Будущее блокчейна предполагает децентрализацию, безопасность и масштабируемость, однако обычно возможно реализовать только два из этих аспектов, что называется невозможной тройкой блокчейна. На протяжении многих лет люди исследуют, как повысить пропускную способность и скорость транзакций блокчейна при обеспечении децентрализации и безопасности, то есть решить проблему масштабируемости, что является одной из актуальных тем развития блокчейна.
Децентрализация, безопасность и масштабируемость блокчейна можно просто определить как:
Децентрализация: любой может стать узлом и участвовать в системе блокчейна, чем больше узлов, тем выше степень децентрализации.
Безопасность: чем выше затраты на получение контроля над блокчейн-системой, тем выше безопасность, что позволяет противостоять атакам крупных участников.
Масштабируемость: способность блокчейна обрабатывать большое количество транзакций.
Первый значительный хард-форк сети Биткойн произошел из-за проблемы с масштабированием. С увеличением числа пользователей и объема транзакций, лимит в 1 МБ на каждый блок привел к перегрузке сети. С 2015 года в сообществе Биткойн существовали разногласия по вопросам масштабирования, что в конечном итоге привело к первому значительному хард-форку Биткойн 1 августа 2017 года, в результате которого появился новый вид монеты BCH.
Сеть Эфириума также выбрала жертвовать частью масштабируемости для обеспечения безопасности и децентрализации. Хотя нет ограничений на размер блока, как в случае с Биткойном, в косвенной форме ограничивается объем транзакций путем ограничения платы за газ для отдельного блока, целью чего является достижение бездоверительного консенсуса и обеспечение широкого распределения узлов.
С 2017 года, когда появились CryptoKitties, и далее с ростом DeFi, GameFi и NFT, рынок испытывает постоянно растущую потребность в пропускной способности, однако Ethereum может обрабатывать всего 15-45 транзакций в секунду. Это приводит к увеличению стоимости транзакций, времени расчетов и делает большинство Dapps трудными для покрытия операционных затрат, вся сеть становится медленной и дорогой, проблема масштабирования блокчейна требует срочного решения. Идеальное решение для масштабирования заключается в том, чтобы максимально увеличить скорость транзакций и пропускную способность без ущерба для децентрализации и безопасности.
2. Категории решений по масштабированию
Согласно стандарту "изменяется ли один уровень основной сети", мы можем разделить решения по расширению на две основные категории: расширение на блокчейне и расширение вне блокчейна.
2.1 Масштабирование в блокчейне
Основная концепция: решение для увеличения пропускной способности путем изменения одного уровня протокола основной сети, в настоящее время основное решение - это шардирование.
Существует несколько решений для масштабирования в блокчейне, здесь кратко перечислены два из них:
Первый вариант заключается в расширении пространства блока, увеличении количества транзакций, упакованных в каждом блоке, но это повысит требования к оборудованию узлов и снизит степень децентрализации.
Второй вариант - это шардирование, которое делит блокчейн-реестр на несколько частей, разные узлы отвечают за разные записи, параллельные вычисления могут одновременно обрабатывать несколько транзакций. Это может снизить нагрузку на вычисления узлов и порог входа, повысить скорость обработки транзакций и уровень децентрализации, но снизит общую безопасность сети.
Изменение кода протокола основного сети может привести к непредсказуемым негативным последствиям, поскольку любые уязвимости в безопасности на нижнем уровне серьезно угрожают безопасности всей сети, что может привести к форкам или прерыванию обновлений. Например, инцидент с инфляционной уязвимостью Zcash в 2018 году, команда потратила 8 месяцев на секретное исправление, прежде чем сделать это публичным.
2.2 вне блокчейна расширение
Основная концепция: решение для масштабирования, не изменяющее существующий протокол основной сети первого уровня.
вне блокчейна расширение может быть разделено на Layer2 и другие решения:
Состояние канала предполагает, что пользователи должны взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или разрешении споров; взаимодействия между пользователями происходят вне блокчейна, что снижает время и стоимость транзакций, позволяя неограниченное количество транзакций.
Статус-каналы — это простые P2P-протоколы, подходящие для "игр с пошаговым взаимодействием", таких как международные шахматы для двух человек. Каждый канал управляется многоподписным смарт-контрактом в основной сети, который контролирует вложенные активы, проверяет обновления состояния и разрешает споры ( на основе доказательства мошенничества с подписью и временной меткой ). Участники вносят средства и блокируют их после развертывания контракта в сети, и после подписания обеими сторонами канал официально открывается. Канал позволяет участникам выполнять неограниченное количество бесплатных вне блокчейна транзакций (, при условии, что чистая сумма перевода не превышает общую сумму вложенных средств ). Участники по очереди отправляют обновления состояния и ждут подтверждения подписи от другой стороны. В нормальных условиях обновления состояния, согласованные обеими сторонами, не загружаются в основную сеть, только в случае спора или закрытия канала они зависят от подтверждения основной сети. При закрытии любая сторона может подать запрос в основную сеть; если все подписания одобрены, он выполняется немедленно, в противном случае необходимо дождаться окончания "периода оспаривания", прежде чем получить средства.
Каналы состояния могут значительно снизить объем вычислений в основной сети, повысить скорость транзакций и снизить стоимость транзакций.
Традиционный рабочий процесс в блокчейне: пользователи изменяют состояние смарт-контрактов, отправляя транзакции в блокчейн, что приводит к проблемам с временем и затратами.
Рабочий процесс канала состояния:
Элис и Боб открывают статусный канал, внося средства в контракт на блокчейне.
Стороны могут проводить неограниченное количество сделок вне блокчейна, общаясь друг с другом с помощью подписанных сообщений.
Если Алиса хочет закрыть канал, ей нужно подать окончательное состояние контракту.
Если Боб подписал одобрение, контракт распределяет средства в соответствии с окончательным состоянием.
Если Боб не ответит, средства будут распределены по контракту по истечении периода оспаривания.
Рабочий процесс в условиях пессимизма:
Если Боб не отвечает на подпись обновления состояния, Алиса может подать в контракт последнее действительное состояние для оспаривания.
Контракт позволяет Бобу реагировать в течение определенного времени
Если Боб ответит, можно продолжать сделку; если не ответит, контракт автоматически закроет канал и вернет средства.
Основные применения включают сеть Lightning для Биткойна, сеть Lightning для Эфириума и сеть Celer.
Биткойн-Лайтнинг-сеть:
В феврале 2015 года был опубликован проект белой книги
В марте 2018 года была выпущена первая версия основной сети
В 2021 году Сальвадор принял биткойн в качестве законного платежного средства и запустил кошелек Chivo на основе сети Lightning.
В ноябре 2022 года было 76,236 платежных каналов, средства в каналах составили 5049 BTC
Эфириум Лайтнинг Сеть:
Основан в 2017 году, аналогично сети Lightning
В октябре 2017 года ICO собрало более 30 миллионов долларов США
Первый легкий клиент был запущен в основной сети в мае 2020 года
В настоящее время порог входа высок, экосистема развивается медленно
Сеть Celer:
По сути, это увеличение уровня стимулов в сети Lightning
Можно создать быстрые, низкозатратные и безопасные Dapps с высоким уровнем взаимодействия с помощью технологий вне блокчейна и экономических моделей стимулов.
Запуск на основной сети Ethereum в июле 2019 года
В настоящее время преобразован в платформу агрегации расширения L2 с поддержкой кросс-цепи
Недостатки: необходимо блокировать средства, сложный маршрут
Эфириум Лайтнинг Сеть:
Преимущества: поддержка смарт-контрактов
Недостатки: медленный процесс разработки, высокая планка для использования
Сеть Celer:
Преимущества: поддержка кросс-чейн,完善激励机制
Недостатки: высокая степень централизации
3.2 Сайдчейны
3.2.1 Обзор
Концепция побочной цепи была впервые предложена в 2012 году в чате разработчиков Bitcoin, а в 2014 году исследователем Blockstream была написана первая статья по этой теме. Побочная цепь – это форма блокчейна, возникшая для ускорения транзакций Bitcoin, которая может использовать более сложные контракты или улучшать механизмы консенсуса. Результаты транзакций побочной цепи в конечном итоге передаются обратно на основную цепь и записываются на стороне валидаторов. Эта модель блокчейна не является новой формой, а представляет собой инфраструктуру, прикрепленную к основной цепи и помогающую решать проблемы.
Безопасность зависит от собственного механизма согласования
Нужен надежный федеральный или авторитетный орган
Кросс-цепочечные сделки сложны
Возможное возникновение разрыва ликвидности
Посмотреть Оригинал
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
21 Лайков
Награда
21
5
Поделиться
комментарий
0/400
MerkleDreamer
· 07-31 13:13
вне блокчейна также не удержит твоё сердце
Посмотреть ОригиналОтветить0
LiquidationSurvivor
· 07-30 14:53
Классическая тройная дилемма, кто понимает, тот поймет.
Глубина анализа решения по расширению вне блокчейна: State Channels, Sidechains и их применение
Глубина анализа расширения вне блокчейна
1. Необходимость масштабирования
Будущее блокчейна предполагает децентрализацию, безопасность и масштабируемость, однако обычно возможно реализовать только два из этих аспектов, что называется невозможной тройкой блокчейна. На протяжении многих лет люди исследуют, как повысить пропускную способность и скорость транзакций блокчейна при обеспечении децентрализации и безопасности, то есть решить проблему масштабируемости, что является одной из актуальных тем развития блокчейна.
Децентрализация, безопасность и масштабируемость блокчейна можно просто определить как:
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
Первый значительный хард-форк сети Биткойн произошел из-за проблемы с масштабированием. С увеличением числа пользователей и объема транзакций, лимит в 1 МБ на каждый блок привел к перегрузке сети. С 2015 года в сообществе Биткойн существовали разногласия по вопросам масштабирования, что в конечном итоге привело к первому значительному хард-форку Биткойн 1 августа 2017 года, в результате которого появился новый вид монеты BCH.
Сеть Эфириума также выбрала жертвовать частью масштабируемости для обеспечения безопасности и децентрализации. Хотя нет ограничений на размер блока, как в случае с Биткойном, в косвенной форме ограничивается объем транзакций путем ограничения платы за газ для отдельного блока, целью чего является достижение бездоверительного консенсуса и обеспечение широкого распределения узлов.
С 2017 года, когда появились CryptoKitties, и далее с ростом DeFi, GameFi и NFT, рынок испытывает постоянно растущую потребность в пропускной способности, однако Ethereum может обрабатывать всего 15-45 транзакций в секунду. Это приводит к увеличению стоимости транзакций, времени расчетов и делает большинство Dapps трудными для покрытия операционных затрат, вся сеть становится медленной и дорогой, проблема масштабирования блокчейна требует срочного решения. Идеальное решение для масштабирования заключается в том, чтобы максимально увеличить скорость транзакций и пропускную способность без ущерба для децентрализации и безопасности.
2. Категории решений по масштабированию
Согласно стандарту "изменяется ли один уровень основной сети", мы можем разделить решения по расширению на две основные категории: расширение на блокчейне и расширение вне блокчейна.
2.1 Масштабирование в блокчейне
Основная концепция: решение для увеличения пропускной способности путем изменения одного уровня протокола основной сети, в настоящее время основное решение - это шардирование.
Существует несколько решений для масштабирования в блокчейне, здесь кратко перечислены два из них:
Первый вариант заключается в расширении пространства блока, увеличении количества транзакций, упакованных в каждом блоке, но это повысит требования к оборудованию узлов и снизит степень децентрализации.
Второй вариант - это шардирование, которое делит блокчейн-реестр на несколько частей, разные узлы отвечают за разные записи, параллельные вычисления могут одновременно обрабатывать несколько транзакций. Это может снизить нагрузку на вычисления узлов и порог входа, повысить скорость обработки транзакций и уровень децентрализации, но снизит общую безопасность сети.
Изменение кода протокола основного сети может привести к непредсказуемым негативным последствиям, поскольку любые уязвимости в безопасности на нижнем уровне серьезно угрожают безопасности всей сети, что может привести к форкам или прерыванию обновлений. Например, инцидент с инфляционной уязвимостью Zcash в 2018 году, команда потратила 8 месяцев на секретное исправление, прежде чем сделать это публичным.
2.2 вне блокчейна расширение
Основная концепция: решение для масштабирования, не изменяющее существующий протокол основной сети первого уровня.
вне блокчейна расширение может быть разделено на Layer2 и другие решения:
Слой 2:
Другие:
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
3. Вне блокчейна расширение решений
3.1 Государственные каналы
3.1.1 Обзор
Состояние канала предполагает, что пользователи должны взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или разрешении споров; взаимодействия между пользователями происходят вне блокчейна, что снижает время и стоимость транзакций, позволяя неограниченное количество транзакций.
Статус-каналы — это простые P2P-протоколы, подходящие для "игр с пошаговым взаимодействием", таких как международные шахматы для двух человек. Каждый канал управляется многоподписным смарт-контрактом в основной сети, который контролирует вложенные активы, проверяет обновления состояния и разрешает споры ( на основе доказательства мошенничества с подписью и временной меткой ). Участники вносят средства и блокируют их после развертывания контракта в сети, и после подписания обеими сторонами канал официально открывается. Канал позволяет участникам выполнять неограниченное количество бесплатных вне блокчейна транзакций (, при условии, что чистая сумма перевода не превышает общую сумму вложенных средств ). Участники по очереди отправляют обновления состояния и ждут подтверждения подписи от другой стороны. В нормальных условиях обновления состояния, согласованные обеими сторонами, не загружаются в основную сеть, только в случае спора или закрытия канала они зависят от подтверждения основной сети. При закрытии любая сторона может подать запрос в основную сеть; если все подписания одобрены, он выполняется немедленно, в противном случае необходимо дождаться окончания "периода оспаривания", прежде чем получить средства.
Каналы состояния могут значительно снизить объем вычислений в основной сети, повысить скорость транзакций и снизить стоимость транзакций.
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.1.2 Временная линия
3.1.3 Технические принципы
Традиционный рабочий процесс в блокчейне: пользователи изменяют состояние смарт-контрактов, отправляя транзакции в блокчейн, что приводит к проблемам с временем и затратами.
Рабочий процесс канала состояния:
Рабочий процесс в условиях пессимизма:
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.1.4 Плюсы и минусы
Преимущества:
Недостатки:
3.1.5 Приложение
Основные применения включают сеть Lightning для Биткойна, сеть Lightning для Эфириума и сеть Celer.
Биткойн-Лайтнинг-сеть:
Эфириум Лайтнинг Сеть:
Сеть Celer:
3.1.6 Сравнение приложений
Биткойн-Лайтнинг Сеть:
Эфириум Лайтнинг Сеть:
Сеть Celer:
3.2 Сайдчейны
3.2.1 Обзор
Концепция побочной цепи была впервые предложена в 2012 году в чате разработчиков Bitcoin, а в 2014 году исследователем Blockstream была написана первая статья по этой теме. Побочная цепь – это форма блокчейна, возникшая для ускорения транзакций Bitcoin, которая может использовать более сложные контракты или улучшать механизмы консенсуса. Результаты транзакций побочной цепи в конечном итоге передаются обратно на основную цепь и записываются на стороне валидаторов. Эта модель блокчейна не является новой формой, а представляет собой инфраструктуру, прикрепленную к основной цепи и помогающую решать проблемы.
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.2.2 Временная шкала
3.2.3 Технический принцип
Сайдчейн имеет два основных способа связи с основным блокчейном: двусторонняя привязка и несогласованная привязка.
Двунаправленная привязка ( Симметричная привязка ):
Несоответствующее якорение (Асимметричное привязка ):
В настоящее время все большее количество сайдчейнов выбирают механизм PoA или релееры для подтверждения состояния блоков основной цепи.
Резюме механизма боковой цепи:
Безопасность активов в сайдчейне зависит от безопасности механизма консенсуса сайдчейна.
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
3.2.4 Достоинства и недостатки
Преимущества:
Недостатки: