El futuro de la blockchain es una visión grandiosa: descentralización, seguridad y escalabilidad. Pero generalmente la blockchain solo puede lograr dos de ellas, y satisfacer estos tres requisitos se conoce como el problema del triángulo imposible de la blockchain. Durante años, la gente ha estado explorando cómo resolver este dilema, cómo aumentar el rendimiento y la velocidad de las transacciones de la blockchain, garantizando al mismo tiempo la descentralización y la seguridad, es decir, resolver el problema de la escalabilidad, que es uno de los temas candentes en el proceso de desarrollo actual de la blockchain.
Definamos primero de manera general la descentralización, la seguridad y la escalabilidad de la blockchain:
Descentralización: cualquier persona puede convertirse en un nodo para participar en la producción y verificación del sistema blockchain; cuanto mayor sea el número de nodos, mayor será el grado de descentralización, lo que asegura que la red no esté controlada por un pequeño grupo de grandes participantes centralizados.
Seguridad: Cuanto mayor sea el costo para obtener el control del sistema de blockchain, mayor será la seguridad, lo que permitirá que la cadena resista ataques de un mayor porcentaje de participantes.
Escalabilidad: la capacidad de la blockchain para procesar una gran cantidad de transacciones.
La primera bifurcación dura significativa de la red Bitcoin surgió debido a problemas de escalabilidad. A medida que aumentaba el número de usuarios y el volumen de transacciones de Bitcoin, la red Bitcoin, con un límite de 1 MB por bloque, comenzó a enfrentar problemas de congestión; desde 2015, la comunidad de Bitcoin ha tenido desacuerdos sobre la escalabilidad, con un grupo representado por Bitcoin ABC que apoya la expansión del tamaño de los bloques, y otro grupo representado por Bitcoin Core, que es partidario de bloques pequeños y considera que se debería usar la solución de testigos segregados (Segwit) para optimizar la estructura de la cadena principal. El 1 de agosto de 2017, Bitcoin ABC desarrolló y puso en funcionamiento un sistema cliente de 8 MB, lo que llevó a la primera bifurcación dura significativa en la historia de Bitcoin, y dio origen a una nueva criptomoneda, BCH.
Del mismo modo, la red de Ethereum también ha optado por sacrificar parte de la escalabilidad para garantizar la seguridad y la descentralización de la red; aunque la red de Ethereum no ha limitado el volumen de transacciones como lo ha hecho la red de Bitcoin mediante la restricción del tamaño de los bloques, sino que ha cambiado indirectamente a establecer un límite en las tarifas de combustible que un solo bloque puede acomodar, el objetivo sigue siendo lograr un consenso sin confianza y asegurar una amplia distribución de nodos ( ya sea que se eliminen o aumenten los límites, se eliminarán muchos nodos más pequeños que carecen de ancho de banda, almacenamiento y capacidad de cálculo suficientes ).
Desde el CryptoKitties de 2017, el verano de DeFi, hasta el auge posterior de aplicaciones en cadena como GameFi y NFT, la demanda del mercado por mayor capacidad de procesamiento ha ido en aumento. Sin embargo, incluso Ethereum, que es Turing completo, solo puede manejar entre 15 y 45 transacciones por segundo ( TPS ), lo que ha llevado a un aumento constante en los costos de transacción, tiempos de liquidación más largos y la mayoría de las Dapps no pueden soportar los costos de operación. La red en su conjunto se ha vuelto lenta y cara para los usuarios, y el problema de la escalabilidad de la blockchain necesita ser resuelto urgentemente. La solución ideal de escalabilidad sería: aumentar la velocidad de transacción de la red blockchain ( un tiempo de finalización más corto ) y un mayor rendimiento de transacciones ( un TPS más alto ), sin sacrificar la descentralización y la seguridad.
2. Tipos de soluciones de escalado
Dividimos las soluciones de escalabilidad en dos categorías principales: escalabilidad en cadena y escalabilidad off-chain, basándonos en el criterio de "si se cambia una capa de la red principal".
