La vision future de la blockchain est d'atteindre la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité. Cependant, la blockchain ne peut généralement réaliser que deux de ces objectifs, ce qui est appelé le problème du triangle impossible de la blockchain. Depuis des années, les gens explorent comment améliorer le débit et la vitesse des transactions de la blockchain tout en garantissant la décentralisation et la sécurité, c'est-à-dire résoudre le problème de l'évolutivité.
Définition de la décentralisation, de la sécurité et de l'évolutivité :
Décentralisé : tout le monde peut devenir un nœud participant à la production et à la vérification du système blockchain, plus il y a de nœuds, plus le degré de décentralisation est élevé.
Sécurité : Plus le coût pour obtenir le contrôle du système blockchain est élevé, plus la sécurité est grande.
Scalabilité : la capacité de la blockchain à traiter un grand nombre de transactions.
La première grande bifurcation dure du réseau Bitcoin provient d'un problème d'extension. Le 1er août 2017, Bitcoin ABC a développé de manière autonome un système client de 8 Mo, ce qui a conduit à la première grande bifurcation dure de l'histoire de Bitcoin, donnant naissance à la nouvelle monnaie BCH.
Le réseau Ethereum a également choisi de sacrifier une partie de l'évolutivité pour garantir la sécurité et la décentralisation du réseau. Depuis CryptoKitties en 2017, l'été DeFi, jusqu'à l'essor ultérieur des applications on-chain telles que GameFi et NFT, la demande du marché en matière de débit n'a cessé d'augmenter, mais Ethereum ne peut traiter que 15 à 45 transactions par seconde, ce qui entraîne une augmentation des coûts de transaction et un allongement des délais de règlement, rendant la plupart des Dapps incapables de supporter les coûts de fonctionnement. La solution d'évolutivité idéale consiste à augmenter la vitesse et le débit des transactions du réseau blockchain sans sacrifier la décentralisation et la sécurité.
2. Catégories des solutions d'extension
Selon le critère "si cela modifie une couche de la chaîne principale", les solutions d'extension peuvent être classées en deux grandes catégories : l'extension on-chain et l'extension off-chain.
2.1 Scalabilité on-chain
Concept clé : solution visant à atteindre un effet d'extensibilité en modifiant une couche de protocole de la chaîne principale, la principale solution actuelle étant le sharding.
Il existe plusieurs solutions pour l'extension on-chain, voici un aperçu de deux d'entre elles:
Option 1 : Élargir l'espace de bloc, augmenter le nombre de transactions emballées dans chaque bloc, mais cela augmentera les exigences pour des dispositifs de nœud à haute performance, réduisant ainsi le degré de décentralisation.
Option deux : le sharding, qui divise le livre de comptes de la blockchain en plusieurs parties, chaque shard étant responsable de la comptabilité différente, permettant un calcul parallèle qui peut traiter plusieurs transactions simultanément ; cela peut réduire la pression de calcul sur les nœuds et le seuil d'entrée, améliorant ainsi la vitesse de traitement des transactions et le degré de décentralisation ; cependant, cela pourrait réduire la sécurité globale du réseau.
Changer un protocole de réseau principal peut avoir des conséquences négatives imprévisibles, et la moindre vulnérabilité de sécurité au niveau inférieur peut sérieusement menacer la sécurité de l'ensemble du réseau.
2.2 off-chain extensibilité
Concept clé : une solution d'extensibilité qui ne modifie pas le protocole de la couche principale existante.
Les solutions d'extension off-chain peuvent être subdivisées en Layer2 et d'autres solutions :
Les canaux d'état stipulent que les utilisateurs n'ont besoin d'interagir avec la chaîne principale que lorsque le canal est ouvert, fermé ou en cas de résolution de différends, en effectuant les interactions entre utilisateurs off-chain pour réduire le temps et les coûts de transaction, permettant un nombre illimité de transactions.
Les canaux d'état conviennent aux "applications basées sur des tours", comme les jeux d'échecs à deux personnes. Chaque canal est géré par un contrat intelligent multi-signatures fonctionnant sur la chaîne principale, qui contrôle les actifs déposés dans le canal, vérifie les mises à jour d'état et arbitre les différends entre les participants.
3.1.2 Chronologie
2015/02 : Joseph Poon et Thaddeus Dryja publient un brouillon du livre blanc sur le réseau Lightning.
2015/11 : Jeff Coleman résume pour la première fois de manière systématique le concept de State Channel.
2016/01 : Joseph Poon et Thaddeus Dryja publient officiellement le livre blanc du réseau Lightning Bitcoin.
2017/11 : La première spécification de conception de State Channel basée sur le cadre Payment Channel, Sprites, a été proposée.
2018/06 : Counterfactual a proposé une conception détaillée des Generalized State Channels.
2018/10 : Proposition des concepts de State Channel Networks et de Virtual Channels.
2019/02 : Le concept de canal d'état est étendu aux canaux N-party, Nitro est le premier protocole basé sur cette idée.
2019/10: Pisa a élargi le concept de Watchtowers pour résoudre le problème des participants qui doivent être en ligne en permanence.
2020/03 : Hydra a proposé des canaux isomorphes rapides.
3.1.3 Principes techniques
Flux de travail du canal d'état:
Les participants déposent des fonds dans un contrat intelligent de la chaîne principale et les verrouillent. Une fois que les deux parties ont signé, le canal est ouvert.
Les participants peuvent effectuer un nombre illimité de transactions gratuites hors chaîne.
Les participants envoient à tour de rôle des mises à jour de l'état et confirment par signature.
Lors de la fermeture du canal, tout participant peut soumettre une demande de transaction sur la chaîne principale. Si l'approbation de tous les participants est obtenue, l'exécution est immédiate ; sinon, attendre la fin de la "période de contestation".
Les canaux d'état peuvent réduire considérablement la charge de calcul sur la chaîne principale, améliorer la vitesse des transactions et réduire les coûts des transactions.
3.1.4 Avantages et inconvénients
Avantages:
Confirmation instantanée de la transaction
Haut débit
Faibles frais
Haute confidentialité
Inconvénients :
Doit verrouiller les fonds
L'établissement et la fermeture des canaux nécessitent des frais de Gas
Les participants doivent surveiller en ligne en continu.
Difficile de réaliser des transactions multi-parties
3.1.5 Application
Réseau Lightning de Bitcoin
Petit canal de paiement, construire un réseau de transactions via un canal de paiement off-chain.
Proposé en 2015, version principale publiée en 2018
À la date de novembre 2022, il y a 76 236 canaux de paiement et 5049 BTC verrouillés.
Réseau Lightning Ethereum
Canal de paiement de petite échelle basé sur Ethereum, similaire au réseau Lightning
Fondé en 2017, mais n'a pas été largement adopté
Actuellement en cours de transformation, prévu pour fonctionner sur le réseau L2
Celer Network
Augmenter le réseau Lightning de la couche d'incitation
Convient aux applications d'interaction à haute fréquence, comme les plateformes de jeux vidéo.
Protocoles DeFi Layer2.finance, protocole d'information cross-chain Celer IM et pont cross-chain d'actifs cBridge lancés
3.1.6 Comparaison des applications
Le réseau Lightning de Bitcoin, le réseau Raiden d'Ethereum et le réseau Celer présentent des différences en termes de conception, de cas d'utilisation et de statut de développement. Le réseau Lightning de Bitcoin est relativement mature, tandis que le réseau Raiden est actuellement peu utilisé, et le réseau Celer s'étend à davantage de cas d'utilisation.
3.2 Sidechains
3.2.1 Résumé
Le concept de sidechain a été proposé en 2012 et a été publié pour la première fois dans des articles connexes en 2014. Les sidechains sont une forme de blockchain qui est apparue pour accélérer les transactions Bitcoin, permettant d'utiliser des contrats plus complexes ou d'améliorer le mécanisme de consensus. Les résultats des transactions de sidechain seront finalement enregistrés du côté des validateurs de la chaîne principale.
3.2.2 Chronologie
2012/01 : Le concept de sidechain Bitcoin a été proposé dans un chat.
2014/10: Publication initiale du document sur les sidechains de Bitcoin
2017/04: Le testnet de sidechain POA Network basé sur le consensus Proof of Authentication d'Ethereum est en ligne
2017/10:Lancement de Matic Network
2017/12: Lancement de la mainnet de POA Network
2018/01: Mise en ligne du testnet Skales
2018/10: lancement du testnet de la chaîne xDai
2020/06: Le lancement du réseau principal Skale, le lancement du réseau principal Matic PoS Chain sur la chaîne latérale Ethereum
2021/02: Matic Network a été renommé Polygon Network
2021/02: Le réseau principal de la sidechain Ronin du jeu Axie Infinity a commencé à fonctionner.
2021/12:xDai Chain a fusionné avec Gnosis Dao pour devenir Gnosis Chain
2022/03: POA Network a fusionné avec Gnosis Chain
3.2.3 Principe technique
Les sidechains communiquent principalement de deux manières avec la chaîne principale :
Double ancrage ( Symmetric Pegged ) : les validateurs de la chaîne principale et de la chaîne latérale enregistrent en temps réel l'état actuel de l'autre.
Ancrage non coordonné ( Ancrage asymétrique ) : Les validateurs de la chaîne latérale surveillent les activités de la chaîne principale, mais la chaîne principale ne peut pas confirmer l'état de la chaîne latérale, il est donc nécessaire d'introduire un mécanisme de Certifiers.
Résumé du mécanisme de chaîne latérale :
Actifs de la chaîne principale à la chaîne latérale : la chaîne principale verrouille les actifs, la chaîne latérale génère des actifs enveloppés.
Actifs de la sidechain à la chaîne principale : destruction de l'actif wrapped sur la sidechain, déverrouillage de l'actif sur la chaîne principale.
La sécurité des actifs sur la chaîne latérale dépend de la sécurité de la chaîne latérale, principalement du mécanisme de consensus de la chaîne latérale.
3.2.4 Avantages et inconvénients
Avantages :
Haute extensibilité
Confirmation rapide
Faibles frais de transaction
Peut réaliser des contrats intelligents complexes
Inconvénients:
La sécurité dépend du mécanisme de consensus off-chain.
Degré de décentralisation relativement faible
Les transferts inter-chaînes nécessitent un long temps d'attente
Risque de point de défaillance unique
3.2.5 Application
xDai ( est maintenant renommé Gnosis Chain )
Le token $xDai est ancré 1:1 à l美元
Adoption du mode de vérification PoSDAO
Lancement de la mainnet en septembre 2018, fusion avec Gnosis en avril 2022
La TVL actuelle est d'environ 53 millions de dollars, avec 35 projets en cours.
Polygon
Fondé en 2017, lancement du mainnet en juin 2020
Fournir la chaîne Matic PoS de sidechain et la solution Plasma Matic Plasma Chain
En février 2021, la marque a été mise à jour en Polygon, se transformant en agrégateur de solutions d'extensibilité.
Actuellement, il y a 37k+DApp, 1,8B de transactions au total, plus de 135M d'utilisateurs
Ronin
Chaîne latérale dédiée au jeu Axie Infinity
Utiliser le mécanisme de consensus PoA(Proof of Authority)
Lancement de la mainnet en mars 2021
En mars 2022, une attaque de hacker a causé des pertes de 624 millions de dollars.
3.2.6 Comparaison des applications
xDai, Polygon et Ronin présentent des différences en termes de conception, de cas d'utilisation et d'état de développement. xDai se concentre sur les paiements en stablecoin, Polygon offre une variété de solutions d'extension, tandis que Ronin se concentre sur les scénarios de jeu. Chacun a ses caractéristiques et ses avantages.
3.3 Plasma
3.3.1 Résumé
Plasma est un cadre de construction d'applications décentralisées évolutives, visant à réduire au minimum la confiance des utilisateurs envers l'Operator de la chaîne latérale. Même si l'Operator agit de manière malveillante, Plasma peut empêcher le vol des fonds des utilisateurs. Le principe de base de Plasma est que si la chaîne Plasma subit une défaillance de sécurité, tous les actifs des utilisateurs peuvent toujours être retirés et renvoyés au réseau principal.
3.3.2 Chronologie
2017/08 : Vitalik et Joseph Poon ont publié le livre blanc Plasma
2018/01 : Vitalik a proposé Plasma MVP
2018/03 : Vitalik a proposé Plasma Cash
2018/06 : Dan Robinson a proposé Plasma Debit
2018/11: La fondation BANKEX a proposé Plasma Prime
À partir de 2019 : la communauté Ethereum a commencé
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FarmHopper
· Il y a 16h
6 ans de pigeons ne découvrent rien de nouveau
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FallingLeaf
· Il y a 16h
L'univers de la cryptomonnaie se fait encore prendre pour des cons.
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DegenApeSurfer
· Il y a 16h
L'augmentation de la capacité est vraiment une douleur éternelle.
Voir l'originalRépondre0
MissingSats
· Il y a 16h
BTC à l'époque a forké et s'est battu, c'était confus.
Analyse approfondie : solutions d'extension off-chain et leur développement futur
Analyse approfondie de l'extension off-chain
1. La nécessité de l'extension
La vision future de la blockchain est d'atteindre la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité. Cependant, la blockchain ne peut généralement réaliser que deux de ces objectifs, ce qui est appelé le problème du triangle impossible de la blockchain. Depuis des années, les gens explorent comment améliorer le débit et la vitesse des transactions de la blockchain tout en garantissant la décentralisation et la sécurité, c'est-à-dire résoudre le problème de l'évolutivité.
Définition de la décentralisation, de la sécurité et de l'évolutivité :
La première grande bifurcation dure du réseau Bitcoin provient d'un problème d'extension. Le 1er août 2017, Bitcoin ABC a développé de manière autonome un système client de 8 Mo, ce qui a conduit à la première grande bifurcation dure de l'histoire de Bitcoin, donnant naissance à la nouvelle monnaie BCH.
Le réseau Ethereum a également choisi de sacrifier une partie de l'évolutivité pour garantir la sécurité et la décentralisation du réseau. Depuis CryptoKitties en 2017, l'été DeFi, jusqu'à l'essor ultérieur des applications on-chain telles que GameFi et NFT, la demande du marché en matière de débit n'a cessé d'augmenter, mais Ethereum ne peut traiter que 15 à 45 transactions par seconde, ce qui entraîne une augmentation des coûts de transaction et un allongement des délais de règlement, rendant la plupart des Dapps incapables de supporter les coûts de fonctionnement. La solution d'évolutivité idéale consiste à augmenter la vitesse et le débit des transactions du réseau blockchain sans sacrifier la décentralisation et la sécurité.
2. Catégories des solutions d'extension
Selon le critère "si cela modifie une couche de la chaîne principale", les solutions d'extension peuvent être classées en deux grandes catégories : l'extension on-chain et l'extension off-chain.
2.1 Scalabilité on-chain
Concept clé : solution visant à atteindre un effet d'extensibilité en modifiant une couche de protocole de la chaîne principale, la principale solution actuelle étant le sharding.
Il existe plusieurs solutions pour l'extension on-chain, voici un aperçu de deux d'entre elles:
Changer un protocole de réseau principal peut avoir des conséquences négatives imprévisibles, et la moindre vulnérabilité de sécurité au niveau inférieur peut sérieusement menacer la sécurité de l'ensemble du réseau.
2.2 off-chain extensibilité
Concept clé : une solution d'extensibilité qui ne modifie pas le protocole de la couche principale existante.
Les solutions d'extension off-chain peuvent être subdivisées en Layer2 et d'autres solutions :
3. Solutions d'extension off-chain
3.1 Canaux d'état
3.1.1 Résumé
Les canaux d'état stipulent que les utilisateurs n'ont besoin d'interagir avec la chaîne principale que lorsque le canal est ouvert, fermé ou en cas de résolution de différends, en effectuant les interactions entre utilisateurs off-chain pour réduire le temps et les coûts de transaction, permettant un nombre illimité de transactions.
Les canaux d'état conviennent aux "applications basées sur des tours", comme les jeux d'échecs à deux personnes. Chaque canal est géré par un contrat intelligent multi-signatures fonctionnant sur la chaîne principale, qui contrôle les actifs déposés dans le canal, vérifie les mises à jour d'état et arbitre les différends entre les participants.
3.1.2 Chronologie
3.1.3 Principes techniques
Flux de travail du canal d'état:
Les canaux d'état peuvent réduire considérablement la charge de calcul sur la chaîne principale, améliorer la vitesse des transactions et réduire les coûts des transactions.
3.1.4 Avantages et inconvénients
Avantages:
Inconvénients :
3.1.5 Application
Réseau Lightning de Bitcoin
Réseau Lightning Ethereum
Celer Network
3.1.6 Comparaison des applications
Le réseau Lightning de Bitcoin, le réseau Raiden d'Ethereum et le réseau Celer présentent des différences en termes de conception, de cas d'utilisation et de statut de développement. Le réseau Lightning de Bitcoin est relativement mature, tandis que le réseau Raiden est actuellement peu utilisé, et le réseau Celer s'étend à davantage de cas d'utilisation.
3.2 Sidechains
3.2.1 Résumé
Le concept de sidechain a été proposé en 2012 et a été publié pour la première fois dans des articles connexes en 2014. Les sidechains sont une forme de blockchain qui est apparue pour accélérer les transactions Bitcoin, permettant d'utiliser des contrats plus complexes ou d'améliorer le mécanisme de consensus. Les résultats des transactions de sidechain seront finalement enregistrés du côté des validateurs de la chaîne principale.
3.2.2 Chronologie
3.2.3 Principe technique
Les sidechains communiquent principalement de deux manières avec la chaîne principale :
Double ancrage ( Symmetric Pegged ) : les validateurs de la chaîne principale et de la chaîne latérale enregistrent en temps réel l'état actuel de l'autre.
Ancrage non coordonné ( Ancrage asymétrique ) : Les validateurs de la chaîne latérale surveillent les activités de la chaîne principale, mais la chaîne principale ne peut pas confirmer l'état de la chaîne latérale, il est donc nécessaire d'introduire un mécanisme de Certifiers.
Résumé du mécanisme de chaîne latérale :
La sécurité des actifs sur la chaîne latérale dépend de la sécurité de la chaîne latérale, principalement du mécanisme de consensus de la chaîne latérale.
3.2.4 Avantages et inconvénients
Avantages :
Inconvénients:
3.2.5 Application
xDai ( est maintenant renommé Gnosis Chain )
Polygon
Ronin
3.2.6 Comparaison des applications
xDai, Polygon et Ronin présentent des différences en termes de conception, de cas d'utilisation et d'état de développement. xDai se concentre sur les paiements en stablecoin, Polygon offre une variété de solutions d'extension, tandis que Ronin se concentre sur les scénarios de jeu. Chacun a ses caractéristiques et ses avantages.
3.3 Plasma
3.3.1 Résumé
Plasma est un cadre de construction d'applications décentralisées évolutives, visant à réduire au minimum la confiance des utilisateurs envers l'Operator de la chaîne latérale. Même si l'Operator agit de manière malveillante, Plasma peut empêcher le vol des fonds des utilisateurs. Le principe de base de Plasma est que si la chaîne Plasma subit une défaillance de sécurité, tous les actifs des utilisateurs peuvent toujours être retirés et renvoyés au réseau principal.
3.3.2 Chronologie