Будущее блокчейна – это грандиозное видение: децентрализация, безопасность и масштабируемость. Но обычно блокчейн может реализовать только два из этих требований, а удовлетворение всех трех требований называется невозможной треугольной проблемой блокчейна. На протяжении многих лет люди искали способы решения этой проблемы, как повысить пропускную способность и скорость транзакций блокчейна при обеспечении 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 проверке 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 блокчейн-системой, тем выше безопасность, и тем больше сеть может противостоять атакам со стороны значительного числа участников.
Масштабируемость: способность блокчейна обрабатывать большое количество транзакций.
Первый значительный хардфорк сети Биткойн произошел из-за проблемы с масштабируемостью. С увеличением числа пользователей и объема транзакций в сети Биткойн, ограничение в 1 МБ на блок начало вызывать проблемы с перегрузкой; с 2015 года в сообществе Биткойн существовали расхождения по проблеме масштабируемости: одна сторона, представленная Bitcoin ABC, поддерживала увеличение размера блока, в то время как другая сторона, представленная Bitcoin Core, выступала за использование решения Segwit для оптимизации структуры основной цепи. 1 августа 2017 года Bitcoin ABC запустил собственную клиентскую систему с размером блока 8 МБ, что привело к первому значительному хардфорку в истории Биткойн, и в результате появился новый вид монеты BCH.
Аналогично, сеть Ethereum также выбрала жертвовать частью своей Глубина для обеспечения безопасности и децентрализации сети; хотя сеть Ethereum не ограничивает объем транзакций, как это делает сеть Bitcoin, ограничивая размер блока, она косвенно изменилась в установлении предела на топливные сборы, которые может вместить один блок, однако цель остается той же — достичь Trustless Consensus и обеспечить широкое распределение узлов (. Независимо от того, отменяют ли или повышают лимиты, это приведет к исключению многих небольших узлов с недостаточной пропускной способностью, хранилищем и вычислительными мощностями ).
С 2017 года, начиная с CryptoKitties, лето DeFi, и далее с ростом таких приложений, как GameFi и NFT, рынок постоянно увеличивает требования к пропускной способности. Однако даже у тьюринг-полного эфириума скорость обработки транзакций составляет всего 15-45 транзакций в секунду ( TPS ), что приводит к постоянному увеличению затрат на транзакции, увеличению времени расчетов, а большинство Dapps не могут позволить себе эксплуатационные расходы. Вся сеть становится медленной и дорогой для пользователей, и проблему масштабируемости блокчейна необходимо срочно решить. Идеальное решение для масштабируемости заключается в том, чтобы, не жертвуя децентрализацией и безопасностью, максимально увеличить скорость транзакций в сети блокчейн ( более короткое время окончательности ) и пропускную способность транзакций ( более высокий TPS ).
Мы разделили планы по масштабированию на две основные категории: масштабирование на цепочке и вне блокчейна, основываясь на стандарте "изменится ли уровень основной сети".
2.1 Масштабирование на блокчейне
Основная концепция: решение, достигающее эффекта расширения путем изменения слоя протокола основной сети, в настоящее время основным решением является шардирование.
Существует несколько решений для масштабирования в блокчейне, в этой статье не будет подробного рассмотрения, ниже кратко перечислены два варианта:
Вариант 1 заключается в расширении пространства блока, то есть в увеличении количества транзакций, упакованных в каждый блок, но это повысит требования к высокопроизводительным узловым устройствам, увеличит порог для присоединения узлов и снизит степень "децентрализации".
Второй вариант - это шардирование, которое разделяет блокчейн-реестр на несколько частей. Теперь не каждый узел участвует в каждом учете, а разные шардированные узлы отвечают за различный учет, параллельные вычисления могут одновременно обрабатывать несколько транзакций; это может снизить вычислительную нагрузку на узлы и барьеры для участия, повысить скорость обработки транзакций и уровень децентрализации; но это означает, что вычислительная мощность сети будет распределена, что снизит "безопасность" всей сети.
Изменение кода протокола основного блока может привести к непредсказуемым негативным последствиям, поскольку даже незначительная уязвимость в безопасности на нижнем уровне может серьезно угрожать безопасности всей сети, что может вынудить сеть разделиться или прерывать ремонтные обновления. Например, инцидент с инфляционной уязвимостью Zcash в 2018 году: код Zcash основан на модификации кода версии Bitcoin 0.11.2, и в 2018 году один инженер обнаружил высокую уязвимость в его базовом коде, а именно возможность неограниченной эмиссии токенов, после чего команда потратила 8 месяцев на секретное исправление, и только после исправления уязвимости этот инцидент был обнародован.
2.2 вне блокчейна расширение
Ключевая концепция: решение для масштабирования, не изменяющее существующий протокол основного уровня сети.
вне блокчейна расширение решений можно дополнительно разделить на Layer2 и другие решения:
Согласно правилам канала состояния, пользователи должны взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или разрешении споров по каналу, а взаимодействие между пользователями осуществляется вне блокчейна, что позволяет снизить время и финансовые затраты на транзакции пользователей и позволяет не ограничивать количество транзакций.
Статусный канал - это простой P2P протокол, подходящий для "приложений на основе раундов", например, для игры в шахматы на двоих. Каждый канал управляется многосторонним смарт-контрактом, работающим в основной сети, который контролирует активы, внесенные в канал, проверяет обновления состояния и арбитрирует споры между участниками ( на основе доказательства мошенничества с подписью и временной меткой ). Участники после развертывания контракта в блокчейн-сети вносят средства и блокируют их, после подтверждения подписей обеих сторон канал официально открывается. Канал позволяет участникам проводить неограниченное количество бесплатных транзакций вне блокчейна (, пока их чистая стоимость переводов не превышает общую сумму внесенных токенов ). Участники по очереди отправляют обновления состояния друг другу, ожидая подтверждения подписи от 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 будет зависеть от подтверждения основной сети. Когда требуется закрытие канала, любой участник может подать запрос на транзакцию в основной сети, если запрос на выход получает одобрение подписей всех участников, он немедленно выполняется в цепочке, то есть смарт-контракт распределяет оставшиеся заблокированные средства в зависимости от баланса каждого участника в конечном состоянии канала; если другие участники не одобрят подпись, то всем придется ждать окончания "периода оспаривания", прежде чем получить оставшиеся средства.
Таким образом, решение со статусным каналом может значительно уменьшить вычислительную нагрузку основной сети, ускорить транзакции и снизить их стоимость.
2015/02, Джозеф Пун и Таддеус Драйя опубликовали черновик белой книги о сети Lightning.
2015/11, Джефф Коулман впервые систематически обобщил концепцию State Channel и предложил, что Payment Channel биткойна является подкатегорией концепции State Channel.
2016/01, Joseph Poon и Thaddeus Dryja официально представили белую книгу «The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments», в которой предложили решение для масштабирования сети Биткойн — Payment Channel(, данное решение предназначено исключительно для обработки платежей в сети Биткойн.
Ноябрь 2017 года, первая спецификация дизайна State Channel на основе Payment Channel, известная как Sprites, была предложена.
2018/06, Counterfactual предложила очень подробный дизайн Generalized State Channels, это первый полностью связанный с состоянием каналов дизайн.
В октябре 2018 года в статье Generalised State Channel Networks была предложена концепция State Channel Networks и Virtual Channels.
2019/02, концепция статус-канала была расширена до N-Party Channels, Nitro является первым протоколом, основанным на этой идее.
2019/10, Pisa для решения проблемы необходимости постоянного онлайн-участия всех участников расширила концепцию Watchtowers.
Основной процесс канала состояния выглядит следующим образом:
Алиса и Боб вносят средства со своих EOA на адрес контракта в блокчейне, эти средства блокируются в контракте, и баланс возвращается пользователям только после закрытия канала; после того как оба подписывают подтверждение, статусный канал между ними официально открывается.
Алиса и Боб теоретически могут проводить неограниченное количество транзакций вне блокчейна через этот канал, участники обмениваются зашифрованными подписанными сообщениями ###, а не общаются с сетью блокчейна (. Оба пользователя должны подписывать каждую транзакцию, чтобы предотвратить двойные траты. Через эти сообщения они предлагают обновления состояния своих счетов и принимают обновления состояния, предложенные другой стороной.
Если Алиса хочет закрыть канал и завершить сделку с Бобом, Алиса должна представить в контракт окончательное состояние своего аккаунта. Если Боб подпишет и одобрит, контракт вернет заблокированные средства соответствующему пользователю в соответствии с окончательным состоянием. Если Боб не ответит на подпись, контракт вернет заблокированные средства соответствующему пользователю после окончания периода оспаривания.
! [Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(
)# 3.1.4 Преимущества и недостатки
Преимущества:
Можно осуществлять неограниченное количество вне блокчейна транзакций
Быстрая скорость транзакций, почти мгновенное подтверждение
Низкие затраты на сделки
Хорошая приватность, только при включении канала данные попадают в блокчейн.
Недостатки:
Необходимо заблокировать средства
Все участники должны оставаться онлайн
Транзакции можно подтвердить в блокчейне только при закрытом канале
Обработка крупномасштабных многопользовательских сделок с высокой сложностью
Обновление статуса требует подписи всех участников
3.1.5 Приложение
Сеть Lightning для Биткойна
Сеть Lightning для биткойнов — это канал малых платежей в сети биткойнов, который использует вне блокчейна малые платежные каналы и, используя посредников, формирует торговую сеть, что может решить проблему масштабируемости сети биткойнов. Теоретически сеть Lightning может обрабатывать миллион транзакций в секунду.
Основная временная линия:
Черновик белой книги был выпущен в феврале 2015 года
В марте 2018 года была выпущена первая версия основной сети
В 2021 году Сальвадор принял биткойн в качестве законного платежного средства и выпустил кошелек на основе сети Lightning.
В 2022 году несколько бирж поддержали сеть Lightning.
Экосистема в основном включает: нижний уровень сети BTC,核心基础设施### решение для сети Lightning, узлы и услуги ликвидности (, а также различные приложения для платежей и финансовых услуг на верхнем уровне.
Эфириум Лайтнинг Сеть
Сеть雷电 является каналом мелких платежей на основе Ethereum, очень похожей на сеть闪电, цель которой заключается в реализации почти мгновенных, низких по стоимости и масштабируемых платежей токенов ERC20 на Ethereum.
Основная временная шкала:
Основан в 2017 году
Выпуск первого клиентского приложения основной сети в мае 2020 года
Из-за медленного развития технологий в настоящее время не получил широкого применения.
Сеть Celer
Celer Network по сути является расширенной версией сети Lightning с увеличенным уровнем стимулов ) токена $CELR(, которая позволяет создавать быстрые, простые в использовании, недорогие и безопасные высокочастотные взаимодействия на блокчейн Dapps, такие как платформы для киберспорта, с использованием вне блокчейна технологий и экономических моделей стимулов.
)# 3.1.6 Сравнение приложений
Основные различия между сетью Биткойн Lightning, сетью Ethereum Lightning и Celer Network:
Уровневая сеть: основана на биткойне, эфириуме и мультичейне
Функция: Сеть молний поддерживает только платежи, в то время как сеть雷电 и Celer поддерживают более сложные приложения.
Уровень развития: Сеть Lightning самая зрелая, сеть Raiden развивается медленно, Celer находится посередине
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» .
16 Лайков
Награда
16
5
Поделиться
комментарий
0/400
AirdropHunter007
· 07-26 03:25
Снова говорят о tps, да?
Посмотреть ОригиналОтветить0
ForkThisDAO
· 07-26 03:21
Хе-хе, теперь даже расширение используют Нечестивая Троица, чтобы обмануть.
Посмотреть ОригиналОтветить0
BrokenDAO
· 07-26 03:19
Еще одна статья о Нечестивая Троица. Чем больше узлов, тем больше децентрализации? Разве это не приводит к концентрации вычислительной мощности в майнинге...
Посмотреть ОригиналОтветить0
ValidatorViking
· 07-26 03:07
масштабирование, проверенное в бою, всегда было финальным боссом, если честно
Посмотреть ОригиналОтветить0
TommyTeacher1
· 07-26 03:03
Сначала решим вопросы с TPS, а потом займемся безопасностью.
Полное объяснение решений по расширению вне блокчейна: State Channels, Sidechains и история развития Layer2
Глубина анализа вне блокчейна
Автор: команда Cobo Ventures
1. Необходимость масштабирования
Будущее блокчейна – это грандиозное видение: децентрализация, безопасность и масштабируемость. Но обычно блокчейн может реализовать только два из этих требований, а удовлетворение всех трех требований называется невозможной треугольной проблемой блокчейна. На протяжении многих лет люди искали способы решения этой проблемы, как повысить пропускную способность и скорость транзакций блокчейна при обеспечении 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:
Первый значительный хардфорк сети Биткойн произошел из-за проблемы с масштабируемостью. С увеличением числа пользователей и объема транзакций в сети Биткойн, ограничение в 1 МБ на блок начало вызывать проблемы с перегрузкой; с 2015 года в сообществе Биткойн существовали расхождения по проблеме масштабируемости: одна сторона, представленная Bitcoin ABC, поддерживала увеличение размера блока, в то время как другая сторона, представленная Bitcoin Core, выступала за использование решения Segwit для оптимизации структуры основной цепи. 1 августа 2017 года Bitcoin ABC запустил собственную клиентскую систему с размером блока 8 МБ, что привело к первому значительному хардфорку в истории Биткойн, и в результате появился новый вид монеты BCH.
Аналогично, сеть Ethereum также выбрала жертвовать частью своей Глубина для обеспечения безопасности и децентрализации сети; хотя сеть Ethereum не ограничивает объем транзакций, как это делает сеть Bitcoin, ограничивая размер блока, она косвенно изменилась в установлении предела на топливные сборы, которые может вместить один блок, однако цель остается той же — достичь Trustless Consensus и обеспечить широкое распределение узлов (. Независимо от того, отменяют ли или повышают лимиты, это приведет к исключению многих небольших узлов с недостаточной пропускной способностью, хранилищем и вычислительными мощностями ).
С 2017 года, начиная с CryptoKitties, лето DeFi, и далее с ростом таких приложений, как GameFi и NFT, рынок постоянно увеличивает требования к пропускной способности. Однако даже у тьюринг-полного эфириума скорость обработки транзакций составляет всего 15-45 транзакций в секунду ( TPS ), что приводит к постоянному увеличению затрат на транзакции, увеличению времени расчетов, а большинство Dapps не могут позволить себе эксплуатационные расходы. Вся сеть становится медленной и дорогой для пользователей, и проблему масштабируемости блокчейна необходимо срочно решить. Идеальное решение для масштабируемости заключается в том, чтобы, не жертвуя децентрализацией и безопасностью, максимально увеличить скорость транзакций в сети блокчейн ( более короткое время окончательности ) и пропускную способность транзакций ( более высокий TPS ).
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
2. Категории решений по масштабированию
Мы разделили планы по масштабированию на две основные категории: масштабирование на цепочке и вне блокчейна, основываясь на стандарте "изменится ли уровень основной сети".
2.1 Масштабирование на блокчейне
Основная концепция: решение, достигающее эффекта расширения путем изменения слоя протокола основной сети, в настоящее время основным решением является шардирование.
Существует несколько решений для масштабирования в блокчейне, в этой статье не будет подробного рассмотрения, ниже кратко перечислены два варианта:
Изменение кода протокола основного блока может привести к непредсказуемым негативным последствиям, поскольку даже незначительная уязвимость в безопасности на нижнем уровне может серьезно угрожать безопасности всей сети, что может вынудить сеть разделиться или прерывать ремонтные обновления. Например, инцидент с инфляционной уязвимостью Zcash в 2018 году: код Zcash основан на модификации кода версии Bitcoin 0.11.2, и в 2018 году один инженер обнаружил высокую уязвимость в его базовом коде, а именно возможность неограниченной эмиссии токенов, после чего команда потратила 8 месяцев на секретное исправление, и только после исправления уязвимости этот инцидент был обнародован.
2.2 вне блокчейна расширение
Ключевая концепция: решение для масштабирования, не изменяющее существующий протокол основного уровня сети.
вне блокчейна расширение решений можно дополнительно разделить на Layer2 и другие решения:
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
3.方案 для вне блокчейна расширения
3.1 Государственные каналы
3.1.1 Обзор
Согласно правилам канала состояния, пользователи должны взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или разрешении споров по каналу, а взаимодействие между пользователями осуществляется вне блокчейна, что позволяет снизить время и финансовые затраты на транзакции пользователей и позволяет не ограничивать количество транзакций.
Статусный канал - это простой P2P протокол, подходящий для "приложений на основе раундов", например, для игры в шахматы на двоих. Каждый канал управляется многосторонним смарт-контрактом, работающим в основной сети, который контролирует активы, внесенные в канал, проверяет обновления состояния и арбитрирует споры между участниками ( на основе доказательства мошенничества с подписью и временной меткой ). Участники после развертывания контракта в блокчейн-сети вносят средства и блокируют их, после подтверждения подписей обеих сторон канал официально открывается. Канал позволяет участникам проводить неограниченное количество бесплатных транзакций вне блокчейна (, пока их чистая стоимость переводов не превышает общую сумму внесенных токенов ). Участники по очереди отправляют обновления состояния друг другу, ожидая подтверждения подписи от 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 будет зависеть от подтверждения основной сети. Когда требуется закрытие канала, любой участник может подать запрос на транзакцию в основной сети, если запрос на выход получает одобрение подписей всех участников, он немедленно выполняется в цепочке, то есть смарт-контракт распределяет оставшиеся заблокированные средства в зависимости от баланса каждого участника в конечном состоянии канала; если другие участники не одобрят подпись, то всем придется ждать окончания "периода оспаривания", прежде чем получить оставшиеся средства.
Таким образом, решение со статусным каналом может значительно уменьшить вычислительную нагрузку основной сети, ускорить транзакции и снизить их стоимость.
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.1.2 Хронология
)# 3.1.3 Технические принципы
Основной процесс канала состояния выглядит следующим образом:
Алиса и Боб вносят средства со своих EOA на адрес контракта в блокчейне, эти средства блокируются в контракте, и баланс возвращается пользователям только после закрытия канала; после того как оба подписывают подтверждение, статусный канал между ними официально открывается.
Алиса и Боб теоретически могут проводить неограниченное количество транзакций вне блокчейна через этот канал, участники обмениваются зашифрованными подписанными сообщениями ###, а не общаются с сетью блокчейна (. Оба пользователя должны подписывать каждую транзакцию, чтобы предотвратить двойные траты. Через эти сообщения они предлагают обновления состояния своих счетов и принимают обновления состояния, предложенные другой стороной.
Если Алиса хочет закрыть канал и завершить сделку с Бобом, Алиса должна представить в контракт окончательное состояние своего аккаунта. Если Боб подпишет и одобрит, контракт вернет заблокированные средства соответствующему пользователю в соответствии с окончательным состоянием. Если Боб не ответит на подпись, контракт вернет заблокированные средства соответствующему пользователю после окончания периода оспаривания.
! [Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(
)# 3.1.4 Преимущества и недостатки
Преимущества:
Недостатки:
3.1.5 Приложение
Сеть Lightning для биткойнов — это канал малых платежей в сети биткойнов, который использует вне блокчейна малые платежные каналы и, используя посредников, формирует торговую сеть, что может решить проблему масштабируемости сети биткойнов. Теоретически сеть Lightning может обрабатывать миллион транзакций в секунду.
Основная временная линия:
Экосистема в основном включает: нижний уровень сети BTC,核心基础设施### решение для сети Lightning, узлы и услуги ликвидности (, а также различные приложения для платежей и финансовых услуг на верхнем уровне.
Сеть雷电 является каналом мелких платежей на основе Ethereum, очень похожей на сеть闪电, цель которой заключается в реализации почти мгновенных, низких по стоимости и масштабируемых платежей токенов ERC20 на Ethereum.
Основная временная шкала:
Из-за медленного развития технологий в настоящее время не получил широкого применения.
Celer Network по сути является расширенной версией сети Lightning с увеличенным уровнем стимулов ) токена $CELR(, которая позволяет создавать быстрые, простые в использовании, недорогие и безопасные высокочастотные взаимодействия на блокчейн Dapps, такие как платформы для киберспорта, с использованием вне блокчейна технологий и экономических моделей стимулов.
)# 3.1.6 Сравнение приложений
Основные различия между сетью Биткойн Lightning, сетью Ethereum Lightning и Celer Network: