- Тема
18k Популярность
52k Популярность
3k Популярность
15k Популярность
30k Популярность
944 Популярность
110k Популярность
26k Популярность
26k Популярность
7k Популярность
- Закрепить
18k Популярность
52k Популярность
3k Популярность
15k Популярность
30k Популярность
944 Популярность
110k Популярность
26k Популярность
26k Популярность
7k Популярность
Биткойн второго уровня: три основных направления строительства и технические вызовы на пути к масштабированию
Основы системы знаний второго уровня Биткойна
Возникновение инскрипций Биткойн вдохнуло новую жизнь в экосистему Биткойн и вновь привлекло внимание к Биткойн. Некоторые считают, что это открыло пандору в экосистеме Биткойн. Среди множества технологических разработок в экосистеме Биткойн, строительство второго уровня имеет решающее значение. Эта статья направлена на обобщение базовых знаний о втором уровне Биткойн, надеясь, что она сможет послужить началом для дальнейшего развития этой области.
Мир блокчейна начинается с Биткойна и заканчивается экосистемой Биткойна. Эфириум также можно рассматривать как исследование технологии побочной цепи Биткойна.
В данной статье термины "вторичный слой" и "строительство вторичного сетевого слоя" могут использоваться взаимозаменяемо, обычно второй термин более узкий, а первый более широкий. Однако для согласования с общепринятыми терминами в отрасли мы также будем использовать концепцию "строительство вторичного сетевого слоя".
1. Миссия второго уровня Layer2
Для понимания основных проблем, которые необходимо решить в строительстве второго уровня Биткойна, мы начнем с базовых характеристик блокчейн-систем.
1.1 Основные характеристики и требования к блокчейну
Мы принимаем концепцию, предложенную Виталиком: блокчейн — это «мировой компьютер». С этой точки зрения понимание различных характеристик блокчейна станет более ясным. В дальнейшем мы также проанализируем возможности развития этого «мирового компьютера» на основе структуры фон Неймана.
Основные характеристики блокчейна включают:
Открытость и прозрачность: Это характеристика хранения данных и выполнения инструкций блокчейна как "мирового компьютера", а также внутреннее требование, требующее участия множества распределенных узлов по всему миру в вычислениях. Эта характеристика удовлетворяет право пользователей на информацию о данных и является совместным результатом внутренних требований к сотрудничеству этого "мирового компьютера" и внешних потребностей пользователей.
Децентрализация: Это архитектурная особенность этой "мировой вычислительной машины", степень децентрализации и отказоустойчивость теоретически поддерживаются теорией византийских генералов. Степень децентрализации является важным показателем безопасности блокчейна и основой для некоторых характеристик.
Безопасность: Безопасность формируется внутренними требованиями, возникающими из архитектурных особенностей этой "мировой вычислительной машины", и внешними требованиями пользователей. На микроуровне она обеспечивается технологиями, связанными с криптографией, а на макроуровне - децентрализованной архитектурой.
Вычислительная мощность: Одной из основных функций этой мировой вычислительной машины, называемой блокчейном, является вычислительная мощность. Обычно это измеряется с помощью полноты Тьюринга. Некоторые цепочки намеренно проектируются как неполные по Тьюрингу, чтобы сохранить основные характеристики.
Производительность: При одинаковой вычислительной мощности производительность является еще одной основной характеристикой, рассматриваемой в мире блокчейна. Обычно она измеряется количеством транзакций TPS(, обрабатываемых в секунду ).
Хранение: Блокчейн как "мировой компьютер" обязательно должен иметь функцию хранения, то есть способность записывать данные. В настоящее время в основном данные хранятся внутри блока, более профессиональное хранение вне блока все еще находится в стадии развития.
Приватность: Приватность является сегментированной потребностью в "мировом компьютере", которая требует сохранения диапазона полномочий производителей и пользователей данных в процессе вычисления и хранения. Это в основном обусловлено внешними потребностями пользователей.
Эти основные характеристики блокчейна в значительной степени ограничены невозможным треугольником, например, гипотеза DSS: децентрализация ( Decentralization ), безопасность ( Security ) и масштабируемость ( Scalability ) не могут быть достигнуты одновременно на оптимальном уровне.
1.2 Роль строительства второго уровня
Роль построения второго уровня заключается в расширении недостатков системы первого уровня и выполнении функций, которые не могут быть реализованы системой первого уровня. Конкретно, построение второго уровня должно расширять эти базовые возможности: открытость и прозрачность, децентрализация, безопасность, вычислительные способности, производительность (, пропускная способность ), хранение, конфиденциальность и др. Кроме технического аспекта, также необходимо решить одну важную экономическую задачу: снижение затрат.
В заключение, строительство второго уровня представляет собой решение, разработанное для увеличения ёмкости, снижения затрат и настройки характеристик в этих трех измерениях.
В процессе строительства второго уровня базовые возможности блокчейна могут быть упрощены, что может привести к снижению или даже отказу от некоторых характеристик в обмен на значительное улучшение других. Например, некоторые решения второго уровня могут снизить уровень децентрализации и безопасности для повышения производительности; некоторые могут изменить структуру системы и методы расчета для увеличения пропускной способности. Также существуют решения, которые усиливают определенные характеристики без снижения базовых, такие как RGB, который увеличивает уровень конфиденциальности и устойчивости к цензуре, но также повышает сложность технической реализации.
1.3 Почему нужно делать многослойный дизайн?
Многоуровневый дизайн является распространенным методом обработки сложных систем, который позволяет разделить систему на несколько уровней и определить отношения и функции между ними, реализуя модульность, поддерживаемость и расширяемость системы, что, в свою очередь, повышает эффективность и надежность проектирования системы.
Для огромной системы протоколов использование многоуровневого дизайна имеет очевидные преимущества: облегчает понимание, распределение труда и модульное улучшение. Например, как в семиуровневой модели ISO/OSI в компьютерных сетях, но в конкретной реализации могут быть объединены некоторые уровни, как в четырехуровневом протоколе TCP/IP.
Преимущества модульного проектирования включают:
2. Несколько подходов к строительству Layer2 для Биткойн
Строительство второго уровня Биткойна имеет три основных направления:
(1) Расширенный маршрут на основе цепи, аналогичный EVM второго уровня, является структурой блокчейна;
(2) На основе распределенного маршрута, представленного сетью Lightning, является распределенной структурой;
(3) На основе централизованной системы, представленной централизованным индексом, это централизованная структура.
Первые два способа уже имеют некоторые практические приложения и исследования. Первый способ благодаря бурному развитию Эфириума и исследованиям других цепочек, имитирующих Биткойн, относительно легче реализовать. Второй способ, основанный на распределённой системе, обычно более сложен и развивается медленнее, в качестве примера можно привести сеть Lightning. Третий способ является более спорным, кажется, что он не похож на строительство второго уровня, но, похоже, выполняет функции второго уровня.
Мы можем использовать общую заблокированную стоимость ( TVL ) в качестве критерия: чем выше TVL, тем лучше решение второго уровня. С течением времени и развитием технологий оптимальные решения будут постоянно меняться.
Для второго уровня сети Биткойн, если он основан на сети Биткойн, имеет технологическую связь и некоторые характеристики лучше, чем у первого уровня Биткойн, это может считаться строительством второго уровня Биткойн. Другими словами, системы, которые используют BTC в качестве газа и BTC в качестве базового актива для расширения функциональности Биткойн, считаются строительством второго уровня.
2.1 Строительство второго уровня на основе цепочки
Ранние цепочки, имитирующие Биткойн, проводили различные эксперименты, такие как "Colorcoin"(цветные токены), "CovertCoins" и "MasterCoin"; различные форки Биткойн для масштабирования, такие как BCH(Биткойн Кэш), BSV(Биткойн СВ), BTG(Биткойн Голд); различные технологии сайдчейнов основаны на расширении цепочки и могут рассматриваться как шире понимаемый второй уровень.
Эфир также можно рассматривать как улучшение, основанное на Биткойне. Виталик разработал новое поколение блокчейн-систем, учитывая недостатки Биткойна (, такие как безаккаунтная система UTXO, не тьюринг-полный язык выполнения, плохая масштабируемость и т.д. Хотя Эфир не является прямым решением второго уровня на базе Биткойна, в широком смысле его можно считать исследованием, основанным на цепочке.
Исследование недостатков улучшения Эфириума по сравнению с Биткойном, а также развитие и верификация второго уровня Эфириума предоставляют справочные материалы для развития второго уровня сети Биткойн на основе цепочки. Разнообразные решения Rollup, межцепочные решения, технологии каналов сообщений и технологии шarding Эфириума способствуют бурному развитию технологической экосистемы Эфириума.
В Биткойне на основе цепи вторичное строительство в основном включает два типичных типа цепей: один — это модель аккаунта, совместимая с EVM, другой — это модель UTXO, аналогичная Биту. Существующие примеры ) широкого определения вторичного уровня ( включают: Эфириум, Polygon, Bsc, Arbitrum и другие — это модель аккаунта EVM, CKB)Nervos(, Chia — это модель UTXO.
Кроме того, успешные проекты второго уровня на Эфириуме также присоединятся к строительству второго уровня Биткойна. Для этих проектов объем работы и вызовы, связанные с преобразованием в второй уровень Биткойна, будут относительно небольшими. На основе зрелости и модульного развития rollup на Эфириуме, такой способ строительства второго уровня может стать основным в обсуждениях по расширению и также является самым быстро реализуемым решением.
Плюсы и минусы строительства второго уровня на основе цепочки:
Преимущества:
Недостатки:
![Обзор основных знаний о втором уровне сети Биткойн])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-aacf9b18cc5ef94cda4d153a96836ffe.webp(
)# 2.2 Построение второго уровня на основе распределенной системы
Некоторые построения второго уровня основаны на распределенных системах, их структура и рамки больше не являются структурой блокчейна, а представляют собой распределенные системы на основе каналов. Сеть Lightning является典型ным представителем.
Распределённые системы состоят из ограниченного числа процессов и каналов. Для передачи сообщений необходимо контролировать данные, события и каналы, что является довольно сложной задачей. Здесь под каналом подразумевается концепция верхнего уровня, такая как каналы платежей в сети Lightning, каналы сообщений в Nostr, а не концепция нижнего уровня в распределённых сетях.
На основе распределенного построения второго уровня делится на два типа:
###1( только завершает передачу ценности, как сеть Сатоши;
)2( одновременно завершает передачу ценности и реализует технологию с полной Turing-совместимостью, такую как RGB.
Строительство второго уровня на основе распределенных технологий сталкивается со многими трудностями, выходящими за рамки простого обмена сообщениями, такими как общая емкость ценностей в канале, строгая регламентация транзакций, предотвращение повторного расходования и так далее. Поэтому развитие таких решений второго уровня идет медленно, и зрелых примеров немного.
Реализовать вычисления с полным вычислительным обеспечением на таком втором уровне, то есть создать систему виртуальной машины с полным вычислительным обеспечением на канале, гораздо сложнее. Например, протокол RGB реализует вычисления с полным вычислительным обеспечением на распределенной системе через клиентскую проверку и одноразовую упаковку.
Примеры построения второго уровня на основе распределенной системы в Биткойне включают: сеть Lightning, RGB и др. В соответствии с широким стандартом построения второго уровня, относится ли Nostr к распределенной системе второго уровня механизма Channel? Примеры использования Channel в Эфириуме, такие как Connext, Raiden, Perun, могут служить направлением для глубокого изучения.
Плюсы и минусы построения второго уровня на основе распределенных систем:
Преимущества:
Недостатки:
![Один документ, упорядочивающий базовую систему знаний о втором уровне Биткойна])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-2c2d6311345cff334bcb6338cbfe47bd.webp(
)# 2.3 Строительство второго уровня на основе централизованной системы
Централизованные индексные структуры, такие как Ordinals, или индексаторы некоторых функциональных узлов также являются централизованными структурами и представляют собой подход к строительству второго уровня. Этот подход менее признан, поскольку второй уровень слишком централизован и имеет ограниченное расширение на первом уровне сети. Все основные характеристики блокчейна, основанные на централизованной структуре второго уровня, зависят от первого уровня сети, второй уровень служит лишь для простых вычислений и статистических функций, кажется, что он может быть необязательным и всегда может быть заменен. Однако с точки зрения On-Chain и Off-Chain, а также с точки зрения повышения возможностей первого уровня сети, такая централизованная структура также является расширением второго уровня.
Помимо Ordinals, централизованные биржи также могут рассматриваться как такие случаи.
Плюсы и минусы построения второго уровня на основе централизованной системы:
Преимущества: