Глибина аналізу рішення щодо розширення поза блокчейном: від стану каналу до Layer2

Поза блокчейном розширення Глибина аналізу

1. Необхідність розширення

Майбутнє блокчейну передбачає децентралізацію, безпеку та масштабованість, але зазвичай можливо реалізувати лише два з цих аспектів, що називається проблемою неможливого трикутника блокчейну. Протягом багатьох років люди намагалися знайти рішення цієї проблеми, як підвищити пропускну здатність та швидкість транзакцій блокчейну, забезпечуючи децентралізацію та безпеку, тобто вирішення проблеми масштабування є однією з актуальних тем у процесі розвитку блокчейну.

Децентралізація, безпека та масштабованість блокчейну визначаються наступним чином:

  • Децентралізація: будь-хто може стати вузлом і брати участь у виробництві та верифікації блокчейн-системи, чим більше вузлів, тим вищий рівень децентралізації, що забезпечує захист мережі від контролю невеликої групи великих централізованих учасників.

  • Безпека: Чим вищі витрати для отримання контролю над блокчейн-системою, тим вища безпека, тоді ланцюг може протистояти атакам більшої частини учасників.

  • Масштабованість: здатність блокчейну обробляти велику кількість транзакцій.

Перше значне жорстке розгалуження мережі біткойн стало наслідком проблеми розширення. З ростом кількості користувачів і обсягу транзакцій мережа біткойн з обмеженням у 1 МБ на блок почала стикатися з проблемами заторів; з 2015 року в біткойн-спільноті існували розбіжності щодо розширення, одна сторона, представлена Bitcoin ABC, підтримувала розширення блоку, в той час як інша сторона, представлена Bitcoin Core, вважала, що слід використовувати рішення Segwit для оптимізації структури основного ланцюга. 1 серпня 2017 року клієнтська система Bitcoin ABC, що була самостійно розроблена до 8 МБ, почала працювати, що призвело до появи першого значного жорсткого розгалуження в історії біткойн, а також стало причиною виникнення нової монети BCH.

Так само, мережа Ethereum також вибрала пожертвувати частиною масштабованості, щоб забезпечити безпеку та децентралізацію мережі; хоча мережа Ethereum не обмежує обсяг транзакцій, як це робить мережа Bitcoin, шляхом обмеження розміру блоку, а натомість непрямо переходить до встановлення верхньої межі на витрати пального для одного блоку, але мета залишається тією ж - досягнення Trustless Consensus та забезпечення широкого розподілу вузлів ( незалежно від того, чи скасувати, чи підвищити ліміт, це призведе до відмови багатьох менших вузлів з недостатньою пропускною спроможністю, сховищем і обчислювальними ресурсами ).

З 2017 року, коли з'явилися CryptoKitties, літо DeFi, а згодом зростання GameFi та NFT та інших застосувань поза блокчейном, попит на пропускну здатність на ринку постійно зростає. Але навіть Ethereum, який є тьюрінгово-повним, може обробляти лише 15~45 транзакцій за секунду (TPS), що призводить до того, що вартість транзакцій постійно зростає, час розрахунку подовжується, і більшості Dapps важко витримувати витрати на експлуатацію. Вся мережа стає повільною та дорогою для користувачів, проблема масштабування блокчейна терміново потребує вирішення. Ідеальний варіант масштабування полягає в тому, щоб підвищити швидкість транзакцій у мережі блокчейн ( без жертвування децентралізацією та безпекою, а також забезпечити якомога коротший час фіналізації ) і вищу пропускну здатність транзакцій ( з вищим TPS ).

! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії

2. Категорії планів розширення

Ми розділили плани розширення на дві основні категорії: розширення на основному ланцюгу та розширення поза блокчейном, керуючись критерієм "чи змінюється один рівень основної мережі".

2.1 розширення на ланцюзі

Основна концепція: рішення, яке досягає ефекту масштабування шляхом зміни одного рівня протоколу основної мережі, наразі основним рішенням є шардінг.

Поглиблення блокчейну має кілька варіантів, у цій статті не буде розкрито детально, нижче коротко наведено два варіанти:

  • План один полягає в розширенні блочного простору, тобто в збільшенні кількості транзакцій, які упаковуються в кожен блок, але це підвищить вимоги до обладнання високопродуктивних вузлів, підвищить бар'єр для приєднання вузлів, знизить ступінь "децентралізації".

  • Варіант 2 - це шардінг, який поділяє бухгалтерську книгу блокчейна на кілька частин, де не кожен вузол бере участь у всіх записах, а різні шардінги, тобто різні вузли, відповідають за різні записи, паралельні обчислення можуть одночасно обробляти кілька транзакцій; це може знизити обчислювальні навантаження на вузли та бар'єри для приєднання, покращити швидкість обробки транзакцій та рівень децентралізації; але це означає, що загальна обчислювальна потужність мережі розподіляється, що знижує "безпеку" всього мережі.

Зміна коду протоколу основної мережі може призвести до непередбачуваних негативних наслідків, оскільки будь-яка незначна вразливість безпеки на нижньому рівні серйозно загрожує безпеці всієї мережі, що може змусити мережу здійснити розгалуження або перервати оновлення для виправлення. Наприклад, інцидент з інфляційною вразливістю Zcash у 2018 році: код Zcash був змінений на основі коду Bitcoin версії 0.11.2, у 2018 році один інженер виявив у його базовому коді небезпечну вразливість, а саме можливість безмежного випуску токенів, після чого команді знадобилося 8 місяців для таємного виправлення, і тільки після виправлення вразливості цей інцидент було оприлюднено.

2.2 поза блокчейном розширення

Основна концепція: рішення для розширення, яке не змінює існуючий протокол основної мережі першого рівня.

поза блокчейном розширення може бути додатково поділено на Layer2 та інші рішення:

  • Layer2: канали стану, бічні ланцюги, Plasma, Rollups

  • Інші: Валідіум, Воліція

! Звіт про глибоке дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії

3. Поза блокчейном розширення

3.1 Статеві канали (State Channels )

3.1.1 Огляд

Статевий канал передбачає, що користувачі повинні взаємодіяти з основною мережею лише під час відкриття, закриття або вирішення суперечок, а взаємодію між користувачами здійснюють поза блокчейном, що знижує час і витрати на транзакції користувачів, а також дозволяє необмежену кількість транзакцій.

Статевий канал — це простий P2P протокол, який підходить для "додатків на основі раундів", наприклад, гри в шахи для двох. Кожен канал управляється мультипідписом смарт-контракту, що працює в основній мережі, який контролює активи, що вносяться в канал, перевіряє оновлення стану та арбітрує спори між учасниками ( на основі доказів шахрайства з підписами та мітками часу ). Після розгортання контракту в блокчейн-мережі учасники вносять кошти та блокують їх, після підтвердження підпису обома сторонами канал офіційно відкривається. Канал дозволяє учасникам здійснювати необмежену кількість безкоштовних транзакцій поза блокчейном (, поки їхня чиста вартість переказів не перевищує загальну суму токенів, внесених ). Учасники по черзі надсилають оновлення стану один одному, чекаючи підтвердження підпису від іншої сторони. Як тільки інша сторона підтверджує підпис, оновлення стану вважається завершеним. У нормальних умовах, оновлення стану, погоджені обома сторонами, не завантажуються в основну мережу; лише в разі суперечки або закриття каналу вони покладаються на підтвердження основної мережі. Коли потрібно закрити канал, будь-який учасник може подати запит на транзакцію в основну мережу, якщо запит на вихід отримує одноголосне схвалення підпису, то на ланцюзі негайно виконується, тобто смарт-контракт розподіляє залишкові заблоковані кошти відповідно до залишків кожного учасника в кінцевому стані каналу; якщо інші учасники не схвалили підпис, то всім потрібно чекати закінчення "періоду виклику", щоб отримати залишкові кошти.

Отже, рішення зі станом каналу може значно зменшити обчислювальне навантаження основної мережі, підвищити швидкість транзакцій та знизити витрати на транзакції.

! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею

3.1.2 Хронологія

  • У лютому 2015 року Джозеф Пун і Таддеус Дріджа опублікували чернетку білого паперу про мережу Lightning.

  • У листопаді 2015 року Джефф Коулман вперше системно підсумував концепцію State Channel, запропонувавши, що Платіжний Канал біткойна є підкатегорією концепції State Channel.

  • У січні 2016 року Джозеф Пун і Таддеус Дріджа офіційно опублікували білу книгу "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments", в якій запропонували рішення для масштабування мережі біткойн - Payment Channel( платіжний канал), яке призначене лише для обробки платежів на мережі біткойн.

  • У листопаді 2017 року була запропонована перша дизайн-специфікація State Channel на основі фреймворку Payment Channel - Sprites.

  • У червні 2018 року Counterfactual представив дуже детальний дизайн Узагальнених Каналів Стану, що є першим повністю пов'язаним з каналами стану дизайном.

  • У жовтні 2018 року стаття Generalised State Channel Networks представила концепцію State Channel Networks та Virtual Channels.

  • У лютому 2019 року концепція каналів стану була розширена до N-Party Channels, Nitro є першим протоколом, заснованим на цій ідеї.

  • У жовтні 2019 року Pisa розширила концепцію Watchtowers, щоб вирішити проблему постійної онлайн присутності всіх учасників.

  • У березні 2020 року Hydra представила Швидкі ізоморфні канали.

3.1.3 Технічні принципи

Процес роботи каналів стану такий:

  1. Аліса та Боб через переказ коштів з їхніх особистих EOA на адресу контракту поза блокчейном, ці кошти блокуються в контракті, поки канал не буде закрито, після чого залишок повертається користувачеві; після підтвердження підписів обох, статусний канал між ними офіційно відкривається.

  2. Аліса та Боб теоретично можуть проводити необмежену кількість транзакцій поза блокчейном через цей канал, учасники спілкуються один з одним за допомогою зашифрованих підписаних повідомлень (, а не через мережу блокчейна ). Обидва користувачі повинні підписати кожну транзакцію, щоб запобігти подвійним витратам. Через ці повідомлення вони пропонують оновлення стану своїх рахунків і приймають оновлення стану, запропоновані іншою стороною.

  3. Якщо Аліса хоче закрити канал і завершити транзакцію з Бобом, Аліса повинна подати остаточний стан свого рахунку до контракту. Якщо Боб підпише і схвалить, контракт відпустить заблоковані кошти, повернувши їх відповідному користувачу відповідно до остаточного стану. Якщо Боб не відповість підписом, контракт відпустить заблоковані кошти, повернувши їх відповідному користувачу після закінчення періоду оскарження.

Якщо в певний момент часу Боб не відповідає на підписаний статус оновлення, надісланий Алісою, в цей момент Аліса може ініціювати виклик, подавши останній дійсний статус до контракту, який також містить підпис Боба, що підтверджує, що остання транзакція була схвалена Бобом, а останній статус був підтверджений Бобом. Потім контракт дозволяє Бобу відповідати протягом певного часу, подавши наступний статус до контракту; якщо Боб відповідає, то обидва можуть продовжувати торгівлю в статусному каналі; якщо Боб не відповідає протягом цього періоду, контракт автоматично закриває статусний канал і повертає гроші Алісі.

Тисне глибина дослідження: всебічний аналіз поза блокчейном

3.1.4 Плюси та мінуси

Переваги:

  • Моментальність: оновлення стану практично миттєве, не потрібно чекати підтвердження блоку
  • Приватність: тільки остаточний стан буде на блокчейні, проміжні стани є конфіденційними
  • Масштабованість: теоретично може бути безмежно розширена, якщо фінансів учасників достатньо
  • Низька вартість: транзакції поза блокчейном не потребують сплати газових зборів

Недоліки:

  • Низька ефективність використання капіталу: потрібно заблокувати кошти
  • Онлайн вимоги: учасники повинні постійно перебувати в мережі для моніторингу
  • Довгий час виходу: при закритті каналу потрібно чекати період оскарження
  • Залежність від централізованих вузлів: потрібні сторонні моніторингові послуги (, такі як Watchtowers )
  • Стан вибуху: N користувачів потребують N(N-1)/2 канали
  • Обмежена ліквідність: кошти заблоковані в певному каналі

3.1.5 Застосування

Біткойн-мережа блискавки

Огляд: Мережа Розеток є каналом малих платежів у мережі Біткойн, її загальна еволюція технологій включає: побудову одностороннього платіжного каналу з 2/2 мультипідписом, після додавання RSMC(Revocable Sequence Maturity Contract) можна побудувати двосторонній платіжний канал, а потім, після додавання HTLC(Hash Time Lock Contract), розширити платіжний канал на декілька учасників, врешті-решт створивши платіжну мережу, тобто мережу Розеток. Через поза блокчейном канали малих платежів, а потім за допомогою посередників формується торговельна мережа, що може вирішити проблему розширення мережі Біткойн. Загальне використання мережі Розеток дотримується процесу "депозит(створення каналу)→транзакція мережі Розеток(оновлення стану каналу)→повернення/розрахунок(закриття каналу)"; теоретично мережа Розеток може обробляти мільйон транзакцій за секунду.

Часова лінія:

  • У лютому 2015 року Джозеф Пун і Таддеус Дріджа опублікували чернетку білого паперу мережі Lightning;
  • У січні 2016 року був випущений офіційний білл, і було засновано Lightning Labs;
  • 15 березня 2018 року, Lightning Labs випустила першу версію основної мережі Lightning Network Daemon (LND) версії 0.4.
  • На початку 2021 року публічна місткість мережі Lightning (TVL) становила лише близько 40 мільйонів доларів, приблизно 100 тисяч користувачів використовували мережу Lightning.
  • Червень 2021 року, Сальвадор
BTC-1.28%
Переглянути оригінал
Ця сторінка може містити контент третіх осіб, який надається виключно в інформаційних цілях (не в якості запевнень/гарантій) і не повинен розглядатися як схвалення його поглядів компанією Gate, а також як фінансова або професійна консультація. Див. Застереження для отримання детальної інформації.
  • Нагородити
  • 4
  • Поділіться
Прокоментувати
0/400
ImpermanentPhilosophervip
· 23год тому
Трикутникове питання завжди важко зрозуміти.
Переглянути оригіналвідповісти на0
MevHuntervip
· 23год тому
Це хто ще не розумів трі角ової дилеми?
Переглянути оригіналвідповісти на0
LowCapGemHuntervip
· 07-20 20:18
Розширення ще далеко від реального впровадження.
Переглянути оригіналвідповісти на0
AirdropworkerZhangvip
· 07-20 20:14
Занадто важко, я не розумію.
Переглянути оригіналвідповісти на0
  • Закріпити