Tầm nhìn tương lai của blockchain là phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng. Nhưng thường chỉ có thể thực hiện hai trong số đó, điều này được gọi là vấn đề tam giác không thể của blockchain. Trong nhiều năm, mọi người đã khám phá cách giải quyết vấn đề này, làm thế nào để tăng cường 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, là một trong những chủ đề nóng trong quá trình phát triển blockchain hiện nay.
Định nghĩa về tính phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng của blockchain:
Phi tập trung: bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào việc sản xuất và xác thực hệ thống blockchain, số lượng nút càng nhiều, 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, độ an toàn càng cao, chuỗi có thể chống lại một tỷ lệ lớn các cuộc tấn công từ người tham gia.
Khả năng mở rộng: khả năng của blockchain trong việc xử lý một lượng lớn giao dịch.
Sự chia tách lớn đầu tiên của mạng lưới Bitcoin bắt nguồn từ vấn đề mở rộng. Khi số lượng người dùng Bitcoin và khối lượng giao dịch gia tăng, mạng lưới với giới hạn mỗi khối là 1MB bắt đầu phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn; Bắt đầu từ năm 2015, cộng đồng Bitcoin đã có sự bất đồng về vấn đề mở rộng, một bên ủng hộ việc mở rộng kích thước khối, trong khi bên kia cho rằng nên sử dụng giải pháp Segwit để tối ưu hóa cấu trúc chuỗi chính. Vào ngày 1 tháng 8 năm 2017, bên ủng hộ việc mở rộng kích thước khối đã tự chạy một khách hàng mới, dẫn đến sự chia tách lớn đầu tiên trong lịch sử Bitcoin, tạo ra đồng tiền mới BCH.
Tương tự, mạng lưới Ethereum cũng chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để bảo đảm an ninh mạng và tính phi tập trung. Mặc dù không giới hạn kích thước khối như mạng Bitcoin, nhưng đã gián tiếp đặt ra giới hạn cho phí nhiên liệu mà một khối đơn có thể chứa, mục đích đều là để thực hiện Trustless Consensus và đảm bảo sự phân phối rộng rãi của các nút.
Từ CryptoKitties năm 2017, mùa hè DeFi, cho đến sự trỗi dậy của các ứng dụng trên chuỗi như GameFi và NFT, nhu cầu về thông lượng trên thị trường ngày càng tăng, nhưng ngay cả Ethereum với khả năng Turing hoàn chỉnh cũng chỉ xử lý được 15-45 giao dịch mỗi giây (TPS), dẫn đến chi phí giao dịch tăng, thời gian thanh toán kéo dài, hầu hết các Dapps khó có thể chịu đựng chi phí vận hành, toàn bộ mạng trở nên chậm chạp và đắt đỏ đối với người dùng, vấn đề mở rộng blockchain cần được giải quyết khẩn cấp. Giải pháp mở rộng lý tưởng là: tăng tốc độ giao dịch và thông lượng của mạng blockchain càng nhiều càng tốt mà không hy sinh tính phi tập trung và an toàn.
2. Các loại phương án mở rộng
Theo tiêu chuẩn "Có thay đổi một lớp mạng chính hay không", có thể chia các phương án mở rộng 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 thông qua việc thay đổi một lớp giao thức mạng chính, hiện tại giải pháp chính là phân mảnh.
Mở rộng trên chuỗi có nhiều phương án, bài viết này không đề cập chi tiết, chỉ liệt kê ngắn gọn hai phương án:
Giải pháp một là mở rộng không gian khối, tức là tăng số lượng giao dịch được đóng gói trong mỗi khối, nhưng sẽ nâng cao yêu cầu đối với thiết bị nút hiệu suất cao, tăng ngưỡng gia nhập nút, giảm mức độ "phi tập trung".
Giải pháp thứ hai là phân đoạn, chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, không còn là mỗi nút tham gia vào tất cả các ghi chép, mà là các phân đoạn khác nhau tức là các nút khác nhau chịu trách nhiệm cho các ghi chép khác nhau, tính toán song song có thể xử lý nhiều giao dịch cùng một lúc; điều này có thể giảm áp lực tính toán của các nút và ngưỡng gia nhập, nâng cao tốc độ xử lý giao dịch và mức độ phi tập trung; nhưng có nghĩa là sức mạnh tính toán toàn mạng sẽ bị phân tán, sẽ làm giảm "an toàn" của toàn bộ mạng.