2.1 Expansión en cadena
Concepto clave: una solución que logra el efecto de escalabilidad al cambiar una capa del protocolo de la red principal, la principal solución actual es la fragmentación.
La expansión en cadena tiene varias soluciones, este artículo no se extenderá en ello, a continuación se enumeran brevemente dos soluciones:
La opción uno es ampliar el espacio del bloque, es decir, aumentar la cantidad de transacciones empaquetadas en cada bloque, pero esto aumentará los requisitos para los dispositivos de nodos de alto rendimiento, elevará la barrera de entrada para unirse a los nodos y reducirá el grado de "descentralización".
La opción dos es el sharding, que divide el libro mayor de la cadena de bloques en varias partes, donde ya no cada nodo participa en todos los registros, sino que diferentes fragmentos, es decir, diferentes nodos son responsables de diferentes registros. El cálculo en paralelo puede procesar múltiples transacciones simultáneamente; esto puede reducir la presión computacional sobre los nodos y el umbral de entrada, mejorando la velocidad de procesamiento de transacciones y el grado de descentralización; pero esto significa que la potencia de cálculo de toda la red se dispersa, lo que disminuirá la "seguridad" de toda la red.
Cambiar el código del protocolo de la red principal puede tener efectos negativos impredecibles, ya que cualquier pequeño fallo de seguridad en la base puede amenazar gravemente la seguridad de toda la red, lo que podría obligar a la red a realizar una bifurcación o a interrumpir la actualización de reparación. Por ejemplo, el evento de vulnerabilidad de inflación de Zcash en 2018: el código de Zcash se basa en el código modificado de la versión 0.11.2 de Bitcoin, y en 2018 un ingeniero descubrió una vulnerabilidad crítica en el código subyacente, es decir, que los tokens podían generarse de manera ilimitada, lo que llevó al equipo a dedicar 8 meses a una reparación secreta, y solo después de corregir la vulnerabilidad se hizo público este evento.
2.2 off-chain expansión
Concepto central: solución de escalado que no altera el protocolo de la capa base existente.
Las soluciones de escalado off-chain se pueden subdividir en Layer2 y otras soluciones:
3. Profundidad de la expansión off-chain
Canales Estatales 3.1
3.1.1 Resumen
El canal de estado estipula que los usuarios solo necesitan interactuar con la cadena principal cuando el canal se abre, se cierra o se resuelve una disputa, y que las interacciones entre usuarios se realicen off-chain, con el fin de reducir el tiempo y los costos monetarios de las transacciones de los usuarios, y permitir que el número de transacciones no esté limitado.
Los canales de estado son protocolos P2P simples, adecuados para "aplicaciones basadas en turnos", por ejemplo, un juego de ajedrez entre dos personas. Cada canal es gestionado por un contrato inteligente de múltiples firmas que se ejecuta en la cadena principal, el cual controla los activos depositados en el canal, verifica las actualizaciones de estado y arbitra disputas entre los participantes ( basado en pruebas de fraude firmadas y con sello de tiempo ). Después de que los participantes despliegan el contrato en la red blockchain, depositan una cantidad de fondos y los bloquean; una vez que ambas partes firman y confirman, el canal se abre oficialmente. El canal permite a los participantes realizar transacciones gratuitas fuera de la cadena ( sin límite de cantidad, siempre que el valor neto de sus transferencias no exceda el total de tokens depositados ). Los participantes envían actualizaciones de estado alternativamente, esperando la confirmación de firma de la otra parte. Una vez que la otra parte confirma con su firma, esta actualización de estado se considera completada. Normalmente, las actualizaciones de estado acordadas por ambas partes no se suben a la cadena principal, solo se confirman en la cadena principal en caso de disputas o al cerrar el canal. Cuando se necesita cerrar el canal, cualquiera de los participantes puede solicitar una transacción en la cadena principal; si la solicitud de salida recibe la aprobación por firma unánime, se ejecuta inmediatamente en la cadena, es decir, el contrato inteligente distribuye los fondos bloqueados restantes según el saldo de cada participante en el estado final del canal; si otros participantes no han aprobado con su firma, todos deben esperar el final del "período de desafío" para recibir los fondos restantes.
