Майбутнє блокчейну — це грандіозна перспектива: децентралізація, безпека та масштабованість. Але зазвичай блокчейн може реалізувати лише два з цих аспектів, а одночасне задоволення всіх трьох вимог називається неможливим трикутником блокчейну. Протягом багатьох років люди шукали способи вирішення цієї проблеми, як підвищити пропускну здатність та швидкість транзакцій блокчейну за умов дотримання децентралізації та безпеки, тобто вирішення проблеми масштабування є однією з актуальних тем обговорення у процесі розвитку блокчейну.
Давайте спочатку загально визначимо децентралізацію, безпеку та масштабованість блокчейну:
Децентралізація: будь-хто може стати вузлом і брати участь у виробництві та верифікації блокчейн-системи, чим більше вузлів, тим вищий рівень децентралізації, що забезпечує контроль над мережею не маленькою групою великих централізованих учасників.
Безпека: чим вищі витрати на отримання контролю над блокчейн-системою, тим вища безпека, отже, ланцюг може чинити опір атакам значної частини учасників.
Масштабованість: здатність блокчейну обробляти велику кількість транзакцій.
Перше значне жорстке розгалуження мережі біткойн виникло внаслідок проблеми розширення. Зі зростанням кількості користувачів та обсягу транзакцій мережа біткойн, обмежена 1 МБ на блок, почала стикатися з проблемою заторів; починаючи з 2015 року, у спільноті біткойн існували розбіжності з приводу проблеми розширення: одна сторона, представлена Bitcoin ABC, підтримувала розширення блоків, тоді як інша сторона, представлена Bitcoin Core, вважала, що слід оптимізувати структуру основного ланцюга, використовуючи рішення Segwit. 1 серпня 2017 року Bitcoin ABC самостійно розробив клієнтську систему обсягом 8 МБ, що призвело до появи першого значного жорсткого розгалуження в історії біткойн, а також до народження нової монети BCH.
Так само, мережа Ethereum також обрала пожертвувати частиною своєї масштабованості, щоб забезпечити безпеку та децентралізацію мережі; хоча мережа Ethereum не обмежує обсяг транзакцій, як це робить мережа Bitcoin, обмежуючи розмір блоку, вона фактично перетворилася на встановлення верхньої межі для вартості пального, яке може вмістити один блок, але мета залишається такою ж — досягнення бездоказового консенсусу та забезпечення широкого розподілу вузлів ( незалежно від того, чи скасовують або підвищують ліміт, буде скасовано багато менших вузлів з недостатнім пропускною здатністю, зберіганням та обчислювальною потужністю ).
З 2017 року, починаючи з CryptoKitties, через літо DeFi, а потім зростання таких ланцюгових застосувань, як GameFi та NFT, ринок потребує все більшої пропускної спроможності. Але навіть на повністю функціональному Ethereum можна обробити лише 15-45 транзакцій на секунду (TPS), що призводить до постійного зростання вартості транзакцій, збільшення часу розрахунків, і більшість Dapps важко витримують витрати на експлуатацію. Вся мережа для користувачів стає повільною та дорогою, проблема масштабування блокчейна терміново потребує вирішення. Ідеальним рішенням для масштабування є: підвищення швидкості транзакцій блокчейн-мережі ( коротший час фіналізації) та пропускної спроможності( без жодних жертв децентралізації та безпеки.
! [Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7d930821d982f99c43cf5400e4db2175.webp(
2. Категорії планів розширення
Ми класифікували рішення щодо масштабування на дві основні категорії: масштабування на базовому рівні та масштабування поза блокчейном, використовуючи «зміна основної мережі» як критерій.
) 2.1 масштабування на блокчейні
Основна концепція: рішення, яке досягає ефекту розширення шляхом зміни одного з протоколів основної мережі, наразі основним рішенням є шардінг.
Існує кілька варіантів розширення в блокчейні, у цій статті не буде їх детально розглянуто, нижче коротко наведено два варіанти:
Варіант один полягає в розширенні блок-простору, тобто в збільшенні кількості транзакцій, що пакуються в кожен блок, але це підвищить вимоги до високопродуктивних вузлів, підвищить поріг входження для вузлів і знизить рівень «децентралізації».
Варіант два - це шардінг, розділення блокчейн-реєстру на кілька частин, коли не кожен вузол бере участь у всіх записах, а різні шардінги, тобто різні вузли, відповідають за різні записи, що дозволяє паралельно обробляти кілька транзакцій; це знижує обчислювальне навантаження на вузли і бар'єри для приєднання, підвищує швидкість обробки транзакцій і ступінь децентралізації; але це означає, що загальна обчислювальна потужність мережі розподіляється, що може знизити «безпеку» всієї мережі.
Зміна коду протоколу основної мережі може призвести до непередбачуваних негативних наслідків, оскільки будь-яка незначна вразливість безпеки на нижньому рівні серйозно загрожує безпеці всієї мережі. Мережа може бути змушена до форку або перерви у ремонті оновлень. Наприклад, інцидент з інфляційною вразливістю Zcash у 2018 році: код Zcash був модифікований на основі коду версії Bitcoin 0.11.2, у 2018 році один інженер виявив, що в його базовому коді є небезпечна вразливість, а саме, що токени можуть бути безкінечно випущені, і команда витратила 8 місяців на таємне усунення помилки. Після виправлення вразливості цей інцидент був опублікований.
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 додатково поділити на Layer2 та інші рішення:
! [Звіт про глибоке дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-087d35594a04d33375b8199b93eb355e.webp(
3. Позаблокчейнова розширення
) 3.1 Державні канали
3.1.1 Огляд
Статевий канал передбачає, що користувачі повинні взаємодіяти з основною мережею лише під час відкриття, закриття або вирішення спорів, а взаємодії між користувачами відбуваються поза блокчейном, щоб зменшити час і фінансові витрати на транзакції, а також досягти необмеженої кількості транзакцій.
Стан каналів - це простий P2P протокол, що підходить для «додатків на основі раундів», наприклад, гри в шахи для двох осіб. Кожен канал управляється мультипідписом смарт-контракту, що працює в основній мережі, який контролює активи, внесені в канал, перевіряє оновлення стану та арбітрує спори між учасниками ### на основі доказів шахрайства з підписами та мітками часу (. Після розгортання контракту учасники вносять кошти та блокують їх, після підписання обома сторонами канал офіційно відкривається. Канал дозволяє учасникам здійснювати необмежену кількість безкоштовних транзакцій поза блокчейном ), за умови, що їхня чиста вартість переказів не перевищує загальну суму внесених токенів (. Учасники по черзі надсилають оновлення стану один одному, чекаючи на підтвердження підпису від іншої сторони. Як тільки інша сторона підтверджує підпис, це оновлення стану вважається завершеним. У нормальних умовах, оновлення стану, з якими погоджуються обидві сторони, не завантажуються в основну мережу; тільки у разі виникнення спору або закриття каналу це залежатиме від підтвердження основної мережі. Коли потрібно закрити канал, будь-який учасник може подати запит на транзакцію в основній мережі, якщо запит на вихід отримав одноголосне схвалення підпису, то на ланцюгу він виконується негайно, тобто смарт-контракт розподіляє залишкові заблоковані кошти відповідно до залишків кожного учасника на фінальному стані каналу; якщо інші учасники не надали підпис, то всім потрібно чекати закінчення «періоду виклику», щоб отримати залишкові кошти.
Таким чином, рішення зі статусними каналами можуть значно зменшити обчислювальне навантаження основної мережі, підвищити швидкість транзакцій та знизити їх вартість.
![Ван字 Глибина дослідження: всебічний аналіз поза блокчейном])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ead28de03be9fc22dcfe3f679ee36bc5.webp(
)# 3.1.2 Хронологія
2015/02, Джозеф Пун і Тадеуш Дрія опублікували чернетку білого паперу мережі Lightning.
2015/11, Джефф Коулман вперше систематично узагальнив концепцію State Channel, зазначивши, що Payment Channel біткоїна є підвипадком концепції State Channel.
2016/01, Джозеф Пун і Таддеус Дріджа офіційно опублікували білу книгу «The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments», у якій запропонували рішення для масштабування мережі Bitcoin - Payment Channel ###, що використовується лише для обробки переказів на мережі Bitcoin.
2017/11, перша специфікація дизайну State Channel на основі фреймворку Payment Channel, відома як Sprites, була запропонована.
2018/06, Counterfactual запропонував дуже детальний дизайн Generalized State Channels, що є першим повністю пов'язаним з каналами стану дизайном.
У жовтні 2018 року в статті «Узагальнені державні мережі каналів» була запропонована концепція мереж державних каналів і віртуальних каналів.
2019/02, концепція статусних каналів була розширена до N-Party Channels, Nitro є першим протоколом, створеним на основі цієї ідеї.
2019/10, Pisa розширила концепцію Watchtowers, щоб вирішити проблему постійної онлайн-активності всіх учасників.
2020/03, Hydra запропонував Швидкі Ізоморфні Канали.
Аліса та Боб через внесення коштів з їх особистого EOA на адрес контракту в блокчейні, ці кошти заблоковані в контракті, поки канал не закриється, після чого залишок буде повернений користувачеві; після підтвердження підписів обох сторін, статус-канал між ними офіційно відкривається.
Аліса та Боб теоретично можуть проводити необмежену кількість транзакцій поза блокчейном через цей канал, учасники спілкуються між собою за допомогою зашифрованих підписаних повідомлень ), а не з мережею блокчейну ###. Обидва користувачі повинні підписати кожну транзакцію, щоб запобігти подвійним витратам. Через ці повідомлення вони пропонують оновлення стану своїх рахунків і приймають оновлення стану, запропоноване іншим.
Якщо Аліса хоче закрити канал і завершити угоду з Бобом, Алісі потрібно подати остаточний стан свого рахунку до контракту. Якщо Боб підпише та схвалить, контракт звільнить заблоковані кошти відповідно до остаточного стану та поверне їх відповідному користувачу. Якщо Боб не відповість на підпис, контракт звільнить заблоковані кошти відповідно до остаточного стану та поверне їх відповідному користувачу після закінчення періоду оскарження.
Потрібен сторонній моніторинг для забезпечення безпеки
! [Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp###
(# 3.1.5 Застосування
Біткойн-мережа блискавки
Огляд:
Мережева блискавка — це канал малих платежів у мережі біткойн, який пройшов еволюцію технологій: 2/2 мультипідпис формує односторонній платіжний канал, з додаванням RSMC можна створити двосторонній платіжний канал, потім з додаванням HTLC можливе підключення платіжних каналів для розширення до багатокористувацьких платежів, врешті-решт формується платіжна мережа, тобто мережа блискавки. Через позаблокчейн канали малих платежів, а потім за допомогою посередників формується мережа транзакцій, що може вирішити проблему розширення мережі біткойн. Загальне використання мережі блискавки дотримується процесу «депозит ) створення каналу ### → транзакція мережі блискавки ( оновлення стану каналу ) → повернення/розрахунок ( завершення каналу )»; теоретично мережа блискавки може обробляти один мільйон транзакцій на секунду.
Часова лінія:
У лютому 2015 року Джозеф Пун і Таддеус Дріджа опублікували чернетку білого документа мережі Lightning;
У січні 2016 року було опубліковано офіційну версію білого паперу та засновано Lightning Labs;
15 березня 2018 року компанія Lightning Labs випустила першу версію основної мережі Lightning Network Daemon (LND) 0.4.
На початку 2021 року публічна ємність мережі Lightning (TVL) становила лише близько 40 мільйонів доларів, приблизно 100 тисяч користувачів використовували мережу Lightning.
У червні 2021 року Сальвадор оголосив про прийняття біткоїна в якості законного платіжного засобу, у вересні було випущено гаманець Chivo на основі мережі Lightning.
У 2022 році Cash App та 26 платформ криптовалютної торгівлі, включаючи OKX, Kraken, Bitfinex, оголосили про підтримку мережі Lightning, що забезпечує миттєві та дешеві операції з BTC, включаючи депозити та перекази.
У жовтні 2022 року Lightning Labs випустила новий протокол на базі Taproot — Taro protocol(alpha версія), який наразі проходить тестування в тестовій мережі. В майбутньому він зможе використовуватися для карбування, відправки та отримання активів у мережі Bitcoin, а також для виконання миттєвих, великих обсягів і низьковартісних транзакцій через мережу Lightning.
23 листопада 2022 року, згідно з 1ml.com, в мережі Lightning є 76 236 платіжних каналів, загальний обсяг коштів у каналах складає 5049 $
Ця сторінка може містити контент третіх осіб, який надається виключно в інформаційних цілях (не в якості запевнень/гарантій) і не повинен розглядатися як схвалення його поглядів компанією Gate, а також як фінансова або професійна консультація. Див. Застереження для отримання детальної інформації.
11 лайків
Нагородити
11
4
Поділіться
Прокоментувати
0/400
RugResistant
· 4год тому
канал стану вже давно говорили, так що тут нічого нового
Переглянути оригіналвідповісти на0
RunWhenCut
· 4год тому
tpsl обсяг справді так сильно застряг?
Переглянути оригіналвідповісти на0
AirdropHunterXiao
· 4год тому
Блокчейн ця Нечестива Трійця занадто реальна, просто необхідність б'є в кров.
Поглиблений аналіз масштабування поза блокчейном: як State Channel підвищує ефективність транзакцій Блокчейн
Глибина аналізу розширення поза блокчейном
1. Необхідність розширення
Майбутнє блокчейну — це грандіозна перспектива: децентралізація, безпека та масштабованість. Але зазвичай блокчейн може реалізувати лише два з цих аспектів, а одночасне задоволення всіх трьох вимог називається неможливим трикутником блокчейну. Протягом багатьох років люди шукали способи вирішення цієї проблеми, як підвищити пропускну здатність та швидкість транзакцій блокчейну за умов дотримання децентралізації та безпеки, тобто вирішення проблеми масштабування є однією з актуальних тем обговорення у процесі розвитку блокчейну.
Давайте спочатку загально визначимо децентралізацію, безпеку та масштабованість блокчейну:
Перше значне жорстке розгалуження мережі біткойн виникло внаслідок проблеми розширення. Зі зростанням кількості користувачів та обсягу транзакцій мережа біткойн, обмежена 1 МБ на блок, почала стикатися з проблемою заторів; починаючи з 2015 року, у спільноті біткойн існували розбіжності з приводу проблеми розширення: одна сторона, представлена Bitcoin ABC, підтримувала розширення блоків, тоді як інша сторона, представлена Bitcoin Core, вважала, що слід оптимізувати структуру основного ланцюга, використовуючи рішення Segwit. 1 серпня 2017 року Bitcoin ABC самостійно розробив клієнтську систему обсягом 8 МБ, що призвело до появи першого значного жорсткого розгалуження в історії біткойн, а також до народження нової монети BCH.
Так само, мережа Ethereum також обрала пожертвувати частиною своєї масштабованості, щоб забезпечити безпеку та децентралізацію мережі; хоча мережа Ethereum не обмежує обсяг транзакцій, як це робить мережа Bitcoin, обмежуючи розмір блоку, вона фактично перетворилася на встановлення верхньої межі для вартості пального, яке може вмістити один блок, але мета залишається такою ж — досягнення бездоказового консенсусу та забезпечення широкого розподілу вузлів ( незалежно від того, чи скасовують або підвищують ліміт, буде скасовано багато менших вузлів з недостатнім пропускною здатністю, зберіганням та обчислювальною потужністю ).
З 2017 року, починаючи з CryptoKitties, через літо DeFi, а потім зростання таких ланцюгових застосувань, як GameFi та NFT, ринок потребує все більшої пропускної спроможності. Але навіть на повністю функціональному Ethereum можна обробити лише 15-45 транзакцій на секунду (TPS), що призводить до постійного зростання вартості транзакцій, збільшення часу розрахунків, і більшість Dapps важко витримують витрати на експлуатацію. Вся мережа для користувачів стає повільною та дорогою, проблема масштабування блокчейна терміново потребує вирішення. Ідеальним рішенням для масштабування є: підвищення швидкості транзакцій блокчейн-мережі ( коротший час фіналізації) та пропускної спроможності( без жодних жертв децентралізації та безпеки.
! [Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7d930821d982f99c43cf5400e4db2175.webp(
2. Категорії планів розширення
Ми класифікували рішення щодо масштабування на дві основні категорії: масштабування на базовому рівні та масштабування поза блокчейном, використовуючи «зміна основної мережі» як критерій.
) 2.1 масштабування на блокчейні
Основна концепція: рішення, яке досягає ефекту розширення шляхом зміни одного з протоколів основної мережі, наразі основним рішенням є шардінг.
Існує кілька варіантів розширення в блокчейні, у цій статті не буде їх детально розглянуто, нижче коротко наведено два варіанти:
Зміна коду протоколу основної мережі може призвести до непередбачуваних негативних наслідків, оскільки будь-яка незначна вразливість безпеки на нижньому рівні серйозно загрожує безпеці всієї мережі. Мережа може бути змушена до форку або перерви у ремонті оновлень. Наприклад, інцидент з інфляційною вразливістю Zcash у 2018 році: код Zcash був модифікований на основі коду версії Bitcoin 0.11.2, у 2018 році один інженер виявив, що в його базовому коді є небезпечна вразливість, а саме, що токени можуть бути безкінечно випущені, і команда витратила 8 місяців на таємне усунення помилки. Після виправлення вразливості цей інцидент був опублікований.
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 додатково поділити на Layer2 та інші рішення:
! [Звіт про глибоке дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-087d35594a04d33375b8199b93eb355e.webp(
3. Позаблокчейнова розширення
) 3.1 Державні канали
3.1.1 Огляд
Статевий канал передбачає, що користувачі повинні взаємодіяти з основною мережею лише під час відкриття, закриття або вирішення спорів, а взаємодії між користувачами відбуваються поза блокчейном, щоб зменшити час і фінансові витрати на транзакції, а також досягти необмеженої кількості транзакцій.
Стан каналів - це простий P2P протокол, що підходить для «додатків на основі раундів», наприклад, гри в шахи для двох осіб. Кожен канал управляється мультипідписом смарт-контракту, що працює в основній мережі, який контролює активи, внесені в канал, перевіряє оновлення стану та арбітрує спори між учасниками ### на основі доказів шахрайства з підписами та мітками часу (. Після розгортання контракту учасники вносять кошти та блокують їх, після підписання обома сторонами канал офіційно відкривається. Канал дозволяє учасникам здійснювати необмежену кількість безкоштовних транзакцій поза блокчейном ), за умови, що їхня чиста вартість переказів не перевищує загальну суму внесених токенів (. Учасники по черзі надсилають оновлення стану один одному, чекаючи на підтвердження підпису від іншої сторони. Як тільки інша сторона підтверджує підпис, це оновлення стану вважається завершеним. У нормальних умовах, оновлення стану, з якими погоджуються обидві сторони, не завантажуються в основну мережу; тільки у разі виникнення спору або закриття каналу це залежатиме від підтвердження основної мережі. Коли потрібно закрити канал, будь-який учасник може подати запит на транзакцію в основній мережі, якщо запит на вихід отримав одноголосне схвалення підпису, то на ланцюгу він виконується негайно, тобто смарт-контракт розподіляє залишкові заблоковані кошти відповідно до залишків кожного учасника на фінальному стані каналу; якщо інші учасники не надали підпис, то всім потрібно чекати закінчення «періоду виклику», щоб отримати залишкові кошти.
Таким чином, рішення зі статусними каналами можуть значно зменшити обчислювальне навантаження основної мережі, підвищити швидкість транзакцій та знизити їх вартість.
![Ван字 Глибина дослідження: всебічний аналіз поза блокчейном])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ead28de03be9fc22dcfe3f679ee36bc5.webp(
)# 3.1.2 Хронологія
! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею
(# 3.1.3 Технічні принципи
Технічні принципи статусних каналів такі:
Аліса та Боб через внесення коштів з їх особистого EOA на адрес контракту в блокчейні, ці кошти заблоковані в контракті, поки канал не закриється, після чого залишок буде повернений користувачеві; після підтвердження підписів обох сторін, статус-канал між ними офіційно відкривається.
Аліса та Боб теоретично можуть проводити необмежену кількість транзакцій поза блокчейном через цей канал, учасники спілкуються між собою за допомогою зашифрованих підписаних повідомлень ), а не з мережею блокчейну ###. Обидва користувачі повинні підписати кожну транзакцію, щоб запобігти подвійним витратам. Через ці повідомлення вони пропонують оновлення стану своїх рахунків і приймають оновлення стану, запропоноване іншим.
Якщо Аліса хоче закрити канал і завершити угоду з Бобом, Алісі потрібно подати остаточний стан свого рахунку до контракту. Якщо Боб підпише та схвалить, контракт звільнить заблоковані кошти відповідно до остаточного стану та поверне їх відповідному користувачу. Якщо Боб не відповість на підпис, контракт звільнить заблоковані кошти відповідно до остаточного стану та поверне їх відповідному користувачу після закінчення періоду оскарження.
! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею
(# 3.1.4 Плюси та мінуси
Переваги:
Недоліки:
! [Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp###
(# 3.1.5 Застосування
Огляд: Мережева блискавка — це канал малих платежів у мережі біткойн, який пройшов еволюцію технологій: 2/2 мультипідпис формує односторонній платіжний канал, з додаванням RSMC можна створити двосторонній платіжний канал, потім з додаванням HTLC можливе підключення платіжних каналів для розширення до багатокористувацьких платежів, врешті-решт формується платіжна мережа, тобто мережа блискавки. Через позаблокчейн канали малих платежів, а потім за допомогою посередників формується мережа транзакцій, що може вирішити проблему розширення мережі біткойн. Загальне використання мережі блискавки дотримується процесу «депозит ) створення каналу ### → транзакція мережі блискавки ( оновлення стану каналу ) → повернення/розрахунок ( завершення каналу )»; теоретично мережа блискавки може обробляти один мільйон транзакцій на секунду.
Часова лінія: