Будущее блокчейна заключается в достижении децентрализации, безопасности и масштабируемости. Однако обычно можно реализовать только два из трех, что называется проблемой невозможного треугольника блокчейна. На протяжении многих лет люди исследуют, как улучшить пропускную способность и скорость транзакций блокчейна, обеспечивая при этом децентрализацию и безопасность, то есть решая проблему масштабируемости, что является одной из актуальных тем в процессе развития блокчейна.
Децентрализация, безопасность и масштабируемость блокчейна определяются следующим образом:
Децентрализация: любой может стать узлом и участвовать в производстве и верификации блокчейн-системы; чем больше узлов, тем выше степень децентрализации, что обеспечивает отсутствие контроля со стороны небольшой группы.
Безопасность: чем выше стоимость получения контроля над блокчейн-системой, тем выше безопасность, и сеть может противостоять атакам со стороны большего процента участников.
Масштабируемость: способность блокчейна обрабатывать большое количество транзакций.
Первый значительный хард-форк сети Биткойн возник из-за проблемы масштабируемости. С увеличением числа пользователей и объема транзакций сеть Биткойн с лимитом блока в 1 МБ начала сталкиваться с перегрузками. С 2015 года в сообществе Биткойн существовали разногласия по вопросу масштабируемости: одна сторона поддерживала увеличение размера блока, в то время как другая выступала за использование решения SegWit для оптимизации структуры основной цепи. 1 августа 2017 года сторона, поддерживающая большие блоки, самостоятельно разработала систему клиента на 8 МБ, что привело к первому значительному хард-форку Биткойна и появлению новой криптовалюты BCH.
Сеть Эфириума также выбирает жертву части масштабируемости для обеспечения безопасности и децентрализации, ограничивая объем транзакций путём ограничения максимальной платы за газ в одном блоке, с целью достижения доверительного консенсуса и обеспечения широкого распределения узлов.
С 2017 года, когда появились CryptoKitties, и до возникновения таких приложений, как DeFi, GameFi и NFT, рынок испытывает растущую потребность в пропускной способности. Однако Ethereum по-прежнему может обрабатывать всего 15-45 транзакций в секунду, что приводит к увеличению стоимости транзакций и увеличению времени расчета, и большинству DApps трудно покрывать операционные расходы. Вся сеть становится медленной и дорогой для пользователей, и проблему масштабирования блокчейна необходимо срочно решать. Идеальное решение для масштабирования заключается в том, чтобы максимально повысить скорость транзакций и пропускную способность без ущерба для децентрализации и безопасности.
Мы можем разделить схемы масштабирования на две основные категории: масштабирование на блокчейне и вне блокчейна в зависимости от того, "изменится ли уровень основной сети".
2.1 Масштабирование в блокчейне
Основная концепция: решение, достигающее эффекта масштабирования путем изменения одного уровня протокола основной сети, в настоящее время основное решение - это шarding.
Существует несколько вариантов масштабирования в блокчейне, здесь кратко перечислены два из них:
Увеличение объема блока, увеличение количества транзакций, упакованных в каждый блок, но это повысит требования к узловым устройствам и снизит степень децентрализации.
Шардинг, делит бухгалтерскую книгу блокчейна на несколько частей, за которые отвечают разные узлы, параллельные вычисления могут одновременно обрабатывать несколько транзакций. Это может снизить вычислительное давление на узлы и порог для участия, повысить скорость обработки транзакций и степень децентрализации, но снизит общую безопасность сети.
Изменение протокола основной сети может привести к непредсказуемым негативным последствиям, поскольку даже незначительная уязвимость в безопасности на нижнем уровне может серьезно угрожать безопасности всей сети.
2.2 вне блокчейна расширение
核心概念:не изменяя существующий протокол основного уровня, решение для масштабирования.
вне блокчейна расширение схемы можно дополнительно разделить на Layer2 и другие схемы:
Состояние канала предполагает, что пользователи должны взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или разрешении споров в канале, а взаимодействие между пользователями осуществляется вне блокчейна, чтобы сократить время и затраты на транзакции, и обеспечить неограниченное количество транзакций.
Статус-канал — это простой P2P протокол, подходящий для приложений на основе раундов, таких как шахматы для двух человек. Каждый канал управляется многофункциональным смарт-контрактом, работающим в основной сети, который контролирует активы, внесенные в канал, проверяет обновления статуса и разрешает споры между участниками. Участники вносят средства и блокируют их после развертывания контракта, и после подписания обеими сторонами канал официально открывается. Канал позволяет участникам проводить неограниченное количество бесплатных транзакций вне блокчейна (, при условии, что чистая сумма перевода не превышает общего количества внесенных токенов ). Участники по очереди отправляют обновления статуса и ждут подтверждения подписи другой стороны. В нормальных условиях обновления статуса, согласованные обеими сторонами, не загружаются в основную сеть, только в случае спора или закрытия канала требуется подтверждение основной сети. При закрытии канала любой из участников может подать запрос на транзакцию в основной сети; если получено одобрение всех подписей, транзакция выполняется немедленно, в противном случае необходимо дождаться окончания "периода вызова" для распределения оставшихся средств.
Состояние канала может значительно уменьшить объем вычислений в основной сети, повысить скорость транзакций и снизить затраты на транзакции.
2015/02: Джозеф Пун и Таддеус Дрия опубликовали проект белой книги о сети Lightning.
2015/11: Джефф Коулман впервые систематически изложил концепцию State Channel и предложил, что Payment Channel биткойна является подкатегорией State Channel.
2016/01: Джозеф Пун и Таддеус Дрижа официально опубликовали белую книгу, в которой предложили решение по расширению Payment Channel для сети Биткойн, предназначенное только для обработки переводов и платежей в сети Биткойн.
2017/11: Предложены первые спецификации дизайна State Channel на основе рамки Payment Channel, Sprites.
2018/06: Counterfactual представил подробный дизайн обобщенных государственных каналов, первый полностью связанный дизайн.
2018/10: Статья предложила концепции State Channel Networks и Virtual Channels.
2019/02: Концепция канала состояния расширяется до N-Party Channels, Nitro является первым протоколом, основанным на этой идее.
2019/10: Pisa расширила концепцию Watchtowers, чтобы решить проблему необходимости постоянного онлайн-пребывания всех участников.
Общий рабочий процесс состояния канала выглядит следующим образом:
Алиса и Боб открывают канал состояния, внося средства в контракт основной сети.
Два человека могут проводить неограниченное количество сделок вне блокчейна, обновляя статус, общаясь друг с другом с помощью подписанных сообщений.
При закрытии канала Алиса отправляет контракту окончательное состояние. Если Боб подписывает одобрение, контракт распределяет средства в соответствии с окончательным состоянием. Если Боб не отвечает, средства распределяются после окончания периода оспаривания.
Если Боб в какой-то момент не ответит на отправленное Элис обновление статуса, Элис может подать в контракт последнее действительное состояние (, которое содержит подпись Боба ), чтобы инициировать вызов. Контракт позволяет Бобу ответить в течение определенного времени. Если Боб ответит, то сделка продолжается; если не ответит, контракт закрывает канал и возвращает средства Элис.
Обзор:
Сеть Lightning — это канал для микроплатежей в сети Биткойн, эволюция технологии включает: создание одностороннего платежного канала с 2/2 мультиподписью, добавление RSMC для создания двустороннего платежного канала, добавление HTLC для подключения платежных каналов, расширяющихся до многопользовательских платежей, и, в конечном итоге, создание платежной сети. Через вне блокчейна каналы микроплатежей, с помощью посредников формируется сеть транзакций, решающая проблему масштабируемости сети Биткойн.
Временная линия:
Февраль 2015 года: опубликован черновик белой книги по сети Lightning
Январь 2016 года: опубликован официальный белый документ и основана Lightning Labs
Март 2018 года: выпущена первая версия основной сети
2021 год: Cash App и несколько торговых платформ поддерживают сеть Lightning
Ноябрь 2022 года: всего 76,236 платежных каналов, средства каналов 5049 BTC
Экологическое развитие:
Экосистема сети Lightning от нижнего уровня до верхнего уровня включает: сеть BTC, основные инфраструктуры ( решения сети Lightning, узлы и услуги ликвидности ), различные Dapps. В настоящее время уровень инфраструктуры в основном成熟, поддержка кошельков увеличивается, финансовые услуги и интеграция платежей продолжают расти, создаются новые развлекательные приложения, экосистема активно развивается.
Обзор:
Сеть Raiden — это канал микроплатежей на основе Ethereum, аналогичный сети Lightning, который расширяет транзакции в блокчейне с помощью создания каналов состояния, с целью обеспечить почти мгновенные, низкие по стоимости и масштабируемые платежи токенов ERC20.
Временная линия:
основан в 2017 году
ICO проведен в октябре 2017 года
В мае 2020 года первый Raiden Light Client был запущен в основной сети
В конце 2021 года несколько бирж делистнули $RDN
В настоящее время не получил широкого распространения, причины включают высокий порог использования и появление более передовых технологий масштабирования. Команда работает над тем, чтобы адаптировать его для работы в сети L2 Rollup, чтобы снизить затраты на создание State Channel.
Сеть Celer
Обзор:
Celer Network по своей сути является увеличением слоя стимулов в сети Lightning, строя быстрые, удобные, низкозатратные и безопасные высокочастотные Dapps, такие как платформы для киберспорта, с помощью технологий вне блокчейна и экономических моделей стимулов.
Celer Network основан на Ethereum и реализует систему вне блокчейна, состоящую из трех уровней:
cChannel: общее состояние канала и комплект боковых цепей
cRoute:вне блокчейна платежный маршрут
cOS:вне блокчейна приложения разработки и среды выполнения
Временная линия:
Основан в 2018 году
Токен $CELR был выпущен в марте 2019 года
Запущен в июле 2019 года в основной сети Ethereum, выпущена первая в мире сеть обобщенных каналов состояния.
Экологическое развитие:
С развитием экосистемы блокчейна в сторону многосетевой архитектуры, Celer Network расширила свою основную технологию и преобразовалась в платформу агрегирования L2 для поддержки межсетевых операций, выпустив DeFi протокол Layer2.finance, межсетевой информационный протокол Celer IM и мост для межсетевых активов cBridge. cBridge поддерживает 139 токенов и 38 сетей.
Преобразование в агрегатор платформы L2 для межсетевого масштабирования
3.2 Побочные цепочки
3.2.1 Обзор
Концепция побочной цепи была впервые предложена в 2012 году для ускорения транзакций Биткойна.
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» .
12 Лайков
Награда
12
2
Поделиться
комментарий
0/400
TheMemefather
· 13ч назад
Эта игра очень интересная, выберите двоих из троих.
Посмотреть ОригиналОтветить0
MEVSandwichMaker
· 14ч назад
Эти треугольные проблемы уже стали старым мемом, давайте перейдем к плазме.
Полный анализ решений по масштабированию вне блокчейна: State Channels, Sidechains и их применение
Глубина анализа вне блокчейна
1. Необходимость масштабирования
Будущее блокчейна заключается в достижении децентрализации, безопасности и масштабируемости. Однако обычно можно реализовать только два из трех, что называется проблемой невозможного треугольника блокчейна. На протяжении многих лет люди исследуют, как улучшить пропускную способность и скорость транзакций блокчейна, обеспечивая при этом децентрализацию и безопасность, то есть решая проблему масштабируемости, что является одной из актуальных тем в процессе развития блокчейна.
Децентрализация, безопасность и масштабируемость блокчейна определяются следующим образом:
Децентрализация: любой может стать узлом и участвовать в производстве и верификации блокчейн-системы; чем больше узлов, тем выше степень децентрализации, что обеспечивает отсутствие контроля со стороны небольшой группы.
Безопасность: чем выше стоимость получения контроля над блокчейн-системой, тем выше безопасность, и сеть может противостоять атакам со стороны большего 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 возник из-за проблемы масштабируемости. С увеличением числа пользователей и объема транзакций сеть Биткойн с лимитом блока в 1 МБ начала сталкиваться с перегрузками. С 2015 года в сообществе Биткойн существовали разногласия по вопросу масштабируемости: одна сторона поддерживала увеличение размера блока, в то время как другая выступала за использование решения SegWit для оптимизации структуры основной цепи. 1 августа 2017 года сторона, поддерживающая большие блоки, самостоятельно разработала систему клиента на 8 МБ, что привело к первому значительному хард-форку Биткойна и появлению новой криптовалюты BCH.
Сеть Эфириума также выбирает жертву части масштабируемости для обеспечения безопасности и децентрализации, ограничивая объем транзакций путём ограничения максимальной платы за газ в одном блоке, с целью достижения доверительного консенсуса и обеспечения широкого распределения узлов.
С 2017 года, когда появились CryptoKitties, и до возникновения таких приложений, как DeFi, GameFi и NFT, рынок испытывает растущую потребность в пропускной способности. Однако Ethereum по-прежнему может обрабатывать всего 15-45 транзакций в секунду, что приводит к увеличению стоимости транзакций и увеличению времени расчета, и большинству DApps трудно покрывать операционные расходы. Вся сеть становится медленной и дорогой для пользователей, и проблему масштабирования блокчейна необходимо срочно решать. Идеальное решение для масштабирования заключается в том, чтобы максимально повысить скорость транзакций и пропускную способность без ущерба для децентрализации и безопасности.
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
2. Категории решений по масштабированию
Мы можем разделить схемы масштабирования на две основные категории: масштабирование на блокчейне и вне блокчейна в зависимости от того, "изменится ли уровень основной сети".
2.1 Масштабирование в блокчейне
Основная концепция: решение, достигающее эффекта масштабирования путем изменения одного уровня протокола основной сети, в настоящее время основное решение - это шarding.
Существует несколько вариантов масштабирования в блокчейне, здесь кратко перечислены два из них:
Увеличение объема блока, увеличение количества транзакций, упакованных в каждый блок, но это повысит требования к узловым устройствам и снизит степень децентрализации.
Шардинг, делит бухгалтерскую книгу блокчейна на несколько частей, за которые отвечают разные узлы, параллельные вычисления могут одновременно обрабатывать несколько транзакций. Это может снизить вычислительное давление на узлы и порог для участия, повысить скорость обработки транзакций и степень децентрализации, но снизит общую безопасность сети.
Изменение протокола основной сети может привести к непредсказуемым негативным последствиям, поскольку даже незначительная уязвимость в безопасности на нижнем уровне может серьезно угрожать безопасности всей сети.
2.2 вне блокчейна расширение
核心概念:не изменяя существующий протокол основного уровня, решение для масштабирования.
вне блокчейна расширение схемы можно дополнительно разделить на Layer2 и другие схемы:
Решения Layer2 включают:
Другие варианты включают:
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3. Решение для расширения вне блокчейна
3.1 Государственные каналы
3.1.1 Обзор
Состояние канала предполагает, что пользователи должны взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или разрешении споров в канале, а взаимодействие между пользователями осуществляется вне блокчейна, чтобы сократить время и затраты на транзакции, и обеспечить неограниченное количество транзакций.
Статус-канал — это простой P2P протокол, подходящий для приложений на основе раундов, таких как шахматы для двух человек. Каждый канал управляется многофункциональным смарт-контрактом, работающим в основной сети, который контролирует активы, внесенные в канал, проверяет обновления статуса и разрешает споры между участниками. Участники вносят средства и блокируют их после развертывания контракта, и после подписания обеими сторонами канал официально открывается. Канал позволяет участникам проводить неограниченное количество бесплатных транзакций вне блокчейна (, при условии, что чистая сумма перевода не превышает общего количества внесенных токенов ). Участники по очереди отправляют обновления статуса и ждут подтверждения подписи другой стороны. В нормальных условиях обновления статуса, согласованные обеими сторонами, не загружаются в основную сеть, только в случае спора или закрытия канала требуется подтверждение основной сети. При закрытии канала любой из участников может подать запрос на транзакцию в основной сети; если получено одобрение всех подписей, транзакция выполняется немедленно, в противном случае необходимо дождаться окончания "периода вызова" для распределения оставшихся средств.
Состояние канала может значительно уменьшить объем вычислений в основной сети, повысить скорость транзакций и снизить затраты на транзакции.
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.1.2 Таймлайн
2015/02: Джозеф Пун и Таддеус Дрия опубликовали проект белой книги о сети Lightning.
2015/11: Джефф Коулман впервые систематически изложил концепцию State Channel и предложил, что Payment Channel биткойна является подкатегорией State Channel.
2016/01: Джозеф Пун и Таддеус Дрижа официально опубликовали белую книгу, в которой предложили решение по расширению Payment Channel для сети Биткойн, предназначенное только для обработки переводов и платежей в сети Биткойн.
2017/11: Предложены первые спецификации дизайна State Channel на основе рамки Payment Channel, Sprites.
2018/06: Counterfactual представил подробный дизайн обобщенных государственных каналов, первый полностью связанный дизайн.
2018/10: Статья предложила концепции State Channel Networks и Virtual Channels.
2019/02: Концепция канала состояния расширяется до N-Party Channels, Nitro является первым протоколом, основанным на этой идее.
2019/10: Pisa расширила концепцию Watchtowers, чтобы решить проблему необходимости постоянного онлайн-пребывания всех участников.
2020/03: Hydra предложила Быстрые Изоморфные Каналы.
3.1.3 Технический принцип
Общий рабочий процесс состояния канала выглядит следующим образом:
Алиса и Боб открывают канал состояния, внося средства в контракт основной сети.
Два человека могут проводить неограниченное количество сделок вне блокчейна, обновляя статус, общаясь друг с другом с помощью подписанных сообщений.
При закрытии канала Алиса отправляет контракту окончательное состояние. Если Боб подписывает одобрение, контракт распределяет средства в соответствии с окончательным состоянием. Если Боб не отвечает, средства распределяются после окончания периода оспаривания.
Если Боб в какой-то момент не ответит на отправленное Элис обновление статуса, Элис может подать в контракт последнее действительное состояние (, которое содержит подпись Боба ), чтобы инициировать вызов. Контракт позволяет Бобу ответить в течение определенного времени. Если Боб ответит, то сделка продолжается; если не ответит, контракт закрывает канал и возвращает средства Элис.
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.1.4 Плюсы и минусы
Преимущества:
Недостатки:
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
3.1.5 Приложение
Биткойн-Лайтнинг Сеть
Обзор: Сеть Lightning — это канал для микроплатежей в сети Биткойн, эволюция технологии включает: создание одностороннего платежного канала с 2/2 мультиподписью, добавление RSMC для создания двустороннего платежного канала, добавление HTLC для подключения платежных каналов, расширяющихся до многопользовательских платежей, и, в конечном итоге, создание платежной сети. Через вне блокчейна каналы микроплатежей, с помощью посредников формируется сеть транзакций, решающая проблему масштабируемости сети Биткойн.
Временная линия:
Экологическое развитие: Экосистема сети Lightning от нижнего уровня до верхнего уровня включает: сеть BTC, основные инфраструктуры ( решения сети Lightning, узлы и услуги ликвидности ), различные Dapps. В настоящее время уровень инфраструктуры в основном成熟, поддержка кошельков увеличивается, финансовые услуги и интеграция платежей продолжают расти, создаются новые развлекательные приложения, экосистема активно развивается.
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
Сеть молний Ethereum
Обзор: Сеть Raiden — это канал микроплатежей на основе Ethereum, аналогичный сети Lightning, который расширяет транзакции в блокчейне с помощью создания каналов состояния, с целью обеспечить почти мгновенные, низкие по стоимости и масштабируемые платежи токенов ERC20.
Временная линия:
В настоящее время не получил широкого распространения, причины включают высокий порог использования и появление более передовых технологий масштабирования. Команда работает над тем, чтобы адаптировать его для работы в сети L2 Rollup, чтобы снизить затраты на создание State Channel.
Сеть Celer
Обзор: Celer Network по своей сути является увеличением слоя стимулов в сети Lightning, строя быстрые, удобные, низкозатратные и безопасные высокочастотные Dapps, такие как платформы для киберспорта, с помощью технологий вне блокчейна и экономических моделей стимулов.
Celer Network основан на Ethereum и реализует систему вне блокчейна, состоящую из трех уровней:
Временная линия:
Экологическое развитие: С развитием экосистемы блокчейна в сторону многосетевой архитектуры, Celer Network расширила свою основную технологию и преобразовалась в платформу агрегирования L2 для поддержки межсетевых операций, выпустив DeFi протокол Layer2.finance, межсетевой информационный протокол Celer IM и мост для межсетевых активов cBridge. cBridge поддерживает 139 токенов и 38 сетей.
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.1.6 Сравнение приложений
Биткойн-Лайтнинг-сеть:
Эфириум Лайтнинг Сеть:
Сеть Celer:
3.2 Побочные цепочки
3.2.1 Обзор
Концепция побочной цепи была впервые предложена в 2012 году для ускорения транзакций Биткойна.