En resumen, la solución del canal de estado puede reducir significativamente la carga de cálculo en la cadena principal, aumentar la velocidad de las transacciones y disminuir los costos de transacción.
3.1.2 Línea de tiempo
En 2015/02, Joseph Poon y Thaddeus Dryja publicaron un borrador del libro blanco de la red Lightning.
En noviembre de 2015, Jeff Coleman resumió sistemáticamente el concepto de State Channel y propuso que el Payment Channel de Bitcoin es un subcaso del concepto de State Channel.
2016/01, Joseph Poon y Thaddeus Dryja publicaron oficialmente el documento técnico "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" que propone el esquema de escalabilidad de la red Lightning de Bitcoin Payment Channel(, el cual se utiliza únicamente para procesar pagos en la red de Bitcoin.
En noviembre de 2017, se propuso la especificación de diseño de State Channel llamada Sprites, basada en el marco de Payment Channel.
2018/06, Counterfactual propuso un diseño de Canales de Estado Generalizados muy detallado, que es el primer diseño completamente relacionado con los canales de estado.
2018/10, el artículo Generalised State Channel Networks presenta los conceptos de State Channel Networks y Virtual Channels.
2019/02, el concepto de canales de estado se expandió a N-Party Channels, Nitro es el primer protocolo basado en esta idea.
2019/10, Pisa expandió el concepto de Watchtowers para resolver el problema de que todos los participantes necesitan estar en línea de manera continua.
![Informe de investigación de profundidad de diez mil caracteres: Análisis completo de la expansión off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(
)# 3.1.3 Principios Técnicos
Los principios técnicos de los canales de estado son los siguientes:
Alice y Bob depositan fondos desde su EOA personal a la dirección del contrato en cadena, estos fondos se bloquean en el contrato hasta que se cierre el canal y el saldo se devuelve al usuario; después de que ambas partes firman y confirman, el canal de estado entre ellos se abre oficialmente.
Alice y Bob pueden realizar transacciones ilimitadas off-chain a través de este canal; los participantes se comunican mediante mensajes firmados criptográficamente ### en lugar de comunicarse con la red blockchain (. Ambos usuarios necesitan firmar cada transacción para prevenir el doble gasto malicioso. A través de estos mensajes, proponen actualizaciones del estado de sus cuentas y aceptan las actualizaciones de estado propuestas por la otra parte.
Si Alice quiere cerrar el canal y finalizar la transacción con Bob, Alice necesita enviar el estado final de su cuenta al contrato. Si Bob firma y aprueba, el contrato liberará los fondos bloqueados de acuerdo con el estado final y los devolverá al usuario correspondiente. Si Bob no responde a la firma, el contrato liberará los fondos bloqueados y los devolverá al usuario correspondiente una vez que termine el período de desafío.
![Informe de investigación en profundidad: Análisis completo de la expansión off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(
)# 3.1.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Confirmación instantánea
Bajo costo
Buena privacidad
Alta escalabilidad
Adecuado para transacciones frecuentes de bajo monto
Desventajas:
Se necesita bloquear fondos por adelantado
Las partes interesadas deben estar en línea de manera continua
No es adecuado para pagos de gran cantidad
La cantidad de canales y la cantidad de participantes están limitadas.
Se necesita monitoreo de terceros para garantizar la seguridad
![Informe de investigación de diez mil palabras: análisis completo de la Profundidad off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp(
)# 3.1.5 Aplicación
Red Lightning de Bitcoin
Resumen:
La red Lightning es un canal de pagos de bajo valor en la red de Bitcoin, cuya evolución técnica general ha pasado por: construir un canal de pagos unidireccional con firma múltiple 2/2, luego se puede construir un canal de pagos bidireccional al agregar RSMC, y después se puede conectar el canal de pagos para expandirse a pagos entre múltiples personas al agregar HTLC, finalmente construyendo la red de pagos, es decir, la red Lightning. A través de canales de pago de bajo valor off-chain, y luego aprovechando intermediarios para formar una red de transacciones, se puede resolver el problema de escalabilidad de la red de Bitcoin. El uso general de la red Lightning sigue el proceso de "depósito ### establecer canal ( → transacción de la red Lightning ) actualizar estado del canal ( → reembolso/ liquidación ) cerrar canal ("; teóricamente, la red Lightning puede procesar un millón de transacciones por segundo.
Línea de tiempo:
En febrero de 2015, Joseph Poon y Thaddeus Dryja publicaron el borrador del libro blanco de la red Lightning;
En enero de 2016 se publicó la versión oficial del libro blanco y se fundó Lightning Labs;
El 15 de marzo de 2018, Lightning Labs lanzó la primera versión de la red principal de Lightning Network Daemon )LND( versión 0.4.
A principios de 2021, la capacidad pública de la red Lightning )TVL( era de aproximadamente 40 millones de dólares, con alrededor de 100,000 usuarios utilizando la red Lightning.
En junio de 2021, El Salvador anunció la adopción de Bitcoin como moneda de curso legal, y en septiembre lanzó la billetera Chivo basada en la red Lightning.
En 2022, Cash App y 26 plataformas de intercambio de criptomonedas, incluidos OKX, Kraken y Bitfinex, anunciaron el soporte para la red Lightning, logrando funciones de depósito y retiro de BTC instantáneas y económicas.
En octubre de 2022, Lightning Labs lanzó un nuevo protocolo basado en Taproot: la versión alpha del protocolo Taro), que actualmente se está probando en la red de prueba. En el futuro, se podrá utilizar para acuñar, enviar y recibir activos en la red de Bitcoin, y realizar transacciones instantáneas, de gran volumen y de bajo costo a través de la red Lightning.
23 de noviembre de 2022, según 1ml.com, la red Lightning tiene un total de 76,236 canales de pago, con un capital de 5049 $.
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RugResistant
· hace4h
Ya se ha hablado de los canales de estado desde hace tiempo, ¿qué hay de nuevo en esto?
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RunWhenCut
· hace4h
¿El tpsl está tan atascado?
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AirdropHunterXiao
· hace4h
La cadena de bloques, esta unholy trinity es demasiado real, simplemente una necesidad que hace vomitar sangre.
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SnapshotStriker
· hace4h
Otra vez el dilema del triángulo, estoy cansado hhh
Análisis profundo de la expansión off-chain: ¿Cómo los State Channels mejoran la eficiencia de las transacciones en la Cadena de bloques?
Profundidad de análisis de la expansión off-chain
1. La necesidad de la expansión
El futuro de la blockchain es una visión grandiosa: descentralización, seguridad y escalabilidad. Pero generalmente la blockchain solo puede lograr dos de ellas, y satisfacer estos tres requisitos se conoce como el problema del triángulo imposible de la blockchain. Durante años, la gente ha estado explorando cómo resolver este dilema, cómo aumentar el rendimiento y la velocidad de las transacciones de la blockchain, garantizando al mismo tiempo la descentralización y la seguridad, es decir, resolver el problema de la escalabilidad, que es uno de los temas candentes en el proceso de desarrollo actual de la blockchain.
Definamos primero de manera general la descentralización, la seguridad y la escalabilidad de la blockchain:
La primera bifurcación dura significativa de la red Bitcoin surgió debido a problemas de escalabilidad. A medida que aumentaba el número de usuarios y el volumen de transacciones de Bitcoin, la red Bitcoin, con un límite de 1 MB por bloque, comenzó a enfrentar problemas de congestión; desde 2015, la comunidad de Bitcoin ha tenido desacuerdos sobre la escalabilidad, con un grupo representado por Bitcoin ABC que apoya la expansión del tamaño de los bloques, y otro grupo representado por Bitcoin Core, que es partidario de bloques pequeños y considera que se debería usar la solución de testigos segregados (Segwit) para optimizar la estructura de la cadena principal. El 1 de agosto de 2017, Bitcoin ABC desarrolló y puso en funcionamiento un sistema cliente de 8 MB, lo que llevó a la primera bifurcación dura significativa en la historia de Bitcoin, y dio origen a una nueva criptomoneda, BCH.
Del mismo modo, la red de Ethereum también ha optado por sacrificar parte de la escalabilidad para garantizar la seguridad y la descentralización de la red; aunque la red de Ethereum no ha limitado el volumen de transacciones como lo ha hecho la red de Bitcoin mediante la restricción del tamaño de los bloques, sino que ha cambiado indirectamente a establecer un límite en las tarifas de combustible que un solo bloque puede acomodar, el objetivo sigue siendo lograr un consenso sin confianza y asegurar una amplia distribución de nodos ( ya sea que se eliminen o aumenten los límites, se eliminarán muchos nodos más pequeños que carecen de ancho de banda, almacenamiento y capacidad de cálculo suficientes ).
Desde el CryptoKitties de 2017, el verano de DeFi, hasta el auge posterior de aplicaciones en cadena como GameFi y NFT, la demanda del mercado por mayor capacidad de procesamiento ha ido en aumento. Sin embargo, incluso Ethereum, que es Turing completo, solo puede manejar entre 15 y 45 transacciones por segundo ( TPS ), lo que ha llevado a un aumento constante en los costos de transacción, tiempos de liquidación más largos y la mayoría de las Dapps no pueden soportar los costos de operación. La red en su conjunto se ha vuelto lenta y cara para los usuarios, y el problema de la escalabilidad de la blockchain necesita ser resuelto urgentemente. La solución ideal de escalabilidad sería: aumentar la velocidad de transacción de la red blockchain ( un tiempo de finalización más corto ) y un mayor rendimiento de transacciones ( un TPS más alto ), sin sacrificar la descentralización y la seguridad.
2. Tipos de soluciones de escalado
Dividimos las soluciones de escalabilidad en dos categorías principales: escalabilidad en cadena y escalabilidad off-chain, basándonos en el criterio de "si se cambia una capa de la red principal".
2.1 Expansión en cadena
Concepto clave: una solución que logra el efecto de escalabilidad al cambiar una capa del protocolo de la red principal, la principal solución actual es la fragmentación.
La expansión en cadena tiene varias soluciones, este artículo no se extenderá en ello, a continuación se enumeran brevemente dos soluciones:
Cambiar el código del protocolo de la red principal puede tener efectos negativos impredecibles, ya que cualquier pequeño fallo de seguridad en la base puede amenazar gravemente la seguridad de toda la red, lo que podría obligar a la red a realizar una bifurcación o a interrumpir la actualización de reparación. Por ejemplo, el evento de vulnerabilidad de inflación de Zcash en 2018: el código de Zcash se basa en el código modificado de la versión 0.11.2 de Bitcoin, y en 2018 un ingeniero descubrió una vulnerabilidad crítica en el código subyacente, es decir, que los tokens podían generarse de manera ilimitada, lo que llevó al equipo a dedicar 8 meses a una reparación secreta, y solo después de corregir la vulnerabilidad se hizo público este evento.
2.2 off-chain expansión
Concepto central: solución de escalado que no altera el protocolo de la capa base existente.
Las soluciones de escalado off-chain se pueden subdividir en Layer2 y otras soluciones:
3. Profundidad de la expansión off-chain
Canales Estatales 3.1
3.1.1 Resumen
El canal de estado estipula que los usuarios solo necesitan interactuar con la cadena principal cuando el canal se abre, se cierra o se resuelve una disputa, y que las interacciones entre usuarios se realicen off-chain, con el fin de reducir el tiempo y los costos monetarios de las transacciones de los usuarios, y permitir que el número de transacciones no esté limitado.
Los canales de estado son protocolos P2P simples, adecuados para "aplicaciones basadas en turnos", por ejemplo, un juego de ajedrez entre dos personas. Cada canal es gestionado por un contrato inteligente de múltiples firmas que se ejecuta en la cadena principal, el cual controla los activos depositados en el canal, verifica las actualizaciones de estado y arbitra disputas entre los participantes ( basado en pruebas de fraude firmadas y con sello de tiempo ). Después de que los participantes despliegan el contrato en la red blockchain, depositan una cantidad de fondos y los bloquean; una vez que ambas partes firman y confirman, el canal se abre oficialmente. El canal permite a los participantes realizar transacciones gratuitas fuera de la cadena ( sin límite de cantidad, siempre que el valor neto de sus transferencias no exceda el total de tokens depositados ). Los participantes envían actualizaciones de estado alternativamente, esperando la confirmación de firma de la otra parte. Una vez que la otra parte confirma con su firma, esta actualización de estado se considera completada. Normalmente, las actualizaciones de estado acordadas por ambas partes no se suben a la cadena principal, solo se confirman en la cadena principal en caso de disputas o al cerrar el canal. Cuando se necesita cerrar el canal, cualquiera de los participantes puede solicitar una transacción en la cadena principal; si la solicitud de salida recibe la aprobación por firma unánime, se ejecuta inmediatamente en la cadena, es decir, el contrato inteligente distribuye los fondos bloqueados restantes según el saldo de cada participante en el estado final del canal; si otros participantes no han aprobado con su firma, todos deben esperar el final del "período de desafío" para recibir los fondos restantes.
En resumen, la solución del canal de estado puede reducir significativamente la carga de cálculo en la cadena principal, aumentar la velocidad de las transacciones y disminuir los costos de transacción.
3.1.2 Línea de tiempo
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)# 3.1.3 Principios Técnicos
Los principios técnicos de los canales de estado son los siguientes:
Alice y Bob depositan fondos desde su EOA personal a la dirección del contrato en cadena, estos fondos se bloquean en el contrato hasta que se cierre el canal y el saldo se devuelve al usuario; después de que ambas partes firman y confirman, el canal de estado entre ellos se abre oficialmente.
Alice y Bob pueden realizar transacciones ilimitadas off-chain a través de este canal; los participantes se comunican mediante mensajes firmados criptográficamente ### en lugar de comunicarse con la red blockchain (. Ambos usuarios necesitan firmar cada transacción para prevenir el doble gasto malicioso. A través de estos mensajes, proponen actualizaciones del estado de sus cuentas y aceptan las actualizaciones de estado propuestas por la otra parte.
Si Alice quiere cerrar el canal y finalizar la transacción con Bob, Alice necesita enviar el estado final de su cuenta al contrato. Si Bob firma y aprueba, el contrato liberará los fondos bloqueados de acuerdo con el estado final y los devolverá al usuario correspondiente. Si Bob no responde a la firma, el contrato liberará los fondos bloqueados y los devolverá al usuario correspondiente una vez que termine el período de desafío.
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)# 3.1.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Desventajas:
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)# 3.1.5 Aplicación
Resumen: La red Lightning es un canal de pagos de bajo valor en la red de Bitcoin, cuya evolución técnica general ha pasado por: construir un canal de pagos unidireccional con firma múltiple 2/2, luego se puede construir un canal de pagos bidireccional al agregar RSMC, y después se puede conectar el canal de pagos para expandirse a pagos entre múltiples personas al agregar HTLC, finalmente construyendo la red de pagos, es decir, la red Lightning. A través de canales de pago de bajo valor off-chain, y luego aprovechando intermediarios para formar una red de transacciones, se puede resolver el problema de escalabilidad de la red de Bitcoin. El uso general de la red Lightning sigue el proceso de "depósito ### establecer canal ( → transacción de la red Lightning ) actualizar estado del canal ( → reembolso/ liquidación ) cerrar canal ("; teóricamente, la red Lightning puede procesar un millón de transacciones por segundo.
Línea de tiempo: