- Chủ đề
15k Phổ biến
555 Phổ biến
661 Phổ biến
38k Phổ biến
16k Phổ biến
61k Phổ biến
31k Phổ biến
3k Phổ biến
111k Phổ biến
27k Phổ biến
- Ghim
15k Phổ biến
555 Phổ biến
661 Phổ biến
38k Phổ biến
16k Phổ biến
61k Phổ biến
31k Phổ biến
3k Phổ biến
111k Phổ biến
27k Phổ biến
Phân tích mở rộng off-chain: Nguyên lý kỹ thuật State Channels và ứng dụng
Phân tích độ sâu mở rộng off-chain
1. Sự cần thiết của việc mở rộng
Tầm nhìn tương lai của blockchain là đạt được độ sâu, tính an toàn và khả năng mở rộng, nhưng thường chỉ có thể thỏa mãn đồng thời hai trong số ba điều, điều này được gọi là vấn đề tam giác bất khả thi của blockchain. Nhiều năm qua, mọi người đã khám phá cách để nâng cao thông lượng 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, đây là một trong những chủ đề nóng hiện nay trong sự phát triển của blockchain.
Định nghĩa về phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng:
Phi tập trung: Bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào hệ thống blockchain, số lượng nút càng nhiều, mức độ phi tập trung càng cao, đảm bảo mạng không bị kiểm soát bởi một số ít các tham gia tập trung lớn.
An toàn: Chi phí để có được quyền kiểm soát hệ thống blockchain càng cao, thì độ an toàn càng cao, chuỗi có thể chống lại các cuộc tấn công của một tỷ lệ lớn người tham gia.
Khả năng mở rộng: khả năng của blockchain để xử lý một lượng lớn giao dịch.
Sự phân tách cứng lớn lần đầu tiên của mạng Bitcoin bắt nguồn từ vấn đề mở rộng. Khi số lượng người dùng và giao dịch tăng lên, mạng Bitcoin với giới hạn khối 1MB bắt đầu phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn. Từ năm 2015, cộng đồng Bitcoin đã xuất hiện sự khác biệt về vấn đề mở rộng, một bên ủng hộ việc mở rộng khối, bên còn lại ủng hộ việc sử dụng giải pháp SegWit để tối ưu hóa cấu trúc chuỗi chính. Vào ngày 1 tháng 8 năm 2017, bên ủng hộ khối lớn đã tự phát triển hệ thống máy khách với khối 8MB và bắt đầu hoạt động, dẫn đến sự phân tách cứng lớn lần đầu tiên của Bitcoin, tạo ra đồng tiền mới BCH.
Tương tự, mạng Ethereum cũng chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để đảm bảo an ninh mạng và tính phi tập trung, thông qua việc đặt giới hạn cho phí nhiên liệu có thể chứa trong một khối đơn lẻ để giới hạn khối lượng giao dịch. Mục đích là để đạt được đồng thuận không cần tin cậy và đảm bảo sự phân phối rộng rãi của các nút.
Từ CryptoKitties vào năm 2017, đến sự trỗi dậy của các ứng dụng on-chain như DeFi summer, GameFi và NFT, nhu cầu về độ sâu trên thị trường ngày càng tăng. Nhưng Ethereum chỉ xử lý được 15-45 giao dịch mỗi giây, 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 phải được giải quyết gấp. Giải pháp mở rộng lý tưởng là: nâng cao tốc độ giao dịch và độ sâu của mạng blockchain càng nhiều càng tốt mà không hy sinh sự phi tập trung và an ninh.
2. Các loại kế hoạch mở rộng
Chúng tôi phân loại các phương án mở rộng thành hai loại lớn: mở rộng on-chain và mở rộng off-chain, dựa trên tiêu chí "Có thay đổi một lớp mạng chính hay không".
2.1 Mở rộng chuỗi
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp 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 mở rộng, 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 điều này sẽ làm tăng yêu cầu thiết bị của nút, tăng ngưỡng gia nhập, giảm mức độ phi tập trung.
Giải pháp hai là phân mảnh, chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, mỗi phần sẽ chịu trách nhiệm ghi chép khác nhau, tính toán song song có thể xử lý nhiều giao dịch cùng lúc; điều này có thể giảm áp lực cho các nút và giảm ngưỡng gia nhập, tăng tốc độ giao dịch và mức độ phi tập trung; nhưng điều này có nghĩa là sức mạnh tính toán toàn mạng sẽ bị phân tán, điều này sẽ giảm độ an toàn của toàn bộ mạng.
Thay đổi giao thức mạng chính có thể gây ra những tác động tiêu cực khó lường, vì bất kỳ lỗ hổng nhỏ nào ở lớp nền đều có thể đe dọa nghiêm trọng đến sự an toàn của toàn bộ mạng, mạng có thể buộc phải phân tách hoặc ngừng sửa chữa nâng cấp. Ví dụ, sự cố lạm phát Zcash năm 2018: mã nguồn nền tảng có lỗ hổng nguy hiểm cao, token có thể được phát hành vô hạn, đội ngũ đã mất 8 tháng để bí mật khắc phục, sau khi sửa chữa mới công khai sự kiện này.
2.2 off-chain mở rộng
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính một lớp hiện tại.
Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp 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, để các tương tác giữa người dùng được thực hiện off-chain, nhằm giảm thời gian và chi phí giao dịch, và thực hiện số lần giao dịch không bị hạn chế.
Kênh trạng thái là giao thức P2P đơn giản, phù hợp cho "các ứng dụng dựa trên lượt", như trò chơi cờ vua giữa hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi hợp đồng thông minh đa chữ ký chạy trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác thực cập nhật trạng thái, và phân xử các tranh chấp giữa các bên tham gia. Sau khi triển khai hợp đồng, các bên tham gia gửi tiền và khóa lại, sau khi cả hai bên ký xác nhận, kênh chính thức được mở. Kênh cho phép các bên tham gia thực hiện các giao dịch off-chain miễn phí không giới hạn số lần ( miễn là giá trị chuyển nhượng ròng không vượt quá tổng số tiền đã gửi ). Các bên tham gia lần lượt gửi cập nhật trạng thái cho nhau, chờ ký xác nhận từ bên kia. Khi bên kia ký xác nhận, cập nhật trạng thái này được coi là hoàn thành. Thông thường, các cập nhật trạng thái đã được cả hai bên đồng ý sẽ không được tải lên mạng chính, chỉ trong trường hợp xảy ra tranh chấp hoặc đóng kênh mới phụ thuộc vào xác nhận của mạng chính. Khi đóng kênh, bất kỳ bên nào cũng có thể gửi yêu cầu giao dịch trên mạng chính, nếu được tất cả các bên ký duyệt thì sẽ thực hiện ngay lập tức, nếu không sẽ phải chờ kết thúc "thời gian thách thức" mới 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 whitepaper mạng lưới ánh sáng.
2015/11: Jeff Coleman lần đầu tiên tổng hợp một cách hệ thống khái niệm State Channel, đề xuất Payment Channel của Bitcoin là một trường hợp con của 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 phương án mở rộng mạng lưới Bitcoin thông qua Payment Channel, chỉ được sử dụng để xử lý các khoản thanh toán chuyển khoản trên mạng lưới Bitcoin.
2017/11: Thiết kế tiêu chuẩn State Channel đầu tiên dựa trên khung Payment Channel, Sprites, đã được đề xuất.
2018/06: Counterfactual đã đưa ra thiết kế Generalized State Channels chi tiết, đây là thiết kế hoàn toàn liên quan đến kênh trạng thái đầu tiên.
2018/10: Bài viết Generalised State Channel Networks 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 này.
2019/10: Pisa đã mở rộng khái niệm Watchtowers để giải quyết vấn đề tất cả các bên 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 mang lại vấn đề về thời gian và chi phí.
Quy trình làm việc của kênh trạng thái:
Alice và Bob từ EOA cá nhân gửi tiền vào địa chỉ hợp đồng trên chuỗi, tiền được khóa trong hợp đồng cho đến khi kênh đóng và trả lại cho người dùng; sau khi hai người ký xác nhận, trạng thái kênh chính thức được mở.
Alice và Bob có thể thực hiện giao dịch không giới hạn số lần trên off-chain, thông qua việc ký tên tin nhắn mã hóa để giao tiếp với nhau. Cả hai bên đều cần ký tên cho mỗi giao dịch, nhằm 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 bên kia đưa ra.
Nếu Alice muốn đóng kênh, cần gửi trạng thái cuối cùng của tài khoản mình đến hợp đồng, nếu Bob ký xác nhận, hợp đồng sẽ giải phóng số tiền đã bị khóa theo trạng thái cuối cùng 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 thời gian thách thức kết thúc.
Quy trình làm việc trong trường hợp bi quan:
Hai người tham gia gửi tiền, bắt đầu trao đổi cập nhật trạng thái.
Giả sử một lúc nào đó Bob không phản hồi chữ ký cập nhật trạng thái mà Alice gửi, Alice có thể nộp trạng thái hợp lệ cuối cùng của mình cho hợp đồng để khởi xướng thách thức, trạng thái này bao gồm chữ ký trước đó của Bob.
Hợp đồng cho phép Bob trong một khoảng thời gian gửi phản hồi trạng thái tiếp theo; nếu Bob phản hồi, hai người có thể tiếp tục giao dịch; nếu Bob không phản hồi, hợp đồng tự động đóng kênh trạng thái và hoàn lại tiền cho Alice.
3.1.4 Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Nhược điểm:
3.1.5 Ứng dụng
Mạng lưới Lightning Bitcoin
Tổng quan: Mạng lưới Lightning là kênh thanh toán nhỏ cho mạng Bitcoin, quá trình tiến hóa công nghệ bao gồm: xây dựng kênh thanh toán một chiều bằng ký quỹ 2/2, sau khi thêm RSMC có thể xây dựng kênh thanh toán hai chiều, và khi thêm HTLC có thể kết nối kênh thanh toán mở rộng cho nhiều người thanh toán, cuối cùng xây dựng mạng thanh toán. Thông qua kênh thanh toán nhỏ off-chain, sau đó nhờ vào trung gian tạo thành mạng giao dịch, có thể giải quyết vấn đề mở rộng mạng Bitcoin. Sử dụng quy trình tuân theo "Ký quỹ ( để thiết lập kênh ) → Giao dịch mạng Lightning ( cập nhật trạng thái kênh ) → Hoàn tiền/Thanh toán ( 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 Lightning từ dưới lên trên lần lượt là: mạng BTC cơ bản---cơ sở hạ tầng cốt lõi---các Dapps khác nhau.
Cơ sở hạ tầng cốt lõi bao gồm:
Trên cơ sở hạ tầng cốt lõi là các dịch vụ thanh toán và tài chính khác nhau cũng như các ứng dụng, chẳng hạn như Strike cho phép mua bán BTC, Twitter thưởng và các thương gia Shopify chấp nhận BTC.
Tính đến tháng 11 năm 2022, số lượng Dapps dựa trên mạng Lightning đã tăng lên hơn 20 loại và hơn 100 ứng dụng, bao gồm thanh toán, ví, quản lý nút, tiện ích mở rộng trình duyệt, podcast và phát trực tuyến. Hiện tại, các lớp cơ sở hạ tầng công nghệ liên quan đến nút đã cơ bản trưởng thành, hỗ trợ ví tăng lên, dịch vụ tài chính và tích hợp thanh toán tiếp tục phát triển, nhiều ứng dụng giải trí đang được xây dựng, hệ sinh thái phát triển mạnh mẽ.
Mạng sét Ethereum
Tổng quan: Mạng sét là một kênh thanh toán nhỏ dựa trên Ethereum, rất giống với mạng chớp, đều thông qua việc thiết lập kênh trạng thái để mở rộng giao dịch trên chuỗi, mục đích là để đạt được thanh toán ERC20 gần như tức thời, với chi phí thấp và khả năng mở rộng trên Ethereum.
Thời gian: