Phân tích đầy đủ giải pháp mở rộng off-chain: Kênh trạng thái, Sidechains và ứng dụng của chúng

Phân tích độ sâu mở rộng off-chain

1. Sự cần thiết của việc mở rộng

Tầm nhìn tương lai của blockchain là đạt được sự phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng. Nhưng thường chỉ có thể đạt được hai trong số đó, điều này được gọi là vấn đề tam giác không thể của blockchain. Trong nhiều năm qua, mọi người đã khám phá cách nâng cao khả năng thông lượng và tốc độ giao dịch của blockchain dưới điều kiện đảm bảo sự phi tập trung và an toàn, tức là giải quyết vấn đề mở rộng, đây là một trong những chủ đề nóng trong quá trình phát triển hiện tại của blockchain.

Đặc điểm phi tập trung, an ninh và khả năng mở rộng của blockchain được định nghĩa như sau:

  • Phi tập trung: bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào việc sản xuất và xác minh hệ thống blockchain, số lượng nút càng nhiều thì mức độ phi tập trung càng cao, đảm bảo mạng không bị kiểm soát bởi một nhóm nhỏ.

  • An toàn: Chi phí để có được quyền kiểm soát hệ thống blockchain càng cao, mức độ an toàn càng cao, chuỗi có thể chống lại các cuộc tấn công của tỷ lệ người tham gia lớn.

  • Khả năng mở rộng: Khả năng của blockchain trong việc xử lý một lượng lớn giao dịch.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

Sự phân tách cứng lớn đầu tiên của mạng Bitcoin xuất phát từ vấn đề mở rộng. Khi số lượng người dùng và khối lượng giao dịch tăng lên, mạng Bitcoin với giới hạn khối 1MB bắt đầu đối mặt với tình trạng tắc nghẽn. Từ năm 2015, cộng đồng Bitcoin đã có những bất đồng về việc mở rộng, một bên ủng hộ việc mở rộng kích thước khối, bên kia ủng hộ việc sử dụng giải pháp SegWit để tối ưu hóa cấu trúc chuỗi chính. Vào ngày 1 tháng 8 năm 2017, bên ủng hộ khối lớn đã tự phát triển hệ thống khách hàng 8MB, dẫn đến sự phân tách cứng lớn đầu tiên của Bitcoin, tạo ra đồng tiền mới BCH.

Mạng Ethereum cũng chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để đảm bảo tính bảo mật và phi tập trung, thông qua việc hạn chế phí nhiên liệu mà một khối đơn lẻ có thể chứa để giới hạn khối lượng giao dịch, mục đích là đạt được sự đồng thuận không cần tin tưởng và đảm bảo sự phân bố rộng rãi của các nút.

Từ CryptoKitties năm 2017 đến sự trỗi dậy của các ứng dụng như DeFi, GameFi và NFT sau này, nhu cầu về độ sâu trên thị trường ngày càng tăng. Tuy nhiên, Ethereum vẫn chỉ có thể xử lý 15-45 giao dịch mỗi giây, dẫn đến chi phí giao dịch tăng lên, thời gian thanh toán kéo dài, khiến hầu hết DApps khó có thể chịu đựng chi phí vận hành. Toàn bộ mạng lưới trở nên chậm và đắt đỏ đối với người dùng, vấn đề mở rộng blockchain cần phải được giải quyết gấp. Giải pháp mở rộng lý tưởng là: nâng cao tốc độ giao dịch và độ sâu trong khả năng có thể mà không hy sinh tính phi tập trung và an ninh.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu 10.000 từ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

2. Các loại kế hoạch mở rộng

Chúng ta có thể phân loại các phương án mở rộng thành hai loại lớn là mở rộng trên chuỗi và mở rộng off-chain dựa trên "việc có thay đổi một lớp mạng chính hay không".

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 mảnh.

Mở rộng trên chuỗi có nhiều giải pháp, ở đây tóm tắt hai loại:

  • Mở rộng không gian khối, tăng số lượng giao dịch được đóng gói trong mỗi khối, nhưng điều này sẽ nâng cao yêu cầu đối với thiết bị nút, làm giảm mức độ phi tập trung.

  • Phân mảnh, chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, mỗi phần do các nút khác nhau chịu trách nhiệm ghi chép, tính toán song song có thể xử lý nhiều giao dịch cùng lúc. Điều này có thể giảm áp lực tính toán cho các nút và ngưỡng gia nhập, tăng tốc độ xử lý giao dịch và mức độ phi tập trung, nhưng sẽ làm giảm tính bảo mật của toàn bộ mạng.

Thay đổi một lớp giao thức mạng chính có thể gây ra những tác động tiêu cực khó lường, vì bất kỳ lỗ hổng bảo mật nhỏ nào ở lớp dưới đều có thể đe dọa nghiêm trọng đến sự an toàn của toàn bộ mạng.

2.2 off-chain mở rộng

Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính một lớp hiện tại.

Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:

Giải pháp Layer2 bao gồm:

  • Kênh Nhà nước
  • Plasma
  • Rollups(Rollups lạc quan & Rollups ZK)

Các phương án khác bao gồm:

  • Sidechains
  • Validium

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện mở rộng off-chain

3. Giải pháp mở rộng off-chain

Kênh trạng thái 3.1

3.1.1 Tóm tắt

Kênh trạng thái quy định rằng người dùng chỉ cần tương tác với mạng chính khi mở, đóng hoặc giải quyết tranh chấp kênh, trong khi các tương tác giữa người dùng được thực hiện off-chain để giảm thời gian và chi phí giao dịch, đạt được số lần giao dịch không bị hạn chế.

Kênh trạng thái là giao thức P2P đơn giản, phù hợp cho các ứng dụng dựa trên lượt, như trò chơi cờ vua 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 thực cập nhật trạng thái và phân xử các tranh chấp giữa các bên tham gia. Sau khi triển khai hợp đồng, các bên tham gia gửi tiền và khóa lại, sau khi cả hai bên ký xác nhận, kênh chính thức được mở. Kênh cho phép các bên tham gia thực hiện giao dịch miễn phí không giới hạn số lần off-chain ( miễn là giá trị chuyển nhượng ròng không vượt quá tổng số token đã gửi ). Các bên tham gia lần lượt gửi cập nhật trạng thái và chờ ký xác nhận từ bên kia. Trong trường hợp bình thường, các cập nhật trạng thái đã được cả hai bên đồng ý sẽ không được tải lên mạng chính, chỉ khi có tranh chấp hoặc khi đóng kênh mới phụ thuộc vào mạng chính để xác nhận. Khi đóng kênh, bất kỳ bên tham gia nào cũng có thể đề xuất yêu cầu giao dịch trên mạng chính, nếu được tất cả các bên ký phê duyệt thì sẽ được thực hiện ngay lập tức, nếu không sẽ phải chờ kết thúc "thời gian thách thức" để phân phát số tiền còn lại.

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.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.1.2 Thời gian

  • 2015/02: Joseph Poon và Thaddeus Dryja phát hành bản nháp whitepaper về mạng lưới Lightning.

  • 2015/11: Jeff Coleman lần đầu tiên hệ thống tổng hợp khái niệm State Channel, đề xuất Payment Channel của Bitcoin là một trường hợp con của State Channel.

  • 2016/01: Joseph Poon và Thaddeus Dryja chính thức công bố whitepaper đề xuất giải pháp mở rộng Payment Channel của mạng lưới Bitcoin Lightning, chỉ được sử dụng để xử lý các khoản thanh toán chuyển nhượng trên mạng Bitcoin.

  • 2017/11: Đề xuất quy chuẩn thiết kế State Channel đầu tiên dựa trên khung Payment Channel Sprites.

  • 2018/06: Counterfactual đưa ra thiết kế Generalized State Channels chi tiết, thiết kế liên quan hoàn toàn đầu tiên.

  • 2018/10: Bài viết đề xuất khái niệm Mạng Kênh Nhà nước 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 này.

  • 2019/10: Pisa đã mở rộng khái niệm Watchtowers để giải quyết vấn đề tất cả người tham gia cần phải luôn trực tuyến.

  • 2020/03: Hydra đề xuất Kênh Isomorphic Nhanh.

3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật

Quy trình làm việc chung của kênh trạng thái như sau:

  1. Alice và Bob mở kênh trạng thái bằng cách gửi tiền vào hợp đồng trên mạng chính.

  2. Hai người có thể thực hiện giao dịch không giới hạn số lần trên off-chain, thông qua việc ký tin nhắn để giao tiếp cập nhật trạng thái.

  3. Khi đóng kênh, Alice gửi trạng thái cuối cùng cho hợp đồng. Nếu Bob ký tên chấp thuận, hợp đồng sẽ phân phối quỹ theo trạng thái cuối cùng. Nếu Bob không phản hồi, thì quỹ sẽ được phân phối sau khi kết thúc thời gian thách thức.

  4. Nếu Bob không phản hồi cập nhật trạng thái mà Alice gửi tại một thời điểm nào đó, Alice có thể gửi đến hợp đồng trạng thái hợp lệ cuối cùng ( bao gồm chữ ký trước đó của Bob ) để khởi kiện. Hợp đồng cho phép Bob phản hồi trong một khoảng thời gian. Nếu Bob phản hồi, thì giao dịch tiếp tục; nếu không phản hồi, thì hợp đồng sẽ đóng kênh và hoàn lại tiền cho Alice.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.1.4 Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

  • Độ sâu cuối cùng ngay lập tức
  • Giao dịch chi phí thấp
  • Bảo mật
  • Khả năng thông lượng cao

Nhược điểm:

  • Cần phải trực tuyến liên tục
  • Chỉ áp dụng cho những người tham gia đã đặt trước
  • Khóa vốn
  • Quản lý kênh phức tạp
  • Độ trễ khi đóng kênh

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.1.5 Ứng dụng

Mạng lưới ánh sáng Bitcoin

Tổng quan: Mạng lưới chớp là kênh thanh toán nhỏ trên mạng lưới Bitcoin, quá trình tiến hóa công nghệ trải qua: kênh thanh toán một chiều được xây dựng bằng chữ ký đa 2/2, thêm RSMC để xây dựng kênh thanh toán hai chiều, và sau khi thêm HTLC có thể kết nối kênh thanh toán mở rộng đến nhiều người thanh toán, cuối cùng xây dựng mạng lưới thanh toán. Thông qua kênh thanh toán nhỏ off-chain, nhờ vào người trung gian hình thành mạng lưới giao dịch, giải quyết vấn đề mở rộng của mạng lưới Bitcoin.

Thời gian:

  • Tháng 2 năm 2015: phát hành bản nháp whitepaper về mạng lưới ánh sáng
  • Tháng 1 năm 2016: Phát hành tài liệu trắng chính thức và thành lập Lightning Labs
  • Tháng 3 năm 2018: phát hành phiên bản mainnet đầu tiên
  • Năm 2021: Cash App và nhiều nền tảng giao dịch hỗ trợ mạng Lightning
  • Tháng 11 năm 2022: Tổng cộng có 76.236 kênh thanh toán, quỹ kênh 5049 BTC

Phát triển sinh thái: Hệ sinh thái mạng lưới ánh sáng từ tầng thấp đến tầng cao lần lượt là: Mạng BTC, cơ sở hạ tầng cốt lõi ( giải pháp mạng lưới ánh sáng, dịch vụ nút và thanh khoản ), các Dapp khác nhau. Hiện tại, tầng cơ sở hạ tầng đã cơ bản trưởng thành, hỗ trợ ví tăng lên, dịch vụ tài chính và tích hợp thanh toán tiếp tục tăng trưởng, nhiều ứng dụng giải trí đang được xây dựng, hệ sinh thái đang phát triển mạnh mẽ.

Báo cáo nghiên cứu sâu 10.000 chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

Mạng sét Ethereum

Tổng quan: Mạng sét là một kênh thanh toán nhỏ dựa trên Ethereum, tương tự như mạng sét, mở rộng giao dịch trên chuỗi bằng cách thiết lập kênh trạng thái, mục đích là để thực hiện thanh toán token ERC20 gần như ngay lập tức, với chi phí thấp và có khả năng mở rộng.

Thời gian:

  • Thành lập năm 2017
  • ICO diễn ra vào tháng 10 năm 2017
  • Vào tháng 5 năm 2020, Raiden Light Client đầu tiên đã được triển khai trên mạng chính.
  • Cuối năm 2021, nhiều sàn giao dịch đã hủy niêm yết $RDN

Hiện tại chưa được áp dụng rộng rãi, lý do bao gồm ngưỡng sử dụng cao và sự xuất hiện của các công nghệ mở rộng tiên tiến hơn. Đội ngũ đang cải tiến để nó hoạt động trên mạng L2 Rollup, nhằm giảm chi phí tạo State Channel.

Mạng lưới Celer

Tổng quan: Celer Network bản chất là tăng cường lớp khích lệ của mạng lưới lightning, thông qua công nghệ mở rộng off-chain và mô hình kinh tế khích lệ để xây dựng các Dapps tương tác tần suất cao nhanh chóng, dễ sử dụng, chi phí thấp và an toàn, như nền tảng thể thao điện tử.

Celer Network dựa trên khung mở rộng off-chain được triển khai trên Ethereum bao gồm ba lớp:

  • cChannel: Bộ công cụ kênh trạng thái tổng quát và sidechain
  • cRoute: off-chain thanh toán định tuyến
  • cOS: Độ sâu ứng dụng phát triển khung và môi trường chạy off-chain

Thời gian:

  • Thành lập năm 2018
  • Tháng 3 năm 2019, token $CELR được phát hành
  • Ra mắt trên mạng chính Ethereum vào tháng 7 năm 2019, phát hành mạng Kênh Trạng Thái Tổng Quát đầu tiên trên thế giới

Phát triển sinh thái: Khi hệ sinh thái blockchain phát triển theo hướng đa chuỗi, Celer Network đã mở rộng công nghệ cốt lõi, chuyển đổi thành nền tảng mở rộng L2 hỗ trợ đa chuỗi, ra mắt giao thức DeFi Layer2.finance, giao thức thông tin liên chuỗi Celer IM và cầu nối tài sản cBridge. cBridge đã hỗ trợ 139 loại token và 38 chuỗi.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn từ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.1.6 So sánh ứng dụng

Mạng lưới ánh sáng Bitcoin:

  • Tập trung vào thanh toán vi mô bằng Bitcoin
  • Phát triển sinh thái tốt, ứng dụng rộng rãi

Mạng điện báo Ethereum:

  • Hỗ trợ thanh toán bằng token ERC20
  • Phát triển chậm, tỷ lệ áp dụng thấp

Celer Network:

  • Hỗ trợ các trường hợp ứng dụng phức tạp hơn
  • Chuyển đổi thành nền tảng tổng hợp mở rộng L2 đa chuỗi

3.2 Chuỗi phụ

3.2.1 Tóm tắt

Khái niệm sidechain lần đầu tiên được đưa ra vào năm 2012, nhằm tăng tốc giao dịch Bitcoin.

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.
  • Phần thưởng
  • 3
  • Chia sẻ
Bình luận
0/400
MelonFieldvip
· 1giờ trước
Bộ ba tàn ác lại đến rồi~
Xem bản gốcTrả lời0
TheMemefathervip
· 18giờ trước
Trò chơi này rất thú vị, ba chọn hai
Xem bản gốcTrả lời0
MEVSandwichMakervip
· 19giờ trước
Vấn đề tam giác này đã là một giai thoại cũ rồi, hãy chuyển sang plasma.
Xem bản gốcTrả lời0
Giao dịch tiền điện tử mọi lúc mọi nơi
qrCode
Quét để tải xuống ứng dụng Gate
Cộng đồng
Tiếng Việt
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)