Thay đổi mã của giao thức mạng chính ở một lớp có thể gây ra những tác động tiêu cực khó lường, bất kỳ lỗ hổng bảo mật nhỏ nào ở tầng dưới đều có thể đe dọa nghiêm trọng đến an ninh của toàn bộ mạng, mạng có thể buộc phải phân tách hoặc ngừng sửa chữa nâng cấp.
2.2 off-chain mở rộng
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính một lớp hiện có.
Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:
Layer2:
Kênh trạng thái
Plasma
Rollups
Optimistic Rollups
ZK Rollups
Khác:
Sidechains
Validium
3. Giải pháp mở rộng off-chain
3.1 Kênh trạng thái
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, việc tương tác giữa người dùng được thực hiện off-chain, từ đó giảm thời gian và chi phí giao dịch, đạt được số lần giao dịch không bị hạn chế.
Kênh trạng thái là một giao thức P2P đơn giản, phù hợp cho "các ứng dụng dựa trên lượt", chẳng hạn như trò chơi cờ vua hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi một hợp đồng thông minh đa chữ ký chạy trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác nhận cập nhật trạng thái và phân xử các tranh chấp giữa các bên tham gia ( dựa trên chứng cứ gian lận có chữ ký và thời gian ). Sau khi các bên tham gia triển khai hợp đồng trên mạng, họ gửi tiền và khóa lại, sau khi cả hai bên ký xác nhận, kênh chính thức được mở. Kênh cho phép các giao dịch miễn phí không giới hạn giữa các bên tham gia off-chain ( miễn là giá trị ròng chuyển nhượng không vượt quá tổng số token đã gửi vào ). Các bên tham gia lần lượt gửi cập nhật trạng thái cho nhau và chờ ký xác nhận từ bên kia. Khi bên kia ký xác nhận, cập nhật trạng thái này sẽ được coi là hoàn thành. Trong trường hợp bình thường, các cập nhật trạng thái được cả hai bên đồng ý sẽ không được tải lên mạng chính, chỉ khi có tranh chấp hoặc đóng kênh thì mới phụ thuộc vào xác nhận của mạng chính. 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 mọi người ký phê duyệt, thì sẽ được thực hiện ngay lập tức trên chuỗi, tức là hợp đồng sẽ phân phối số tiền đã khóa còn lại theo số dư của mỗi bên tham gia trong trạng thái cuối cùng của kênh; nếu các bên tham gia khác chưa ký phê duyệt, thì tất cả mọi người phải chờ cho "thời gian thách thức" kết thúc mới có thể nhận được số tiền còn lại.
Tóm lại, giải pháp 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.
3.1.2 Thời gian
2015/02, Joseph Poon và Thaddeus Dryja phát hành bản nháp trắng cho mạng lưới Lightning.
Tháng 11 năm 2015, Jeff Coleman lần đầu tiên hệ thống tóm tắt khái niệm State Channel, đề xuất rằng Payment Channel của Bitcoin là một trường hợp con trong khái niệm State Channel.
2016/01, Joseph Poon và Thaddeus Dryja chính thức công bố tài liệu trắng "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" đề xuất giải pháp mở rộng mạng lưới Bitcoin Payment Channel ( kênh thanh toán ), giải pháp này chỉ được sử dụng để xử lý các giao dịch thanh toán trên mạng Bitcoin.
2017/11, tiêu chuẩn thiết kế State Channel đầu tiên dựa trên khung Payment Channel có tên là Sprites đã được đưa ra.
2018/06, Counterfactual đã đưa ra thiết kế Chiến kênh Tổng quát chi tiết, đây là thiết kế đầu tiên hoàn toàn liên quan đến kênh trạng thái.
2018/10, bài viết Generalised State Channel Networks đã đề xuất khái niệm State Channel Networks và Virtual Channels.
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 đã mở rộng khái niệm Watchtowers để giải quyết vấn đề tất cả người tham gia cần phải trực tuyến liên tục.
