Глубокий анализ вне блокчейна решения по расширению: от State Channels до Сеть Lighting 

Глубина анализа вне блокчейна

1. Необходимость расширения

Будущее блокчейна видится в децентрализации, безопасности и масштабируемости. Но обычно можно реализовать только два из этих трех аспектов, что называется "невозможной тройкой" блокчейна. На протяжении многих лет люди искали 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 в процессе развития блокчейна.

Определение децентрализованности, безопасности и масштабируемости блокчейна:

  • Децентрализация: любой может стать узлом и участвовать в производстве и верификации системы блокчейн, чем больше узлов, тем выше степень децентрализации, что обеспечивает защиту сети от контроля небольшой группы.

  • Безопасность: чем выше затраты на получение контроля над блокчейн-системой, тем выше безопасность, и цепочка может противостоять атакам большого числа участников.

  • Масштабируемость: способность блокчейна обрабатывать большое количество транзакций.

Первая значительная хардфорк сети Биткойн возникла из-за проблемы масштабирования. С увеличением числа пользователей Биткойна и объемов транзакций сеть с лимитом в 1 МБ на блок начала испытывать заторы; с 2015 года в сообществе Биткойна существовали разногласия по вопросу масштабирования: одна сторона поддерживала увеличение размера блока, в то время как другая считала, что следует использовать решение Segwit для оптимизации структуры основной цепи. 1 августа 2017 года, одна сторона, поддерживающая увеличение блока, самостоятельно запустила новый клиент, что привело к первой значительной хардфорку в истории Биткойна и возникновению нового криптовалюты BCH.

Аналогично, сеть Эфириума также выбрала пожертвовать частью своей масштабируемости для обеспечения безопасности сети и децентрализации. Хотя она не ограничивает размер блока, как это делает сеть Биткойна, но косвенно устанавливает верхний предел на комиссию за газ для одного блока, целью чего является достижение бездоверительного консенсуса и обеспечение широкого распределения узлов.

С 2017 года, начиная с CryptoKitties, летнего DeFi, а затем с появлением GameFi и NFT, спрос на пропускную способность на рынке постоянно растет, но даже у полностью функционального Эфириума в секунду можно обработать только 15-45 транзакций (TPS), что приводит к увеличению стоимости транзакций и увеличению времени расчета. Большинству Dapps трудно справляться с операционными расходами, и вся сеть становится медленной и дорогой для пользователей, проблема масштабируемости блокчейна требует решения. Идеальное решение для масштабирования: максимально увеличить скорость транзакций и пропускную способность сети блокчейна без ущерба для децентрализации и безопасности.

! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети

2. Категории решений по масштабированию

Согласно критерию "изменится ли уровень основной сети", решения по масштабированию можно разделить на две большие категории: масштабирование на блокчейне и вне блокчейна.

2.1 Масштабирование в блокчейне

Основная концепция: решение, достигающее эффекта масштабирования за счет изменения уровня протокола основной сети, в настоящее время основное решение — это шардирование.

Существует несколько решений для масштабирования в цепочке, в этой статье не будет подробно обсуждаться, кратко перечислены два из них:

  • План один заключается в расширении блок-пространства, т.е. увеличении количества транзакций, упакованных в каждый блок, но это повысит требования к оборудованию высокопроизводительных узлов, увеличит порог вхождения для узлов и снизит уровень "децентрализации".

  • Второй вариант – шардирование, которое делит реестр блокчейна на несколько частей, и теперь не каждый узел участвует в учете всех записей, а разные шардированные узлы отвечают за различные записи, параллельные вычисления могут одновременно обрабатывать несколько транзакций; это может снизить нагрузку на вычисления узлов и порог входа, повысить скорость обработки транзакций и уровень децентрализации; но это означает, что вычислительная мощность всей сети распределяется, что может снизить "безопасность" всей сети.

Изменение кода основного сетевого протокола может привести к непредсказуемым негативным последствиям; любые мелкие уязвимости безопасности на нижнем уровне могут серьезно угрожать безопасности всей сети, и сеть может быть вынуждена провести форк или прервать обновление.

2.2 вне блокчейна расширение

Основная концепция: решение по масштабированию, которое не изменяет существующий протокол основной сети первого уровня.

вне блокчейна расширения решения можно дополнительно разделить на Layer2 и другие решения:

Слой 2:

  • Государственные каналы
  • Плазма
  • Роллапсы
    • Оптимистичные роллапсы
    • ZK Роллапы

Другие:

  • Сайдчейны
  • Валидиум

! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети

3. Вне блокчейна расширение схемы

3.1 Государственные каналы

3.1.1 Обзор

Состояние канала предполагает, что пользователям необходимо взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или разрешении споров, а взаимодействие между пользователями происходит вне блокчейна, что позволяет сократить время и стоимость транзакций, а также реализовать неограниченное количество транзакций.

Статус-канал — это простой P2P-протокол, подходящий для "основанных на раундах приложений", таких как игра в шахматы для двоих. Каждый канал управляется мультиподписным смарт-контрактом, работающим в основной сети, который контролирует активы, внесенные в канал, проверяет обновления статуса и разрешает споры между участниками ( на основе доказательства мошенничества с подписями и временными метками ). После развертывания контракта в сети участники вносят средства и блокируют их; после подписания обеими сторонами, канал официально открывается. Канал позволяет участникам осуществлять неограниченное количество бесплатных транзакций вне блокчейна (, при условии, что чистая стоимость перевода не превышает общую сумму внесенных токенов ). Участники по очереди отправляют обновления статуса друг другу, ожидая подтверждения подписи от другой стороны. Как только другая сторона подтверждает подпись, это обновление статуса считается завершенным. В обычных условиях обновления статуса, согласованные обеими сторонами, не загружаются в основную сеть; только в случае спора или закрытия канала будет зависеть от подтверждения основной сети. При закрытии канала любой участник может сделать запрос на транзакцию в основной сети; если все стороны единогласно одобрят подпись, то транзакция будет немедленно выполнена в цепочке, т.е. контракт распределяет оставшиеся заблокированные средства в соответствии с балансом каждого участника по окончательному состоянию канала; если другие участники не подписали одобрение, то всем придется ждать окончания "периода оспаривания", прежде чем они получат оставшиеся средства.

В целом, решение со статусными каналами может значительно уменьшить вычислительную нагрузку на основную сеть, повысить скорость транзакций и снизить их стоимость.

! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети

3.1.2 Временная линия

  • 2015/02, Джозеф Пун и Таддеус Дрия опубликовали проект белой книги сети молний.

  • В ноябре 2015 года Джефф Коулман впервые систематически изложил концепцию State Channel, предложив, что платежный канал Биткойна является подкатегорией концепции State Channel.

  • Январь 2016 года, Джозеф Пун и Таддеус Дрйя официально опубликовали белую книгу «Сеть Lightning Bitcoin: Масштабируемые мгновенные платежи вне блокчейна», предложившую решение для масштабирования сети биткойн — платежный канал (, этот план предназначен только для обработки переводов и платежей в сети биткойн.

  • Ноябрь 2017 года, первая спецификация проектирования State Channel на основе фреймворка Payment Channel, известная как Sprites, была предложена.

  • 2018/06, Counterfactual представил подробный дизайн Обобщенных Каналов Состояний, 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 каналов состояния была расширена до N-Party Channels, Nitro является первым протоколом, основанным на этой идее.

  • 2019/10, Pisa расширила концепцию Watchtowers, чтобы решить проблему постоянного онлайн-присутствия всех участников.

  • 2020/03, Hydra предложила Быстрые Изоморфные Каналы.

)# 3.1.3 Технические принципы

Традиционный рабочий процесс на блокчейне: Алиса и Боб взаимодействуют со смарт-контрактом, развернутым в основной сети, пользователи изменяют состояние смарт-контракта, отправляя транзакции на блокчейн. Недостатком является то, что это приводит к ранее обсужденным проблемам времени и затрат.

Общий рабочий процесс, который следует большинству протоколов каналов состояния: в оптимистичном случае Алиса и Боб должны выполнить те же операции, что и ранее, но на этот раз с использованием канала состояния, без взаимодействия с контрактом в блокчейне.

  • Первый шаг: Алиса и Боб переводят средства с личного EOA на адрес контракта, эти средства блокируются в контракте и возвращаются пользователю только после закрытия канала; после подтверждения подписей между ними статусный канал официально открыт.

  • Второй шаг, Alice и Bob 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 мошенничество с двойными расходами. Через эти сообщения они предлагают обновления состояния своих счетов и принимают обновления состояния, предложенные другой стороной.

  • На третьем шаге, если Алиса хочет закрыть канал и завершить сделку с Бобом, Алиса должна представить контракту окончательное состояние своего аккаунта. Если Боб подпишет и одобрит, контракт вернет заблокированные средства соответствующему пользователю на основе окончательного состояния. Если Боб не ответит на подпись, контракт вернет заблокированные средства соответствующему пользователю по истечении периода оспаривания.

Рабочий процесс канала состояния в пессимистическом случае: сначала два участника вносят средства, а затем начинают обмениваться обновлениями состояния. Предположим, что в какой-то момент времени Боб не отвечает на подпись обновления состояния, отправленную Элис в раунде, в этот момент Элис может инициировать вызов, подав в контракт свое последнее действительное состояние, которое также содержит подпись Боба, чтобы доказать, что последняя транзакция была одобрена Бобом, и последнее состояние было подтверждено Бобом. Затем контракт позволяет Бобу ответить в течение определенного времени, подав следующее состояние в контракт; если Боб отвечает, оба могут продолжить торговлю в канале состояния; если Боб не отвечает в этот период времени, контракт автоматически закрывает канал состояния и возвращает средства Элис.

! [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:

  • Мгновенное подтверждение сделки
  • Очень низкие торговые сборы
  • Хорошая масштабируемость, теоретически бесконечное TPS
  • Хорошая конфиденциальность, только конечное состояние вне блокчейна
  • Обновление состояния гибкое

Недостатки:

  • Необходимо заранее заблокировать средства
  • Участники должны постоянно находиться в режиме онлайн для мониторинга
  • Необходимо подождать период вызова, когда канал закрыт.
  • Создание многопользовательского канала сложно
  • Не подходит для массового перемещения ценностей

! [Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(

)# 3.1.5 Приложение

Биткойн-Лайтнинг Сеть:

Обзор: Сеть Lightning — это канал мелких платежей в сети Биткойн, который прошел через эволюцию технологии: построение одностороннего платежного канала с помощью 2/2 мультиподписей, добавление RSMC позволяет создать двусторонний платежный канал, затем добавление HTLC расширяет платежный канал до многосторонних платежей, в конечном итоге формируя платежную сеть, то есть сеть Lightning. Через вне блокчейна каналы мелких платежей, затем с помощью посредников формируется торговая сеть, что может решить проблему масштабирования сети Биткойн. Использование сети Lightning следует процессу "депозит ### создание канала ( → транзакция сети Lightning ) обновление состояния канала ( → возврат/расчет ) завершение канала ("; теоретически может обрабатывать миллион транзакций в секунду.

Временная линия:

  • В феврале 2015 года Джозеф Пун и Тадеуш Дрия опубликовали черновик белой книги сети Lightning.
  • В январе 2016 года была опубликована официальная версия белой книги и основана Lightning Labs
  • 15 марта 2018 года Lightning Labs выпустила первую версию основной сети Lightning Network Daemon )LND( 0.4.
  • В начале 2021 года публичная емкость сети Lightning )TVL( составляла около 40 миллионов долларов, около 100 тысяч пользователей использовали.
  • В июне 2021 года Сальвадор объявил о принятии биткойна в качестве законного платежного средства, в сентябре выпустил кошелек Chivo на основе сетевого протокола Lightning.
  • В 2022 году Cash App и 26 криптовалютных торговых платформ, включая OKX, Kraken и Bitfinex, объявили о поддержке сети Lightning, обеспечивая мгновенные и дешевые функции ввода-вывода и перевода BTC.
  • В октябре 2022 года Lightning Labs выпустила новую версию протокола Taro protocol) alpha на основе Taproot(, которая в настоящее время проходит тестирование в тестовой сети и в будущем будет использоваться для минтинга, отправки и получения активов в сети Биткойн, а также для выполнения мгновенных, объемных и низкозатратных транзакций через сеть Lightning.
  • 23 ноября 2022 года, согласно 1ml.com, в сети Lightning имеется 76 236 платежных каналов, средства в каналах составляют 5049 $BTC)$81.8M(

Экологическое развитие: Экосистема биткойн-лайтнинг сети строится сверху вниз следующим образом: базовая сеть BTC -- основная инфраструктура -- различные Dapps.

Основная инфраструктура включает в себя:

  • Решение для сети Lightning: физические и юридические лица могут запускать и подключаться к
BTC0.4%
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» .
  • Награда
  • 3
  • Поделиться
комментарий
0/400
LiquidationWatchervip
· 08-05 22:38
Layer2 очень хорош в использовании
Посмотреть ОригиналОтветить0
LiquidityWitchvip
· 08-05 22:29
Масштабирование — это вопрос, который стоит обсудить.
Посмотреть ОригиналОтветить0
SchrodingerGasvip
· 08-05 22:19
Треугольная арена кажется вечной
Посмотреть ОригиналОтветить0
  • Закрепить