поза блокчейном розширення рішення Глибина аналізу: State Channels та Біткойн Lighting Network

Глибина аналізу розширення поза блокчейном

Автор: Cobo Ventures

1. Необхідність розширення

Майбутнє блокчейну полягає в децентралізації, безпеці та масштабованості, але зазвичай можна досягти лише двох з цих трьох аспектів, що називається проблемою неможливого трикутника блокчейну. Протягом багатьох років люди шукали рішення цієї проблеми, як підвищити пропускну здатність та швидкість транзакцій блокчейну при забезпеченні децентралізації та безпеки, тобто вирішення проблеми масштабування є однією з гарячих тем у процесі розвитку блокчейну.

Визначення децентралізації, безпеки та масштабованості блокчейну:

  • Децентралізація: будь-хто може стати вузлом і брати участь у виробництві та перевірці блокчейн-системи, чим більше вузлів, тим вищий рівень децентралізації, що забезпечує недоступність мережі для контролю з боку небагатьох великих централізованих учасників.

  • Безпека: Чим вищі витрати на отримання контролю над системою блокчейн, тим вища безпека; мережа може протистояти атакам з боку значної частини учасників.

  • Масштабованість: здатність блокчейну обробляти велику кількість транзакцій.

! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії

Перший великий хард-форк мережі Біткойн виник через проблему масштабування. Зі збільшенням кількості користувачів та обсягів транзакцій мережа Біткойн з обмеженням у 1 МБ на блок почала стикатися з проблемою заторів; з 2015 року в спільноті Біткойн існували розбіжності щодо масштабування: одна сторона підтримувала розширення блоків, а інша - використання рішення Segwit для малих блоків. 1 серпня 2017 року, розширювальна сторона самостійно розробила клієнтську систему до 8 МБ, що призвело до першого великого хард-форку в історії Біткойн, а також до появи нової криптовалюти BCH.

Мережа Ethereum також вибрала жертвувати частиною масштабованості для забезпечення безпеки та децентралізації мережі. Хоча мережа Ethereum не обмежує обсяг транзакцій, як це робить мережа Bitcoin, обмежуючи розмір блоку, вона, по суті, перетворилася на встановлення верхньої межі на плату за паливо, яку може вмістити один блок, але мета залишається однією: досягнення бездоказової консенсусу та забезпечення широкого розподілу вузлів.

Від CryptoKitties 2017 року, літу DeFi, до появи GameFi та NFT та інших застосувань поза блокчейном, ринок постійно зростає в потребі в пропускній спроможності. Однак навіть еталонний ефір, що підтримує Turing, може обробляти лише 15-45 транзакцій на секунду (TPS), що призводить до зростання вартості транзакцій, затримки у розрахунках, більшість Dapps важко витримують витрати на експлуатацію, а вся мережа стає повільною та дорогою для користувачів. Проблема масштабування блокчейну потребує термінового вирішення. Ідеальним рішенням масштабування є: підвищення швидкості транзакцій та пропускної здатності мережі блокчейну без жертвування децентралізацією та безпекою.

2. Категорії планів розширення

Ми поділяємо рішення щодо розширення на дві основні категорії: розширення в межах блокчейну та розширення поза блокчейном, ґрунтуючись на стандарті "Чи змінює це основну мережу".

2.1 розширення поза блокчейном

Основна концепція: рішення, яке досягає ефекту масштабування шляхом зміни рівня основного мережевого протоколу, в даний час основне рішення - це шардінг.

Розширення поза блокчейном має багато варіантів, у цій статті не буде розгорнуто, коротко наведено два варіанти:

  • Варіант перший – розширення простору блоків, тобто збільшення кількості транзакцій, що упаковані в кожному блоці, але це підвищить вимоги до обладнання високопродуктивних вузлів, підвищить бар'єр для приєднання вузлів і знизить рівень "децентралізації".

  • Варіант два — це шардінг, який розділяє бухгалтерські книги блокчейн на кілька частин, більше не кожен вузол бере участь у всіх обліках, а різні шардінги, тобто різні вузли, відповідають за різний облік, паралельні обчислення можуть одночасно обробляти кілька транзакцій; це може знизити обчислювальне навантаження на вузли та бар'єри для входу, підвищити швидкість обробки транзакцій та рівень децентралізації; але це означає, що загальна потужність обчислень мережі розподіляється, що може знизити "безпеку" всієї мережі.

Зміна коду основного протоколу мережі може призвести до непередбачуваних негативних наслідків, оскільки будь-яка незначна уразливість безпеки на нижньому рівні серйозно загрожує безпеці всієї мережі, що може призвести до її розгалуження або перерви в оновленні. Наприклад, інцидент з інфляційною вразливістю Zcash у 2018 році: код Zcash базується на модифікованій версії коду Bitcoin 0.11.2, у 2018 році один інженер виявив у його базовому коді небезпечну уразливість, а саме можливість безмежного випуску токенів, після чого команда витратила 8 місяців на таємне виправлення, а після виправлення уразливості тільки тоді оприлюднила цей інцидент.

2.2 поза блокчейном розширення

Основна концепція: рішення для розширення, 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

3. Позаблокчейнові рішення для розширення

3.1 Державні канали

3.1.1 Огляд

Статевий канал передбачає, що користувачам потрібно взаємодіяти з основною мережею лише під час відкриття, закриття або вирішення спорів, а взаємодію між користувачами здійснювати поза блокчейном, щоб зменшити час і витрати на транзакції, а також забезпечити необмежену кількість транзакцій.

Канал стану є простим P2P-протоколом, що підходить для "додатків на основі раунду", наприклад, гри в шахи для двох. Кожен канал управляється багатопідписним смарт-контрактом, що працює в основній мережі, цей контракт контролює активи, внесені в канал, перевіряє оновлення стану та арбітрує спори між учасниками ( на основі доказів шахрайства з підписами та часовими позначками ). Після розгортання контракту в блокчейн-мережі учасники вносять кошти та блокують їх, після того, як обидві сторони підпишуть підтвердження, канал офіційно відкривається. Канал дозволяє учасникам проводити необмежену кількість безкоштовних транзакцій поза блокчейном (, за умови, що їхня чиста вартість переказу не перевищує загальну суму внесених токенів ). Учасники по черзі надсилають оновлення стану один одному, чекаючи підтвердження підпису з боку іншого учасника. Як тільки інший учасник підтверджує підпис, це оновлення стану вважається завершеним. У нормальних умовах оновлення стану, погоджені обома сторонами, не завантажуються в основну мережу, тільки у випадку спору або закриття каналу потрібно звертатися до підтвердження основної мережі. Коли потрібно закрити канал, будь-який учасник може подати запит на транзакцію в основній мережі, якщо запит на вихід отримує одноголосне схвалення підписів, то на ланцюгу відразу виконується, тобто смарт-контракт розподіляє залишкові заблоковані кошти відповідно до балансу кожного учасника на момент остаточного стану каналу; якщо інші учасники не підписали схвалення, то всі повинні дочекатися закінчення "періоду виклику", перш ніж отримати залишкові кошти.

Отже, рішення зі станом каналу може значно зменшити обсяг обчислень у основній мережі, підвищити швидкість транзакцій та знизити витрати на транзакції.

3.1.2 Часова лінія

  • 2015/02, Джозеф Пун і Таддеус Дріджа опублікували проект білого паперу мережі Lightning.

  • 2015/11, Джефф Колман вперше систематично узагальнив концепцію State Channel, запропонувавши, що Payment Channel біткойна є підвипадком концепції State Channel.

  • 2016/01, Joseph Poon та Thaddeus Dryja офіційно опублікували технічний документ «The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments», в якому запропонували рішення для масштабування біткоїн-мережі Payment Channel(, яке використовується лише для обробки переказів на біткоїн-мережі.

  • 2017/11, перша дизайн-специфікація State Channel, заснована на фреймворку Payment Channel, була запропонована під назвою Sprites.

  • 2018/06, Counterfactual запропонував дуже детальний дизайн Generalized State Channels, що є першим повністю пов'язаним із 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 статус-каналів розширилася до N-Party Channels, Nitro є першим протоколом, створеним на основі цієї ідеї.

  • 2019/10, Pisa для вирішення проблеми постійного онлайн-спілкування всіх учасників розширила концепцію Watchtowers.

  • 2020/03, Hydra запропонувала Швидкі ізоморфні канали.

)# 3.1.3 Технічні принципи

Рисунок 1 показує робочий процес на традиційній ланцюжку: Аліса та Боб взаємодіють зі смарт-контрактом, розгорнутим у основній мережі, користувачі змінюють стан смарт-контракту, надсилаючи транзакції в ланцюг. Недоліком є те, що це призводить до обговорених вище проблем із часом та витратами.

![Тетрадь Глибина: повний аналіз поза блокчейном]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ead28de03be9fc22dcfe3f679ee36bc5.webp(

Малюнок 2 демонструє загальний робочий процес, якого дотримуються більшість протоколів каналів стану: в оптимістичному випадку Аліса та Боб мають виконати ті ж дії, але цього разу вони використовують канали стану, а не взаємодіють з контрактом на ланцюгу.

  • Перший крок, Аліса і Боб через переказ коштів зі своїх особистих EOA на адресу контракту поза блокчейном ) взаємодіють 1,2(, ці кошти блокуються в контракті, поки канал не буде закритий, після чого залишок повертається користувачу; після підписання підтвердження обоє, статусний канал між ними офіційно відкрито.

  • Другий крок, Аліса та Боб теоретично можуть проводити необмежену кількість транзакцій поза блокчейном через цей канал ) блакитна штриха (, учасники спілкуються один з одним через зашифровані підписані повідомлення ) замість того, щоб спілкуватися з мережею блокчейну (. Обидва користувачі повинні підписувати кожну транзакцію, щоб запобігти подвійним витратам. За допомогою цих повідомлень вони пропонують оновлення стану своїх рахунків і приймають запропоновані оновлення стану від іншого.

  • Третій крок, якщо Аліса хоче закрити канал і завершити угоду з Бобом, Аліса повинна подати остаточний стан свого рахунку ) взаємодія 3( до контракту. Якщо Боб підпише та схвалить, контракт звільнить заблоковані кошти відповідно до остаточного стану та поверне їх відповідному користувачу ) взаємодія 4,5(. Якщо Боб не відповість підписом, контракт звільнить заблоковані кошти відповідно до остаточного стану після закінчення періоду оскарження.

![Ван з символів Глибина дослідження: повний аналіз поза блокчейном розширення])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(

Рисунок 3 показує робочий процес каналу стану в песимістичному випадку: на початку двоє учасників вносять кошти ) взаємодія 1, 2(, а потім починають обмінюватися оновленнями стану ) синя штрихова лінія (. Припустимо, в якийсь момент Боб не відповідає на підписане оновлення стану, яке Аліса надіслала ) взаємодія 3(, в цей час Аліса може ініціювати виклик, подавши своє останнє дійсне стан до контракту ) взаємодія 4(, яке також містить підпис Боба, що підтверджує, що остання транзакція була схвалена Бобом, а остаточний стан був підтверджений Бобом. Після цього контракт дозволяє Бобу протягом певного часу відповідати, подавши наступний стан до контракту; якщо Боб відповідає, обидва можуть продовжити торгівлю в каналі стану; якщо Боб не відповідає протягом цього часу, контракт автоматично закриває канал стану і повертає кошти Алісі ) взаємодія 5(.

! [Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(

)# 3.1.4 Переваги та недоліки

Переваги:

  • Миттєва визначеність
  • Дуже низькі витрати
  • Хороша конфіденційність
  • Висока масштабованість
  • Висока гнучкість

Недоліки:

  • Потрібно, щоб усі учасники були постійно онлайн
  • Не підходить для складних обчислень
  • Витрати на початкове створення каналу високі
  • Погана масштабованість
  • Потрібно попередньо зберегти заблоковані кошти

3.1.5 Застосування

Біткойн-мережа Lightning

Огляд:

Мережева блискавка — це канал малих платежів у мережі біткоїнів, його загальна еволюція технологій відбулася так: 2/2 мультипідпис створює односторонній платіжний канал, після додавання RSMC###Revocable Sequence Maturity Contract( можна створити двосторонній платіжний канал, потім після додавання HTLC)Hash Time Lock Contract( можна розширити платіжний канал для багатосторонніх платежів, врешті-решт створюючи платіжну мережу, тобто мережу блискавки. За допомогою позаблокчейн каналів малих платежів, а потім за допомогою посередників формується мережа транзакцій, що може вирішити проблему масштабування мережі біткоїнів. Загальне використання мережі блискавки дотримується процесу "депозит)створення каналу(→транзакція мережі блискавки)оновлення стану каналу(→повернення/розрахунок)закриття каналу("; теоретично мережа блискавки може обробляти мільйон транзакцій за секунду.

Часова лінія:

  • У лютому 2015 року Джозеф Пун і Таддеус Дріджа опублікували чернетку білого паперу мережі Lightning;
  • У січні 2016 року було випущено офіційну версію білого паперу та засновано Lightning Labs;
  • 15 березня 2018 року, Lightning Labs випустила першу версію основної мережі Lightning Network Daemon )LND( версії 0.4.
  • На початку 2021 року публічна ємність мережі Lightning становила )TVL( лише близько 40 мільйонів доларів, приблизно 100 тисяч користувачів використовували мережу Lightning.
BTC-0.19%
Переглянути оригінал
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.
  • Нагородити
  • 5
  • Поділіться
Прокоментувати
0/400
SandwichTradervip
· 3год тому
Не зміг зрозуміти навіть на першому рівні, розширення, ха-ха, що за фігня.
Переглянути оригіналвідповісти на0
PumpStrategistvip
· 07-27 12:11
Знову стара пастка Нечестива Трійця Технічний аспект все ще не прорвався
Переглянути оригіналвідповісти на0
fork_in_the_roadvip
· 07-27 12:04
Розширення все ще триває.
Переглянути оригіналвідповісти на0
TokenTaxonomistvip
· 07-27 12:04
статистично кажучи, 99.7% рішень для масштабування зазнають невдач в оптимізації трилеми...
Переглянути оригіналвідповісти на0
Anon32942vip
· 07-27 11:54
Говорили півдня, а це всього лише трикутник.
Переглянути оригіналвідповісти на0
  • Закріпити