2020/03, Hydra đề xuất Kênh Isomorphic Nhanh.
3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật
Quy trình làm việc truyền thống trên chuỗi: Alice và Bob tương tác với hợp đồng thông minh được triển khai trên mạng chính, người dùng thay đổi trạng thái hợp đồng thông minh bằng cách gửi giao dịch lên chuỗi. Nhược điểm là sẽ gây ra vấn đề về thời gian và chi phí đã thảo luận trước đó.
Quy trình làm việc chung mà hầu hết các giao thức kênh trạng thái tuân theo: Trong trường hợp lạc quan, Alice và Bob cần thực hiện các thao tác giống như trước đây, nhưng lần này sử dụng kênh trạng thái, mà không tương tác với hợp đồng trên chuỗi.
Bước đầu tiên, Alice và Bob chuyển tiền từ EOA cá nhân của họ vào địa chỉ hợp đồng trên chuỗi, số tiền này được khóa trong hợp đồng cho đến khi kênh đóng lại và được trả lại cho người dùng; sau khi hai người ký xác nhận, kênh trạng thái giữa hai người chính thức được mở.
Bước thứ hai, Alice và Bob có thể thực hiện giao dịch không giới hạn trên off-chain qua kênh này, các bên tham gia giao tiếp với nhau thông qua tin nhắn chữ ký mã hóa ( thay vì giao tiếp với mạng blockchain ). Cả hai người dùng đều cần ký tên cho mỗi giao dịch để ngăn chặn hành vi gian lận chi tiêu gấp đôi. Thông qua những tin nhắn này, họ đề xuất cập nhật trạng thái tài khoản của mình và chấp nhận các cập nhật trạng thái do đối phương đề xuất.
Bước ba, nếu Alice muốn đóng kênh và kết thúc giao dịch với Bob, Alice cần gửi trạng thái cuối cùng của tài khoản mình cho hợp đồng. Nếu Bob ký xác nhận, hợp đồng sẽ dựa trên trạng thái cuối cùng để giải phóng số tiền đã bị khóa và trả lại cho người dùng tương ứng. Nếu Bob không phản hồi ký xác nhận, hợp đồng sẽ giải phóng số tiền đã bị khóa và trả lại cho người dùng tương ứng sau khi kết thúc thời gian thách thức.
Quy trình làm việc của kênh trạng thái trong trường hợp bi quan: ban đầu, hai người tham gia gửi tiền vào, sau đó bắt đầu trao đổi cập nhật trạng thái. Giả sử vào một thời điểm nào đó, Bob không phản hồi lại chữ ký cập nhật trạng thái mà Alice gửi đến trong vòng, lúc này, Alice có thể khởi xướng thách thức bằng cách gửi trạng thái hợp lệ cuối cùng của mình cho hợp đồng, trạng thái hợp lệ này cũng bao gồm chữ ký trước đó của Bob, từ đó chứng minh giao dịch cuối cùng đã được Bob phê duyệt, trạng thái cuối cùng đã được Bob xác nhận. Sau đó, hợp đồng cho phép Bob phản hồi trong một khoảng thời gian bằng cách gửi trạng thái tiếp theo cho hợp đồng; nếu Bob phản hồi, thì hai người có thể tiếp tục giao dịch trong kênh trạng thái; nếu Bob không phản hồi trong khoảng thời gian đó, thì hợp đồng tự động đóng kênh trạng thái và trả lại tiền cho Alice.
3.1.4 Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Xác nhận giao dịch ngay lập tức
Phí giao dịch cực thấp
Khả năng mở rộng tốt, lý thuyết là không giới hạn TPS
Độ sâu tốt, chỉ có trạng thái cuối cùng được đưa lên chuỗi
Cập nhật trạng thái linh hoạt
Nhược điểm:
Cần khóa vốn trước
Người tham gia cần giám sát trực tuyến liên tục
Cần chờ thời gian thách thức khi kênh bị đóng
Thiết lập kênh đa phương phức tạp
Không áp dụng cho việc chuyển giao giá trị quy mô lớn
3.1.5 Ứng dụng
Mạng lưới ánh sáng Bitcoin:
Tổng quan:
Mạng lưới ánh sáng là kênh thanh toán nhỏ trên mạng Bitcoin, quá trình phát triển công nghệ tổng thể trải qua: xây dựng kênh thanh toán một chiều bằng cách ký đa chữ ký 2/2, sau khi thêm RSMC có thể xây dựng kênh thanh toán hai chiều, sau đó thêm HTLC có thể kết nối kênh thanh toán mở rộng đến thanh toán nhiều người, cuối cùng xây dựng mạng thanh toán tức là mạng lưới ánh sáng. Thông qua kênh thanh toán nhỏ off-chain, sau đó nhờ vào người trung gian tạo thành mạng giao dịch, có thể giải quyết vấn đề mở rộng mạng Bitcoin. Việc sử dụng mạng lưới ánh sáng tuân theo quy trình "gửi tiền ( thiết lập kênh ) → giao dịch mạng lưới ánh sáng ( cập nhật trạng thái kênh ) → hoàn trả/giải quyết ( kết thúc kênh )"; lý thuyết có thể xử lý một triệu giao dịch mỗi giây.
Thời gian:
Tháng 2 năm 2015, Joseph Poon và Thaddeus Dryja đã phát hành bản nháp white paper về mạng Lightning.
Phiên bản chính thức của sách trắng đã được phát hành vào tháng 1 năm 2016 và thành lập Lightning Labs
Ngày 15 tháng 3 năm 2018, Lightning Labs phát hành phiên bản chính thức đầu tiên của mạng Lightning, Lightning Network Daemon (LND) phiên bản 0.4
Đầu năm 2021, dung lượng công cộng của mạng lưới Lightning (TVL) khoảng 40 triệu USD, khoảng 100.000 người dùng sử dụng.
Tháng 6 năm 2021, El Salvador tuyên bố áp dụng Bitcoin làm tiền tệ hợp pháp, tháng 9 phát hành ví Chivo dựa trên mạng Lightning.
Năm 2022, Cash App và 26 sàn giao dịch tiền điện tử bao gồm OKX, Kraken, Bitfinex đã công bố hỗ trợ mạng lưới ánh sáng, cho phép nạp rút BTC và chuyển khoản ngay lập tức với chi phí thấp.
Tháng 10 năm 2022, Lightning Labs phát hành giao thức mới Taro protocol(alpha phiên bản) dựa trên Taproot, hiện đang thử nghiệm trên mạng thử nghiệm, trong tương lai sẽ có thể được sử dụng để đúc, gửi và nhận tài sản trên mạng Bitcoin, và thực hiện các giao dịch tức thì, quy mô lớn và phí thấp thông qua mạng Lightning.
Ngày 23 tháng 11 năm 2022, theo 1ml.com, mạng lưới Lightning có tổng cộng 76,236 kênh thanh toán, số tiền trong kênh là 5049 $BTC($81.8M)
Phát triển sinh thái:
Hệ sinh thái mạng lưới BTC từ dưới lên trên lần lượt là: mạng BTC nền tảng -- cơ sở hạ tầng cốt lõi -- các Dapps khác nhau.
Cơ sở hạ tầng cốt lõi bao gồm:
Giải pháp mạng ánh sáng: cá nhân và doanh nghiệp có thể chạy, kết nối đến
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.
Phân tích độ sâu về giải pháp mở rộng off-chain: Từ State Channels đến Lighting Network
Phân tích sâu về mở rộng off-chain
1. Sự cần thiết của việc mở rộng
Tầm nhìn tương lai của blockchain là phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng. Nhưng thường chỉ có thể thực hiện hai trong số đó, điều này được gọi là vấn đề tam giác không thể của blockchain. Trong nhiều năm, mọi người đã khám phá cách giải quyết vấn đề này, làm thế nào để tăng cường 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, là một trong những chủ đề nóng trong quá trình phát triển blockchain hiện nay.
Định nghĩa về tính phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng của blockchain:
Phi tập trung: bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào việc sản xuất và xác thực hệ thống blockchain, số lượng nút càng nhiều, 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, độ an toàn càng cao, chuỗi có thể chống lại một tỷ lệ lớn các cuộc tấn công từ người tham gia.
Khả năng mở rộng: khả năng của blockchain trong việc xử lý một lượng lớn giao dịch.
Sự chia tách lớn đầu tiên của mạng lưới Bitcoin bắt nguồn từ vấn đề mở rộng. Khi số lượng người dùng Bitcoin và khối lượng giao dịch gia tăng, mạng lưới với giới hạn mỗi khối là 1MB bắt đầu phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn; Bắt đầu từ năm 2015, cộng đồng Bitcoin đã có sự bất đồng về vấn đề mở rộng, một bên ủng hộ việc mở rộng kích thước khối, trong khi bên kia cho rằng nên sử dụng giải pháp Segwit để tối ưu hóa cấu trúc chuỗi chính. Vào ngày 1 tháng 8 năm 2017, bên ủng hộ việc mở rộng kích thước khối đã tự chạy một khách hàng mới, dẫn đến sự chia tách lớn đầu tiên trong lịch sử Bitcoin, tạo ra đồng tiền mới BCH.
Tương tự, mạng lưới Ethereum cũng chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để bảo đảm an ninh mạng và tính phi tập trung. Mặc dù không giới hạn kích thước khối như mạng Bitcoin, nhưng đã gián tiếp đặt ra giới hạn cho phí nhiên liệu mà một khối đơn có thể chứa, mục đích đều là để thực hiện Trustless Consensus và đảm bảo sự phân phối rộng rãi của các nút.
Từ CryptoKitties năm 2017, mùa hè DeFi, cho đến sự trỗi dậy của các ứng dụng trên chuỗi như GameFi và NFT, nhu cầu về thông lượng trên thị trường ngày càng tăng, nhưng ngay cả Ethereum với khả năng Turing hoàn chỉnh cũng chỉ xử lý được 15-45 giao dịch mỗi giây (TPS), dẫn đến chi phí giao dịch tăng, thời gian thanh toán kéo dài, hầu hết các Dapps khó có thể chịu đựng chi phí vận hành, toàn bộ mạng trở nên chậm chạp và đắt đỏ đối với người dùng, vấn đề mở rộng blockchain cần được giải quyết khẩn cấp. Giải pháp mở rộng lý tưởng là: tăng tốc độ giao dịch và thông lượng của mạng blockchain càng nhiều càng tốt mà không hy sinh tính phi tập trung và an toàn.
2. Các loại phương án mở rộng
Theo tiêu chuẩn "Có thay đổi một lớp mạng chính hay không", có thể chia các phương án mở rộng 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 thông qua việc thay đổi một lớp giao thức mạng chính, hiện tại giải pháp chính là phân mảnh.
Mở rộng trên chuỗi có nhiều phương án, bài viết này không đề cập chi tiết, chỉ liệt kê ngắn gọn hai phương án:
Giải pháp một là mở rộng không gian khối, tức là tăng số lượng giao dịch được đóng gói trong mỗi khối, nhưng sẽ nâng cao yêu cầu đối với thiết bị nút hiệu suất cao, tăng ngưỡng gia nhập nút, giảm mức độ "phi tập trung".
Giải pháp thứ hai là phân đoạn, chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, không còn là mỗi nút tham gia vào tất cả các ghi chép, mà là các phân đoạn khác nhau tức là các nút khác nhau chịu trách nhiệm cho các ghi chép khác nhau, tính toán song song có thể xử lý nhiều giao dịch cùng một lúc; điều này có thể giảm áp lực tính toán của các nút và ngưỡng gia nhập, nâng cao tốc độ xử lý giao dịch và mức độ phi tập trung; nhưng có nghĩa là sức mạnh tính toán toàn mạng sẽ bị phân tán, sẽ làm giảm "an toàn" của toàn bộ mạng.
Thay đổi mã của giao thức mạng chính ở một lớp có thể gây ra những tác động tiêu cực khó lường, bất kỳ lỗ hổng bảo mật nhỏ nào ở tầng dưới đều có thể đe dọa nghiêm trọng đến an ninh của toàn bộ mạng, mạng có thể buộc phải phân tách hoặc ngừng sửa chữa nâng cấp.
2.2 off-chain mở rộng
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính một lớp hiện có.
Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:
Layer2:
Khác:
3. Giải pháp mở rộng off-chain
3.1 Kênh trạng thái
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, việc tương tác giữa người dùng được thực hiện off-chain, từ đó giảm thời gian và chi phí giao dịch, đạt được số lần giao dịch không bị hạn chế.
Kênh trạng thái là một giao thức P2P đơn giản, phù hợp cho "các ứng dụng dựa trên lượt", chẳng hạn như trò chơi cờ vua hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi một hợp đồng thông minh đa chữ ký chạy trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác nhận cập nhật trạng thái và phân xử các tranh chấp giữa các bên tham gia ( dựa trên chứng cứ gian lận có chữ ký và thời gian ). Sau khi các bên tham gia triển khai hợp đồng trên mạng, họ gửi tiền và khóa lại, sau khi cả hai bên ký xác nhận, kênh chính thức được mở. Kênh cho phép các giao dịch miễn phí không giới hạn giữa các bên tham gia off-chain ( miễn là giá trị ròng chuyển nhượng không vượt quá tổng số token đã gửi vào ). Các bên tham gia lần lượt gửi cập nhật trạng thái cho nhau và chờ ký xác nhận từ bên kia. Khi bên kia ký xác nhận, cập nhật trạng thái này sẽ được coi là hoàn thành. Trong trường hợp bình thường, các cập nhật trạng thái được cả hai bên đồng ý sẽ không được tải lên mạng chính, chỉ khi có tranh chấp hoặc đóng kênh thì mới phụ thuộc vào xác nhận của mạng chính. 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 mọi người ký phê duyệt, thì sẽ được thực hiện ngay lập tức trên chuỗi, tức là hợp đồng sẽ phân phối số tiền đã khóa còn lại theo số dư của mỗi bên tham gia trong trạng thái cuối cùng của kênh; nếu các bên tham gia khác chưa ký phê duyệt, thì tất cả mọi người phải chờ cho "thời gian thách thức" kết thúc mới có thể nhận được số tiền còn lại.
Tóm lại, giải pháp 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.
3.1.2 Thời gian
2015/02, Joseph Poon và Thaddeus Dryja phát hành bản nháp trắng cho mạng lưới Lightning.
Tháng 11 năm 2015, Jeff Coleman lần đầu tiên hệ thống tóm tắt khái niệm State Channel, đề xuất rằng Payment Channel của Bitcoin là một trường hợp con trong khái niệm State Channel.
2016/01, Joseph Poon và Thaddeus Dryja chính thức công bố tài liệu trắng "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" đề xuất giải pháp mở rộng mạng lưới Bitcoin Payment Channel ( kênh thanh toán ), giải pháp này chỉ được sử dụng để xử lý các giao dịch thanh toán trên mạng Bitcoin.
2017/11, tiêu chuẩn thiết kế State Channel đầu tiên dựa trên khung Payment Channel có tên là Sprites đã được đưa ra.
2018/06, Counterfactual đã đưa ra thiết kế Chiến kênh Tổng quát chi tiết, đây là thiết kế đầu tiên hoàn toàn liên quan đến kênh trạng thái.
2018/10, bài viết Generalised State Channel Networks đã đề xuất khái niệm State Channel Networks và Virtual Channels.
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 đã mở rộng khái niệm Watchtowers để giải quyết vấn đề tất cả người tham gia cần phải trực tuyến liên tục.
2020/03, Hydra đề xuất Kênh Isomorphic Nhanh.
3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật
Quy trình làm việc truyền thống trên chuỗi: Alice và Bob tương tác với hợp đồng thông minh được triển khai trên mạng chính, người dùng thay đổi trạng thái hợp đồng thông minh bằng cách gửi giao dịch lên chuỗi. Nhược điểm là sẽ gây ra vấn đề về thời gian và chi phí đã thảo luận trước đó.
Quy trình làm việc chung mà hầu hết các giao thức kênh trạng thái tuân theo: Trong trường hợp lạc quan, Alice và Bob cần thực hiện các thao tác giống như trước đây, nhưng lần này sử dụng kênh trạng thái, mà không tương tác với hợp đồng trên chuỗi.
Bước đầu tiên, Alice và Bob chuyển tiền từ EOA cá nhân của họ vào địa chỉ hợp đồng trên chuỗi, số tiền này được khóa trong hợp đồng cho đến khi kênh đóng lại và được trả lại cho người dùng; sau khi hai người ký xác nhận, kênh trạng thái giữa hai người chính thức được mở.
Bước thứ hai, Alice và Bob có thể thực hiện giao dịch không giới hạn trên off-chain qua kênh này, các bên tham gia giao tiếp với nhau thông qua tin nhắn chữ ký mã hóa ( thay vì giao tiếp với mạng blockchain ). Cả hai người dùng đều cần ký tên cho mỗi giao dịch để ngăn chặn hành vi gian lận chi tiêu gấp đôi. Thông qua những tin nhắn này, họ đề xuất cập nhật trạng thái tài khoản của mình và chấp nhận các cập nhật trạng thái do đối phương đề xuất.
Bước ba, nếu Alice muốn đóng kênh và kết thúc giao dịch với Bob, Alice cần gửi trạng thái cuối cùng của tài khoản mình cho hợp đồng. Nếu Bob ký xác nhận, hợp đồng sẽ dựa trên trạng thái cuối cùng để giải phóng số tiền đã bị khóa và trả lại cho người dùng tương ứng. Nếu Bob không phản hồi ký xác nhận, hợp đồng sẽ giải phóng số tiền đã bị khóa và trả lại cho người dùng tương ứng sau khi kết thúc thời gian thách thức.
Quy trình làm việc của kênh trạng thái trong trường hợp bi quan: ban đầu, hai người tham gia gửi tiền vào, sau đó bắt đầu trao đổi cập nhật trạng thái. Giả sử vào một thời điểm nào đó, Bob không phản hồi lại chữ ký cập nhật trạng thái mà Alice gửi đến trong vòng, lúc này, Alice có thể khởi xướng thách thức bằng cách gửi trạng thái hợp lệ cuối cùng của mình cho hợp đồng, trạng thái hợp lệ này cũng bao gồm chữ ký trước đó của Bob, từ đó chứng minh giao dịch cuối cùng đã được Bob phê duyệt, trạng thái cuối cùng đã được Bob xác nhận. Sau đó, hợp đồng cho phép Bob phản hồi trong một khoảng thời gian bằng cách gửi trạng thái tiếp theo cho hợp đồng; nếu Bob phản hồi, thì hai người có thể tiếp tục giao dịch trong kênh trạng thái; nếu Bob không phản hồi trong khoảng thời gian đó, thì hợp đồng tự động đóng kênh trạng thái và trả lại tiền cho Alice.
3.1.4 Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Nhược điểm:
3.1.5 Ứng dụng
Mạng lưới ánh sáng Bitcoin:
Tổng quan: Mạng lưới ánh sáng là kênh thanh toán nhỏ trên mạng Bitcoin, quá trình phát triển công nghệ tổng thể trải qua: xây dựng kênh thanh toán một chiều bằng cách ký đa chữ ký 2/2, sau khi thêm RSMC có thể xây dựng kênh thanh toán hai chiều, sau đó thêm HTLC có thể kết nối kênh thanh toán mở rộng đến thanh toán nhiều người, cuối cùng xây dựng mạng thanh toán tức là mạng lưới ánh sáng. Thông qua kênh thanh toán nhỏ off-chain, sau đó nhờ vào người trung gian tạo thành mạng giao dịch, có thể giải quyết vấn đề mở rộng mạng Bitcoin. Việc sử dụng mạng lưới ánh sáng tuân theo quy trình "gửi tiền ( thiết lập kênh ) → giao dịch mạng lưới ánh sáng ( cập nhật trạng thái kênh ) → hoàn trả/giải quyết ( kết thúc kênh )"; lý thuyết có thể xử lý một triệu giao dịch mỗi giây.
Thời gian:
Phát triển sinh thái: Hệ sinh thái mạng lưới BTC từ dưới lên trên lần lượt là: mạng BTC nền tảng -- cơ sở hạ tầng cốt lõi -- các Dapps khác nhau.
Cơ sở hạ tầng cốt lõi bao gồm: