014. Chuỗi bên là một dạng blockchain xuất hiện để tăng tốc giao dịch Bitcoin, có thể sử dụng hợp đồng phức tạp hơn hoặc cải thiện cơ chế đồng thuận. Kết quả giao dịch chuỗi bên cuối cùng sẽ được ghi lại tại đầu cuối xác thực của chuỗi chính.
3.2.2 Thời gian
3.2.3 Nguyên lý kỹ thuật
Sidechain chủ yếu có hai cách giao tiếp với chuỗi chính:
Định giá hai chiều ( Symmetric Pegged ): Các người xác thực trên chuỗi chính và chuỗi phụ ghi lại trạng thái hiện tại của nhau theo thời gian thực.
Không đồng bộ neo ( Asymmetric Pegged ): Người xác thực chuỗi bên giám sát hoạt động của chuỗi chính, nhưng chuỗi chính không thể xác nhận trạng thái của chuỗi bên, cần đưa vào cơ chế Certifiers.
Tóm tắt cơ chế chuỗi phụ:
Độ sâu an toàn của tài sản trên chuỗi phụ phụ thuộc vào độ sâu an toàn của chuỗi phụ, chủ yếu là cơ chế đồng thuận của chuỗi phụ.
3.2.4 Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Nhược điểm:
3.2.5 Ứng dụng
xDai ( hiện được đổi tên thành Gnosis Chain )
Polygon
Ronin
(# 3.2.6 So sánh ứng dụng
xDai, Polygon và Ronin có sự khác biệt trong tư duy thiết kế, ứng dụng và tình trạng phát triển. xDai tập trung vào thanh toán bằng stablecoin, Polygon cung cấp các giải pháp mở rộng đa dạng, trong khi Ronin chú trọng vào các tình huống trò chơi. Mỗi cái có những đặc điểm và lợi thế riêng.
![Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn từ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-1faa24d9c7da38a7eb8139e1dbfd0b48.webp###
( 3.3 Plasma
)# 3.3.1 Tóm tắt
Plasma là một khung xây dựng DApp có thể mở rộng, nhằm giảm thiểu lòng tin của người dùng vào Operator của sidechain. Ngay cả khi Operator có hành động xấu, Plasma vẫn có thể ngăn chặn việc người dùng bị đánh cắp tài sản. Nguyên tắc cơ bản của Plasma là, nếu chuỗi Plasma gặp sự cố bảo mật, tất cả tài sản của người dùng vẫn có thể rút ra và trả lại mạng chính.
3.3.2 Thời gian