Будущее блокчейна — это грандиозное видение: децентрализация, безопасность и масштабируемость. Но обычно блокчейн может реализовать только два из них, и 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 гарантии децентрализации и безопасности, то есть решение проблемы масштабирования 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 верификации 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 системой блокчейна, тем выше безопасность, и тогда цепочка может противостоять атакам со стороны большей доли участников.
Масштабируемость: способность блокчейна обрабатывать большое количество транзакций.
Первая значительная жесткая вилки в сети Биткойн возникла из-за проблемы расширения. С увеличением числа пользователей Биткойна и объема транзакций, сеть Биткойн с ограничением в 1 МБ на каждый блок начала сталкиваться с проблемами перегрузки; с 2015 года в сообществе Биткойна существовали разногласия по вопросу расширения: одна сторона, представленная Bitcoin ABC, поддерживала расширение блоков, в то время как другая сторона, представленная Bitcoin Core, считала, что следует использовать решение Segwit для оптимизации структуры основной цепи. 1 августа 2017 года клиентская система Bitcoin ABC, разработанная самостоятельно до 8 МБ, начала работать, что привело к появлению первой значительной жесткой вилки в истории Биткойна и, таким образом, к появлению новой криптовалюты BCH.
Таким образом, сеть Ethereum также выбрала пожертвовать частью своей масштабируемости для обеспечения безопасности и децентрализации сети; хотя сеть Ethereum не ограничивает объем транзакций, как это делает сеть Bitcoin, ограничивая размер блока, она фактически трансформировалась в установление предела на топливо, которое может вместить один блок, однако цель остается той же - реализовать Trustless Consensus и обеспечить широкое распределение узлов (, независимо от того, отменяется ли предел или повышается, это приведет к исключению множества мелких узлов, у которых недостаточно пропускной способности, памяти и вычислительных ресурсов ).
С 2017 года, начиная с CryptoKitties, через лето DeFi, а затем с ростом таких цепочных приложений, как GameFi и NFT, рынок испытывает постоянный рост потребности в пропускной способности. Однако даже самый мощный Ethereum может обрабатывать всего 15–45 транзакций в секунду ( TPS ), что приводит к постоянному увеличению затрат на транзакции, увеличению времени расчета, и большинство Dapps не могут покрыть операционные расходы. Вся сеть становится медленной и дорогой для пользователей, и проблему масштабируемости блокчейна необходимо решить. Идеальным решением по масштабированию будет: повысить скорость транзакций блокчейна ( более короткое время финализации ) и пропускную способность транзакций ( более высокий TPS ) без ущерба для децентрализации и безопасности.
Мы классифицируем схемы масштабирования на две большие категории: масштабирование на блокчейне и вне блокчейна, основываясь на критерии "изменение уровня основной сети".
2.1 Масштабирование на блокчейне
Основная концепция: решение, достигающее эффекта масштабирования путем изменения одного уровня протокола основной сети, в настоящее время основным вариантом является шarding.
Существует несколько решений для масштабирования в блокчейне, в этой статье они не будут подробно рассмотрены, ниже кратко перечислены два решения:
Первый вариант заключается в увеличении пространства блока, то есть в увеличении количества транзакций, упакованных в каждом блоке, но это повысит требования к оборудованию высокопроизводительных узлов, увеличит порог входа для узлов и снизит уровень "децентрализации".
Второй вариант – это шардирование, которое разделяет бухгалтерскую книгу блокчейна на несколько частей, при этом не каждый узел участвует в ведении всех записей, а различные шардированные узлы отвечают за разные записи, что позволяет параллельно обрабатывать несколько транзакций; это может снизить вычислительное давление на узлы и порог вхождения, а также повысить скорость обработки транзакций и степень децентрализации; однако это означает, что вычислительная мощность сети будет распределена, что снизит общую "безопасность" сети.
Изменение кода основного сетевого протокола может вызвать непредсказуемые негативные последствия, поскольку любое незначительное уязвимость в безопасности на нижнем уровне может серьезно угрожать безопасности всей сети, что может привести к необходимости форка или прерывания для исправления и обновления. Например, инцидент с инфляционной уязвимостью Zcash в 2018 году: код Zcash был изменен на основе кода версии Bitcoin 0.11.2, и в 2018 году один инженер обнаружил в его основном коде высокую уязвимость, которая позволяла неограниченно эмитировать токены. 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, которое не изменяет существующий протокол первого уровня основной сети.
вне блокчейна расширение можно дополнительно разделить на Layer2 и другие решения:
Layer2: создавая дополнительный уровень сети поверх основной сети, большая часть обработки транзакций и вычислений переносится на этот уровень для повышения пропускной способности транзакций и снижения затрат. Основные технологии включают каналы состояния, Plasma, Rollups и другие.
Другие решения: такие как независимые блокчейн-сети, такие как сайдчейны, для кроссчейнового взаимодействия с основной сетью.
Статус канала предполагает, что пользователи должны взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или разрешении споров в канале, а взаимодействие между пользователями происходит вне блокчейна, чтобы снизить временные и денежные расходы пользователей на транзакции и позволить неограниченное количество транзакций.
Статус-каналы — это простые P2P-протоколы, подходящие для "основанных на раундах приложений", например, для международной партии в шахматы между двумя игроками. Каждый канал управляется мульти-подписным 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 подписью и временной меткой ). После развертывания контракта в блокчейн-сети участники вносят средства и блокируют их, после чего, после подтверждения подписей обеих сторон, канал официально открывается. Канал позволяет участникам проводить неограниченное количество бесплатных транзакций вне блокчейна (, при условии, что их чистая стоимость перевода не превышает общей суммы внесенных токенов ). Участники по очереди отправляют обновления статуса друг другу и ждут подтверждения подписи от другой стороны. Как только другая сторона подтверждает подпись, это обновление статуса считается завершенным. В нормальных условиях обновления статуса, согласованные обеими сторонами, не загружаются в основную сеть; только в случае спора или закрытия канала основная сеть будет подтверждать их. В случае необходимости закрытия канала любой из участников может подать запрос на транзакцию в основной сети; если запрос на выход получает единогласное одобрение подписей, то выполняется на блокчейне немедленно, то есть смарт-контракт распределяет оставшиеся заблокированные средства в соответствии с балансом каждого участника на окончательном состоянии канала; если другие участники не подписали одобрение, всем необходимо дождаться окончания "периода вызова", чтобы получить оставшиеся средства.
Таким образом, схема канала состояния может значительно сократить вычислительные затраты основной сети, повысить скорость транзакций и снизить их стоимость.
2015/02, Джозеф Пун и Таддеус Дріджа опубликовали проект белой книги сети Lightning.
В ноябре 2015 года Джефф Коулман впервые систематически обобщил концепцию State Channel, предложив, что платежный канал биткойна является подкатегорией концепции State Channel.
2016/01, Joseph Poon и Thaddeus Dryja официально опубликовали белую книгу «Сеть Lightning для Bitcoin: Масштабируемые мгновенные платежи вне блокчейна», в которой представили решение по масштабированию сети Bitcoin - Payment Channel (, этот план используется только для обработки переводов на сети Bitcoin.
Ноябрь 2017 года, первая спецификация дизайна State Channel на основе рамки Payment Channel, Sprites, была предложена.
2018/06, Counterfactual предложил очень подробный дизайн Generalized State Channels, это первый полностью связанный с состоянием каналов проект.
В октябре 2018 года в статье «Обобщенные сети государственных каналов» были предложены понятия «Сети государственных каналов» и «Виртуальные каналы».
2019/02, концепция канала состояния расширилась на N-Party Channels, Nitro является первым протоколом, основанным на этой идее.
2019/10,Pisa для решения проблемы необходимости постоянного онлайна всех участников расширила концепцию Watchtowers.
! [Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(
)# 3.1.3 Технические принципы
Основной рабочий процесс статус-канала выглядит следующим образом:
Алиса и Боб вносят средства со своих личных EOA на адрес контракта в блокчейне, эти средства блокируются в контракте до тех пор, пока канал не будет закрыт, после чего остаток возвращается пользователю; после подтверждения подписей обоих, статус-канал между ними официально открывается.
Алиса и Боб теоретически могут проводить неограниченное количество сделок вне блокчейна через этот канал, участники обмениваются зашифрованными подписанными сообщениями ###, а не общаются с сетью блокчейна (. Оба пользователя должны подписывать каждую сделку, чтобы предотвратить мошенничество с двойными расходами. 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, Алисе нужно представить конечное состояние своего счета контракту. Если Боб подпишет одобрение, контракт вернет заблокированные средства соответствующему пользователю в соответствии с конечным состоянием. Если Боб не ответит с подписью, контракт вернет заблокированные средства соответствующему пользователю по истечении периода оспаривания.
Если Боб не отвечает на отправленную Элис подпись обновления состояния в своем раунде, Элис может инициировать вызов, подав контракту свое последнее действительное состояние, которое также включает предыдущую подпись Боба, тем самым доказывая, что последняя транзакция была одобрена Бобом и что финальное состояние было подтверждено Бобом. Затем контракт позволяет Бобу в течение определенного времени ответить, подав следующий статус в контракт; если Боб отвечает, оба могут продолжать торговать 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-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(
)# 3.1.4 Плюсы и минусы
Преимущества:
Мгновенность: сделки могут быть завершены сразу, без ожидания подтверждения блока
Приватность: только конечное состояние будет записано в блокчейн, промежуточные процессы не будут раскрыты
Масштабируемость: может поддерживать бесконечное количество вне блокчейна транзакций
Низкие затраты: вне блокчейна сделки практически не требуют комиссии
Недостатки:
Доступность: требуется, чтобы участники оставались в сети
Низкая эффективность использования средств: средства не могут быть использованы в период их блокировки
Сложность: определённый порог для разработчиков и пользователей
Ограничение ликвидности: ограниченные средства в канале
Ограниченная применимость: в основном подходит для сторон с частыми взаимодействиями.
! [Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp(
)# 3.1.5 Приложение
Биткойн-Лайтнинг сеть
Обзор:
Сеть Lightning является каналом малых платежей в сети Биткойн, ее общая технологическая эволюция включает: 2/2 многофакторная конструкция однонаправленного платежного канала, после добавления RSMC###Revocable Sequence Maturity Contract( возможно создание двунаправленного платежного канала, затем добавление HTLC)Hash Time Lock Contract( позволяет расширить платежные каналы для многопользовательских платежей, в конечном итоге создается платежная сеть, то есть сеть Lightning. Через вне блокчейна малые платежи.
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» .
9 Лайков
Награда
9
5
Поделиться
комментарий
0/400
BlockImposter
· 16ч назад
вне блокчейна交易 划个重点
Посмотреть ОригиналОтветить0
GasGasGasBro
· 16ч назад
Белый газ YYDS!
Посмотреть ОригиналОтветить0
DaoGovernanceOfficer
· 17ч назад
*вздыхает* еще одна поверхностная интерпретация трилеммы... эмпирически говоря, состояние канала провалилось именно из-за этих упрощенных концепций
Посмотреть ОригиналОтветить0
AirdropHunter007
· 17ч назад
Мусорные цепочки все говорят о расширении, лучше вообще не использовать цепочку.
Посмотреть ОригиналОтветить0
Ser_Liquidated
· 17ч назад
Не спрашивай, какие у меня есть способы, всё равно вне блокчейна всё зависит от вложений.
вне блокчейна расширение решений Глубина анализ: от состояния канала до Сеть Lighting
Глубина анализа расширения вне блокчейна
1. Необходимость расширения
Будущее блокчейна — это грандиозное видение: децентрализация, безопасность и масштабируемость. Но обычно блокчейн может реализовать только два из них, и 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 гарантии децентрализации и безопасности, то есть решение проблемы масштабирования является одной из актуальных тем обсуждения в процессе развития блокчейна.
Давайте сначала обобщенно определим децентрализацию, безопасность и масштабируемость блокчейна:
Первая значительная жесткая вилки в сети Биткойн возникла из-за проблемы расширения. С увеличением числа пользователей Биткойна и объема транзакций, сеть Биткойн с ограничением в 1 МБ на каждый блок начала сталкиваться с проблемами перегрузки; с 2015 года в сообществе Биткойна существовали разногласия по вопросу расширения: одна сторона, представленная Bitcoin ABC, поддерживала расширение блоков, в то время как другая сторона, представленная Bitcoin Core, считала, что следует использовать решение Segwit для оптимизации структуры основной цепи. 1 августа 2017 года клиентская система Bitcoin ABC, разработанная самостоятельно до 8 МБ, начала работать, что привело к появлению первой значительной жесткой вилки в истории Биткойна и, таким образом, к появлению новой криптовалюты BCH.
Таким образом, сеть Ethereum также выбрала пожертвовать частью своей масштабируемости для обеспечения безопасности и децентрализации сети; хотя сеть Ethereum не ограничивает объем транзакций, как это делает сеть Bitcoin, ограничивая размер блока, она фактически трансформировалась в установление предела на топливо, которое может вместить один блок, однако цель остается той же - реализовать Trustless Consensus и обеспечить широкое распределение узлов (, независимо от того, отменяется ли предел или повышается, это приведет к исключению множества мелких узлов, у которых недостаточно пропускной способности, памяти и вычислительных ресурсов ).
С 2017 года, начиная с CryptoKitties, через лето DeFi, а затем с ростом таких цепочных приложений, как GameFi и NFT, рынок испытывает постоянный рост потребности в пропускной способности. Однако даже самый мощный Ethereum может обрабатывать всего 15–45 транзакций в секунду ( TPS ), что приводит к постоянному увеличению затрат на транзакции, увеличению времени расчета, и большинство Dapps не могут покрыть операционные расходы. Вся сеть становится медленной и дорогой для пользователей, и проблему масштабируемости блокчейна необходимо решить. Идеальным решением по масштабированию будет: повысить скорость транзакций блокчейна ( более короткое время финализации ) и пропускную способность транзакций ( более высокий TPS ) без ущерба для децентрализации и безопасности.
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
2. Категории решений по масштабированию
Мы классифицируем схемы масштабирования на две большие категории: масштабирование на блокчейне и вне блокчейна, основываясь на критерии "изменение уровня основной сети".
2.1 Масштабирование на блокчейне
Основная концепция: решение, достигающее эффекта масштабирования путем изменения одного уровня протокола основной сети, в настоящее время основным вариантом является шarding.
Существует несколько решений для масштабирования в блокчейне, в этой статье они не будут подробно рассмотрены, ниже кратко перечислены два решения:
Изменение кода основного сетевого протокола может вызвать непредсказуемые негативные последствия, поскольку любое незначительное уязвимость в безопасности на нижнем уровне может серьезно угрожать безопасности всей сети, что может привести к необходимости форка или прерывания для исправления и обновления. Например, инцидент с инфляционной уязвимостью Zcash в 2018 году: код Zcash был изменен на основе кода версии Bitcoin 0.11.2, и в 2018 году один инженер обнаружил в его основном коде высокую уязвимость, которая позволяла неограниченно эмитировать токены. 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, которое не изменяет существующий протокол первого уровня основной сети.
вне блокчейна расширение можно дополнительно разделить на Layer2 и другие решения:
Layer2: создавая дополнительный уровень сети поверх основной сети, большая часть обработки транзакций и вычислений переносится на этот уровень для повышения пропускной способности транзакций и снижения затрат. Основные технологии включают каналы состояния, Plasma, Rollups и другие.
Другие решения: такие как независимые блокчейн-сети, такие как сайдчейны, для кроссчейнового взаимодействия с основной сетью.
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
3. вне блокчейна расширение решения
3.1 Каналы состояния
3.1.1 Обзор
Статус канала предполагает, что пользователи должны взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или разрешении споров в канале, а взаимодействие между пользователями происходит вне блокчейна, чтобы снизить временные и денежные расходы пользователей на транзакции и позволить неограниченное количество транзакций.
Статус-каналы — это простые P2P-протоколы, подходящие для "основанных на раундах приложений", например, для международной партии в шахматы между двумя игроками. Каждый канал управляется мульти-подписным 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 подписью и временной меткой ). После развертывания контракта в блокчейн-сети участники вносят средства и блокируют их, после чего, после подтверждения подписей обеих сторон, канал официально открывается. Канал позволяет участникам проводить неограниченное количество бесплатных транзакций вне блокчейна (, при условии, что их чистая стоимость перевода не превышает общей суммы внесенных токенов ). Участники по очереди отправляют обновления статуса друг другу и ждут подтверждения подписи от другой стороны. Как только другая сторона подтверждает подпись, это обновление статуса считается завершенным. В нормальных условиях обновления статуса, согласованные обеими сторонами, не загружаются в основную сеть; только в случае спора или закрытия канала основная сеть будет подтверждать их. В случае необходимости закрытия канала любой из участников может подать запрос на транзакцию в основной сети; если запрос на выход получает единогласное одобрение подписей, то выполняется на блокчейне немедленно, то есть смарт-контракт распределяет оставшиеся заблокированные средства в соответствии с балансом каждого участника на окончательном состоянии канала; если другие участники не подписали одобрение, всем необходимо дождаться окончания "периода вызова", чтобы получить оставшиеся средства.
Таким образом, схема канала состояния может значительно сократить вычислительные затраты основной сети, повысить скорость транзакций и снизить их стоимость.
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.1.2 Временная шкала
! [Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(
)# 3.1.3 Технические принципы
Основной рабочий процесс статус-канала выглядит следующим образом:
Алиса и Боб вносят средства со своих личных EOA на адрес контракта в блокчейне, эти средства блокируются в контракте до тех пор, пока канал не будет закрыт, после чего остаток возвращается пользователю; после подтверждения подписей обоих, статус-канал между ними официально открывается.
Алиса и Боб теоретически могут проводить неограниченное количество сделок вне блокчейна через этот канал, участники обмениваются зашифрованными подписанными сообщениями ###, а не общаются с сетью блокчейна (. Оба пользователя должны подписывать каждую сделку, чтобы предотвратить мошенничество с двойными расходами. 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, Алисе нужно представить конечное состояние своего счета контракту. Если Боб подпишет одобрение, контракт вернет заблокированные средства соответствующему пользователю в соответствии с конечным состоянием. Если Боб не ответит с подписью, контракт вернет заблокированные средства соответствующему пользователю по истечении периода оспаривания.
Если Боб не отвечает на отправленную Элис подпись обновления состояния в своем раунде, Элис может инициировать вызов, подав контракту свое последнее действительное состояние, которое также включает предыдущую подпись Боба, тем самым доказывая, что последняя транзакция была одобрена Бобом и что финальное состояние было подтверждено Бобом. Затем контракт позволяет Бобу в течение определенного времени ответить, подав следующий статус в контракт; если Боб отвечает, оба могут продолжать торговать 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-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(
)# 3.1.4 Плюсы и минусы
Преимущества:
Недостатки:
! [Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp(
)# 3.1.5 Приложение
Биткойн-Лайтнинг сеть
Обзор: Сеть Lightning является каналом малых платежей в сети Биткойн, ее общая технологическая эволюция включает: 2/2 многофакторная конструкция однонаправленного платежного канала, после добавления RSMC###Revocable Sequence Maturity Contract( возможно создание двунаправленного платежного канала, затем добавление HTLC)Hash Time Lock Contract( позволяет расширить платежные каналы для многопользовательских платежей, в конечном итоге создается платежная сеть, то есть сеть Lightning. Через вне блокчейна малые платежи.