- Тема
14106 Популярність
555 Популярність
681 Популярність
37308 Популярність
15839 Популярність
60602 Популярність
30113 Популярність
2366 Популярність
110727 Популярність
26786 Популярність
- Закріпити
14106 Популярність
555 Популярність
681 Популярність
37308 Популярність
15839 Популярність
60602 Популярність
30113 Популярність
2366 Популярність
110727 Популярність
26786 Популярність
Пояснення розширення поза блокчейном: Технологічні принципи та застосування State Channels
Глибина аналізу розширення поза блокчейном
1. Необхідність розширення
Майбутнє блокчейну полягає в досягненні децентралізації, безпеки та масштабованості, але зазвичай можна одночасно задовольнити лише два з них. Це називається проблемою неможливого трикутника блокчейну. Протягом багатьох років люди досліджували, як підвищити пропускну здатність і швидкість транзакцій блокчейну, забезпечуючи децентралізацію та безпеку, тобто вирішуючи проблему масштабування, яка є однією з актуальних тем розвитку блокчейну.
Визначення децентралізації, безпеки та масштабованості:
Децентралізація: будь-хто може стати вузлом і брати участь у системі блокчейн, чим більше вузлів, тим вищий рівень децентралізації, що забезпечує, що мережа не контролюється невеликою кількістю великих централізованих учасників.
Безпека: Чим вища вартість отримання контролю над системою блокчейн, тим вища безпека; ланцюг може протистояти атакам значної частини учасників.
Масштабованість: здатність блокчейну обробляти велику кількість транзакцій.
Перше значне жорстке розгалуження мережі Біткойн виникло через проблему розширення. У міру зростання кількості користувачів та обсягу транзакцій, мережа Біткойн з обмеженням в 1 МБ почала стикатися з заторами. З 2015 року в спільноті Біткойн виникли розбіжності щодо проблеми розширення: одна сторона підтримувала збільшення розміру блоку, інша сторона підтримувала використання рішення SegWit для оптимізації структури основного ланцюга. 1 серпня 2017 року сторона, що підтримує великі блоки, самостійно розробила клієнтську систему з 8 МБ для блоку, що призвело до першого значного жорсткого розгалуження Біткойн, в результаті чого з'явилася нова валюта BCH.
Так само, мережа Ethereum також обирає пожертвувати частиною масштабованості для забезпечення безпеки мережі та децентралізації, встановлюючи ліміт на паливні витрати, які можуть бути в одному блоці, щоб обмежити обсяг транзакцій. Мета полягає в досягненні бездоверчого консенсусу та забезпеченні широкого розподілу вузлів.
Від CryptoKitties 2017 року до зростання таких застосунків, як DeFi summer, GameFi та NFT, ринок постійно збільшує попит на пропускну спроможність. Проте Ethereum може обробляти лише 15-45 транзакцій на секунду, що призводить до підвищення витрат на транзакції, затримки в розрахунках, більшість DApps важко витримують витрати на експлуатацію, а вся мережа стає повільною та дорогою для користувачів. Проблема масштабування блокчейну потребує термінового вирішення. Ідеальне рішення для масштабування полягає в тому, щоб підвищити швидкість транзакцій та пропускну спроможність мережі блокчейн без жертвування децентралізацією та безпекою.
2. Категорії планів розширення
Ми за критерієм "чи змінюється один рівень основної мережі" розділили плани розширення на дві основні категорії: розширення на базі блокчейну та розширення поза блокчейном.
2.1 Розширення в ланцюзі
Основна концепція: рішення для масштабування, яке досягається шляхом зміни одного рівня протоколу основної мережі, наразі основним варіантом є шардінг.
Розширення можливостей в ланцюгу має кілька варіантів, у цій статті не буде розкрито детально, коротко наведені два варіанти:
Варіант перший полягає в розширенні простору блоку, тобто в збільшенні кількості транзакцій, упакованих у кожен блок, але це підвищить вимоги до обладнання вузлів, підвищить поріг вступу та знизить рівень децентралізації.
Варіант другий - це шардінг, розподіл блокчейн-реєстру на кілька частин, за які відповідають різні шард, паралельне оброблення може одночасно обробляти кілька транзакцій; це може знизити навантаження на вузли та поріг входження, підвищити швидкість транзакцій і рівень децентралізації; але це означає, що обчислювальна потужність всієї мережі розподіляється, що знижує безпеку всієї мережі.
Зміна основного протоколу мережі може призвести до непередбачуваних негативних наслідків, оскільки будь-яка незначна вразливість у базовому рівні може серйозно загрожувати безпеці всієї мережі, що може змусити її розділитися або перервати оновлення для ремонту. Наприклад, інцидент з інфляційною вразливістю Zcash у 2018 році: у його базовому коді була виявлена серйозна вразливість, яка дозволяла безмежно випускати токени, команда витратила 8 місяців на таємне виправлення, і лише після виправлення цей інцидент був оприлюднений.
2.2 поза блокчейном розширення
Основна концепція: рішення для масштабування, яке не змінює існуючий протокол основної мережі першого рівня.
поза блокчейном рішення для розширення можна детальніше розділити на Layer2 та інші рішення:
3. поза блокчейном розширення рішення
3.1 Державні канали
3.1.1 Огляд
Статевий канал передбачає, що лише під час відкриття, закриття або вирішення спорів користувачам потрібно взаємодіяти з основною мережею, а взаємодія між користувачами відбувається поза блокчейном, щоб зменшити час і витрати на транзакції та реалізувати необмежену кількість транзакцій.
Статеві канали - це простий P2P протокол, що підходить для "додатків на основі раундів", таких як гра в шахи для двох. Кожен канал управляється мультипідписним смарт-контрактом, що працює в основній мережі, цей контракт контролює активи, внесені в канал, перевіряє оновлення стану та арбітрує суперечки між учасниками. Учасники вносять кошти після розгортання контракту та блокують їх, після підписання обома сторонами канал офіційно відкривається. Канал дозволяє учасникам здійснювати необмежену кількість безкоштовних транзакцій поза блокчейном (, якщо чиста вартість переказу не перевищує загальну суму, внесену ). Учасники по черзі надсилають оновлення стану один одному, чекаючи підпису підтвердження від іншого. Як тільки інша сторона підтверджує підпис, це оновлення стану вважається завершеним. У нормальних умовах, оновлення стану, погоджені обома сторонами, не завантажуються в основну мережу, лише у разі виникнення суперечки або закриття каналу покладаються на підтвердження основної мережі. При закритті каналу будь-який учасник може подати запит на транзакцію в основній мережі, якщо отримає схвалення всіх підписів, то вона негайно виконується, інакше доведеться чекати закінчення "періоду оскарження", щоб отримати залишкові кошти.
Отже, рішення зі станом каналу може значно зменшити обсяги обчислень у основній мережі, підвищити швидкість транзакцій і знизити витрати на транзакції.
! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею
3.1.2 Хронологія
2015/02: Джозеф Пун і Таддеус Дріджа опублікували проект білого паперу про мережу Lightning.
2015/11: Джефф Коулман вперше системно узагальнив концепцію State Channel, запропонувавши, що Payment Channel в біткоїні є підвипадком State Channel.
2016/01: Джозеф Пун і Таддеус Дріджа офіційно опублікували білу книгу «Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments», у якій було запропоновано рішення для масштабування Bitcoin Lightning Network – Payment Channel, яке призначене лише для обробки платежів у мережі Bitcoin.
2017/11: Перша специфікація дизайну State Channel на основі фреймворку Payment Channel під назвою Sprites була запропонована.
2018/06: Counterfactual представив детальний дизайн Generalized State Channels, це перший повністю пов'язаний з каналами стану дизайн.
2018/10: Стаття «Узагальнені державні канальні мережі» пропонує концепцію державних канальних мереж і віртуальних каналів.
2019/02: Концепція каналів стану розширена до N-Party Channels, Nitro є першим протоколом, створеним на основі цієї ідеї.
2019/10: Pisa розширила концепцію Watchtowers, щоб вирішити питання, що всі учасники повинні бути постійно онлайн.
2020/03: Hydra запропонувала Швидкі ізоморфні канали.
3.1.3 Технічні принципи
Традиційний робочий процес на блокчейні: Аліса та Боб взаємодіють зі смарт-контрактом, розгорнутим у головній мережі, користувачі змінюють стан смарт-контракту, надсилаючи транзакції на блокчейн. Недоліком є те, що це призводить до проблем з часом та витратами.
Процес роботи каналу стану:
Аліса та Боб вносять кошти з особистих EOA на адрес контракту в блокчейні, кошти заморожуються в контракті до моменту закриття каналу, після чого повертаються користувачу; після підтвердження підписами обох, статус канал офіційно відкритий.
Аліса та Боб можуть здійснювати необмежену кількість транзакцій поза блокчейном, спілкуючись один з одним за допомогою зашифрованих підписаних повідомлень. Обидві сторони повинні підписувати кожну транзакцію, щоб запобігти подвійним витратам. За допомогою цих повідомлень вони пропонують оновлення стану своїх рахунків і приймають пропозиції оновлення стану від іншої сторони.
Якщо Аліса хоче закрити канал, вона повинна подати остаточний стан свого рахунку до контракту. Якщо Боб підпише і підтвердить, контракт звільнить заблоковані кошти відповідно до остаточного стану і поверне їх відповідному користувачу. Якщо Боб не відповість на підпис, контракт звільнить заблоковані кошти і поверне їх відповідному користувачу після закінчення періоду оскарження.
Робочий процес у песимістичному випадку:
Два учасники вносять кошти, починають обмінюватися оновленнями стану.
Припустимо, що в якийсь момент Боб не відповідає на підпис оновлення статусу, надісланий Алісою, Аліса може подати виклик контракту, надіславши свій останній дійсний статус, який містить підпис Боба.
Контракт дозволяє Бобу протягом певного часу подавати наступну відповідь на стан; якщо Боб відповідає, обидва можуть продовжити торговлю; якщо Боб не відповідає, контракт автоматично закриває канал стану та повертає кошти Алісі.
! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею
3.1.4 Плюси та мінуси
Переваги:
Недоліки:
3.1.5 Застосування
Біткойн-ланцюг блискавки
Огляд: Мережа Lightning є каналом для малих платежів у мережі Bitcoin, еволюція технології проходить через: побудову одностороннього платіжного каналу з 2/2 мультипідписом, після додавання RSMC можна створити двосторонній платіжний канал, а після додавання HTLC можна підключити платіжні канали для розширення на багатьох учасників, врешті-решт створюється платіжна мережа. Через позаблокчейн канали для малих платежів, а потім завдяки посередникам формується торгова мережа, що може вирішити проблему масштабування мережі Bitcoin. Використовуючи процес, що відповідає "депозит ( створити канал )→торгівля у мережі Lightning ( оновлення стану каналу )→повернення/розрахунок ( закриття каналу )"; теоретично можна обробити один мільйон транзакцій на секунду.
Часова лінія:
Екологічний розвиток: Екосистема мережі Lightning від нижнього до верхнього рівня складається з: базової мережі BTC --- основної інфраструктури --- різних Dapps.
Основна інфраструктура включає:
На основі основної інфраструктури знаходяться різноманітні платіжні та фінансові послуги, а також додатки, такі як Strike, що дозволяє купувати та продавати BTC, Twitter для винагороди та Shopify для прийому BTC тощо.
Станом на листопад 2022 року, кількість Dapps на базі мережі Lightning зросла до понад 20 категорій і більше 100 застосунків, включаючи платежі, гаманці, управління вузлами, розширення браузера, подкасти та потокове відео. Поточний технічний базовий рівень, пов'язаний з інфраструктурою вузлів, вже в основному зрілий, підтримка гаманців зростає, фінансові послуги та інтеграція платежів продовжують зростати, більше розважальних застосунків у процесі розробки, екосистема процвітає.
! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею
Мережа Ethereum Thunderbolt
Огляд: Мережа Raiden є платіжним каналом малих сум, заснованим на Ethereum, і дуже схожа на мережу Lightning, яка також розширює ончейн-транзакції шляхом створення каналів стану, мета полягає в досягненні майже миттєвих, низьковитратних і масштабованих платежів токенів ERC20 на Ethereum.
Часова лінія: