Майбутнє блокчейну полягає в досягненні децентралізації, безпеки та масштабованості. Але зазвичай блокчейн може реалізувати лише два з цих трьох аспектів, що називається тріадою неможливості блокчейну. Протягом багатьох років люди досліджували, як підвищити пропускну спроможність та швидкість транзакцій блокчейну при забезпеченні децентралізації та безпеки, тобто вирішити проблему масштабування.
Визначення децентралізації, безпеки та масштабованості:
Децентралізація: будь-хто може стати вузлом і брати участь у виробництві та верифікації блокчейн-системи, чим більше вузлів, тим вищий рівень децентралізації.
Безпека: Чим вищі витрати на отримання контролю над системою блокчейн, тим вища безпека.
Масштабованість: здатність блокчейну обробляти велику кількість транзакцій.
Перший значний хард-форк мережі Bitcoin виник через проблему масштабування. 1 серпня 2017 року Bitcoin ABC самостійно розробив клієнтську систему до 8MB, що призвело до першого значного хард-форку в історії Bitcoin, внаслідок чого з'явилася нова монета BCH.
Мережа Ethereum також вибрала жертву частини масштабованості, щоб забезпечити безпеку та децентралізацію мережі. Від CryptoKitties 2017 року, літа DeFi, до подальшого зростання ланцюгових застосувань GameFi та NFT, ринок постійно зростає в потребі до пропускної здатності, але Ethereum може обробляти лише 15-45 транзакцій на секунду, що призводить до збільшення вартості транзакцій, збільшення часу розрахунків, більшість Dapps важко витримують витрати на експлуатацію. Ідеальне рішення для масштабування - підвищити швидкість транзакцій та пропускну здатність блокчейн-мережі без жертви децентралізації та безпеки.
Згідно з критерієм "чи змінюється основна мережа", рішення щодо розширення можна поділити на два основних типи: розширення в межах мережі та розширення поза блокчейном.
2.1 Розширення в мережі
Основна концепція: рішення, яке досягає ефекту масштабування шляхом зміни одного з протоколів основної мережі, наразі основним рішенням є шардінг.
Існує кілька варіантів масштабування поза блокчейном, тут коротко наведено два з них:
Варіант перший: розширити блоковий простір, збільшити кількість транзакцій, що упаковуються в кожен блок, але це підвищить вимоги до обладнання високопродуктивних вузлів, знизить рівень децентралізації.
Варіант два: шардінг, розділення реєстру блокчейну на кілька частин, за які відповідають різні шардінги, паралельні обчислення можуть одночасно обробляти кілька транзакцій; це може зменшити навантаження на обчислення вузлів і поріг входження, підвищити швидкість обробки транзакцій і ступінь децентралізації; але це призведе до зниження безпеки всієї мережі.
Зміна основного протоколу мережі може призвести до непередбачуваних негативних наслідків, будь-яка незначна уразливість у базовому рівні серйозно загрожує безпеці всієї мережі.
2.2 поза блокчейном розширення
Основна концепція: рішення для розширення, яке не змінює існуючий протокол основної мережі першого рівня.
поза блокчейном розширення можна детальніше поділити на Layer2 та інші рішення:
Статевий канал передбачає, що лише під час відкриття, закриття або вирішення суперечок користувачам потрібно взаємодіяти з основною мережею, а взаємодії між користувачами відбуваються поза блокчейном, щоб зменшити час і витрати на транзакції, реалізуючи необмежену кількість транзакцій.
Стан каналів підходить для "додатків на основі раундів", таких як гра в шахи на двох. Кожен канал управляється мультипідписним смарт-контрактом, що працює в основній мережі, який контролює активи, внесені в канал, перевіряє оновлення стану та арбітрує спори між учасниками.
3.1.2 Часова лінія
2015/02: Джозеф Пун і Тадеуш Дріджа опублікували чернетку білого паперу про мережу Lightning.
2015/11: Джефф Колман вперше системно підсумував концепцію State Channel.
2016/01:Joseph Poon та Thaddeus Dryja офіційно опублікували білу книгу про мережу Lightning для біткойна.
2017/11: Було запропоновано першу специфікацію дизайну State Channel під рамках Payment Channel - Sprites.
2018/06:Counterfactual представив детальний дизайн Generalized State Channels.
2018/10: Запропоновано концепції State Channel Networks та Virtual Channels.
2019/02: Концепція статус-каналів була розширена до N-Party Channels, Nitro є першим протоколом, створеним на основі цієї ідеї.
Учасники вносять кошти в смарт-контракт основної мережі та їх блокують, після підтвердження підписами обох сторін канал відкривається.
Учасники можуть проводити необмежену кількість безкоштовних транзакцій поза блокчейном.
Учасники по черзі надсилають оновлення стану та підтверджують підписом.
При закритті каналу будь-який учасник може надіслати запит на транзакцію в основну мережу. Якщо отримано затвердження всіх учасників, виконати негайно; інакше чекати закінчення "періоду виклику".
Статеві канали можуть значно зменшити обчислювальне навантаження основної мережі, підвищити швидкість транзакцій і знизити витрати на транзакції.
Канал для малих платежів, побудова торговельної мережі через позаблокчейн канал для малих платежів
запропоновано в 2015 році, випущено версію основної мережі в 2018 році
Станом на листопад 2022 року, існує 76,236 платіжних каналів, 5049 BTC заблоковано
Мережа Ethereum Thunderbolt
Канал мікроплатежів на основі Ethereum, подібний до мережі Lightning
Засновано в 2017 році, але не отримало широкого впровадження
В даний час перебуває на стадії модернізації, планується працювати в мережі L2
Мережа Celer
Додати рівень стимулювання для мережі Lightning
Придатний для високочастотних інтерактивних додатків, таких як платформи електронних спортивних змагань
Запущено DeFi-протокол Layer2.finance, інформаційний крос-чейн протокол Celer IM та крос-чейн міст cBridge
3.1.6 Порівняння застосувань
Біткойн-мережа Lightning, мережа Ethereum Lightning та Celer Network мають різницю в дизайні, сценаріях використання та стані розвитку. Біткойн-мережа Lightning розвинута досить зріло, тоді як мережа Lightning наразі використовується меншою мірою, а Celer Network розширилася на більше сценаріїв використання.
Концепція бічного ланцюга була запропонована у 2012 році, а в 2014 році були вперше опубліковані відповідні статті. Бічний ланцюг є формою блокчейну, що виникла для прискорення транзакцій біткоїнів, може використовувати більш складні контракти або покращувати механізми консенсусу. Результати транзакцій бічного ланцюга врешті-решт будуть записані на стороні валідаторів основного ланцюга.
3.2.2 Часова лінія
2012/01: Концепція бічного ланцюга біткоїна була запропонована в чаті
2014/10: Перше публікація статті про біткоїн-бічні ланцюги
2017/04: Запуск тестової мережі бічного ланцюга POA Network на основі консенсусу Proof of Authentication Ethereum
2017/10: Запуск Matic Network
2017/12:Запуск основної мережі POA Network
2018/01:Запуск тестової мережі Skales
2018/10: Запуск тестової мережі xDai Chain
2020/06: Запуск основної мережі Skale, запуск основної мережі Matic PoS Chain на стороні Ethereum
2021/02: Matic Network змінила назву на Polygon Network
2021/02: Початок роботи основної мережі Ronin, бокового ланцюга гри Axie Infinity
2021/12: xDai Chain об'єдналася з Gnosis Dao і утворила Gnosis Chain
2022/03: Мережу POA об'єднано з Gnosis Chain
3.2.3 Технічний принцип
Бічні ланцюги мають два основні способи взаємодії з головним ланцюгом:
Двостороннє закріплення ( Симетричне закріплення ): Основна ланцюг та валідатори бічного ланцюга в реальному часі фіксують поточний стан один одного.
Несумісна прив'язка ( Асиметрична прив'язка ): Верифікатори побічних ланцюгів контролюють активність основного ланцюга, але основний ланцюг не може підтвердити статус побічного ланцюга, необхідно ввести механізм Сертифікаторів.
Підсумок механізму бічного ланцюга:
Активи з основного ланцюга до бокового ланцюга: основний ланцюг блокує активи, боковий ланцюг генерує обгорнуті активи
Активи з бічної мережі на основну мережу: бічна мережа знищує wrapped asset, основна мережа розблоковує активи
Безпека активів на бічному ланцюзі залежить від безпеки самого бічного ланцюга, головним чином від механізму консенсусу бічного ланцюга.
Безпека залежить від механізму консенсусу побічного ланцюга
Низька ступінь децентралізації
Переклад між ланцюгами потребує тривалого часу очікування
Існує ризик одноточкових відмов
3.2.5 Застосування
xDai ( тепер перейменовано в Gnosis Chain )
Токен $xDai закріплений до долара в співвідношенні 1:1
Використання моделі верифікації PoSDAO
Запуск основної мережі у вересні 2018 року, злиття з Gnosis у квітні 2022 року
Наразі TVL приблизно $53млн, є 35 поточних проектів
Багатокутник
Засновано в 2017 році, основна мережа випущена в червні 2020 року
Надання побічного ланцюга Matic PoS Chain і Plasma рішення Matic Plasma Chain
У лютому 2021 року бренд був оновлений на Polygon, перетворившись на агрегатор рішень для масштабування.
Наразі є 37k+DApp, 1.8B загальна кількість транзакцій, 135M+ користувачів
Ронін
Бічний ланцюг, спеціально призначений для гри Axie Infinity
Використання механізму консенсусу PoA(Proof of Authority)
Запуск основної мережі у березні 2021 року
У березні 2022 року піддано хакерському нападу на 624 мільйони доларів
3.2.6 Порівняння застосувань
xDai, Polygon та Ronin мають відмінності в дизайні, сценаріях застосування та стані розвитку. xDai зосереджується на стабільних монетах для платежів, Polygon пропонує різноманітні рішення для масштабування, а Ronin спеціалізується на ігрових сценаріях. Кожен має свої особливості та переваги.
3.3 Плазма
3.3.1 Резюме
Plasma є фреймворком для створення масштабованих DApp, який має на меті знизити довіру користувачів до операторів поза блокчейном до мінімуму. Навіть якщо оператор вчинив злочин, Plasma може запобігти крадіжці коштів користувачів. Основний принцип Plasma полягає в тому, що якщо в Plasma-ланцюзі виникає проблема з безпекою, всі активи користувачів все ще можуть бути виведені та повернуті на основну мережу.
3.3.2 Часова лінія
2017/08: Віталік і Джозеф Пун опублікували білу книгу Plasma
2018/01: Віталік запропонував Plasma MVP
2018/03:Віталік запропонував Plasma Cash
2018/06: Дан Робінсон запропонував Plasma Debit
2018/11: Фонд BANKEX запропонував Plasma Prime
З 2019 року: спільнота Ethereum почала
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.
Глибина аналізу: поза блокчейном рішення для розширення та їхнє майбутнє
Позаблокчейном розширення Глибина аналізу
1. Необхідність розширення
Майбутнє блокчейну полягає в досягненні децентралізації, безпеки та масштабованості. Але зазвичай блокчейн може реалізувати лише два з цих трьох аспектів, що називається тріадою неможливості блокчейну. Протягом багатьох років люди досліджували, як підвищити пропускну спроможність та швидкість транзакцій блокчейну при забезпеченні децентралізації та безпеки, тобто вирішити проблему масштабування.
Визначення децентралізації, безпеки та масштабованості:
Перший значний хард-форк мережі Bitcoin виник через проблему масштабування. 1 серпня 2017 року Bitcoin ABC самостійно розробив клієнтську систему до 8MB, що призвело до першого значного хард-форку в історії Bitcoin, внаслідок чого з'явилася нова монета BCH.
Мережа Ethereum також вибрала жертву частини масштабованості, щоб забезпечити безпеку та децентралізацію мережі. Від CryptoKitties 2017 року, літа DeFi, до подальшого зростання ланцюгових застосувань GameFi та NFT, ринок постійно зростає в потребі до пропускної здатності, але Ethereum може обробляти лише 15-45 транзакцій на секунду, що призводить до збільшення вартості транзакцій, збільшення часу розрахунків, більшість Dapps важко витримують витрати на експлуатацію. Ідеальне рішення для масштабування - підвищити швидкість транзакцій та пропускну здатність блокчейн-мережі без жертви децентралізації та безпеки.
! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії
2. Категорії планів розширення
Згідно з критерієм "чи змінюється основна мережа", рішення щодо розширення можна поділити на два основних типи: розширення в межах мережі та розширення поза блокчейном.
2.1 Розширення в мережі
Основна концепція: рішення, яке досягає ефекту масштабування шляхом зміни одного з протоколів основної мережі, наразі основним рішенням є шардінг.
Існує кілька варіантів масштабування поза блокчейном, тут коротко наведено два з них:
Зміна основного протоколу мережі може призвести до непередбачуваних негативних наслідків, будь-яка незначна уразливість у базовому рівні серйозно загрожує безпеці всієї мережі.
2.2 поза блокчейном розширення
Основна концепція: рішення для розширення, яке не змінює існуючий протокол основної мережі першого рівня.
поза блокчейном розширення можна детальніше поділити на Layer2 та інші рішення:
! Звіт про глибоке дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії
3. Позаблокчейна розширення плану
3.1 Державні канали
3.1.1 Огляд
Статевий канал передбачає, що лише під час відкриття, закриття або вирішення суперечок користувачам потрібно взаємодіяти з основною мережею, а взаємодії між користувачами відбуваються поза блокчейном, щоб зменшити час і витрати на транзакції, реалізуючи необмежену кількість транзакцій.
Стан каналів підходить для "додатків на основі раундів", таких як гра в шахи на двох. Кожен канал управляється мультипідписним смарт-контрактом, що працює в основній мережі, який контролює активи, внесені в канал, перевіряє оновлення стану та арбітрує спори між учасниками.
3.1.2 Часова лінія
! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею
3.1.3 Технічні принципи
Процес роботи каналу стану:
Статеві канали можуть значно зменшити обчислювальне навантаження основної мережі, підвищити швидкість транзакцій і знизити витрати на транзакції.
! 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 масштабування поза мережею
3.1.5 Застосування
Біткойн-мережа Lightning
Мережа Ethereum Thunderbolt
Мережа Celer
3.1.6 Порівняння застосувань
Біткойн-мережа Lightning, мережа Ethereum Lightning та Celer Network мають різницю в дизайні, сценаріях використання та стані розвитку. Біткойн-мережа Lightning розвинута досить зріло, тоді як мережа Lightning наразі використовується меншою мірою, а Celer Network розширилася на більше сценаріїв використання.
! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії
3.2 Бічні ланцюги
3.2.1 Огляд
Концепція бічного ланцюга була запропонована у 2012 році, а в 2014 році були вперше опубліковані відповідні статті. Бічний ланцюг є формою блокчейну, що виникла для прискорення транзакцій біткоїнів, може використовувати більш складні контракти або покращувати механізми консенсусу. Результати транзакцій бічного ланцюга врешті-решт будуть записані на стороні валідаторів основного ланцюга.
3.2.2 Часова лінія
3.2.3 Технічний принцип
Бічні ланцюги мають два основні способи взаємодії з головним ланцюгом:
Двостороннє закріплення ( Симетричне закріплення ): Основна ланцюг та валідатори бічного ланцюга в реальному часі фіксують поточний стан один одного.
Несумісна прив'язка ( Асиметрична прив'язка ): Верифікатори побічних ланцюгів контролюють активність основного ланцюга, але основний ланцюг не може підтвердити статус побічного ланцюга, необхідно ввести механізм Сертифікаторів.
Підсумок механізму бічного ланцюга:
Безпека активів на бічному ланцюзі залежить від безпеки самого бічного ланцюга, головним чином від механізму консенсусу бічного ланцюга.
! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею
3.2.4 Переваги та недоліки
Переваги:
Недоліки:
3.2.5 Застосування
xDai ( тепер перейменовано в Gnosis Chain )
Багатокутник
Ронін
3.2.6 Порівняння застосувань
xDai, Polygon та Ronin мають відмінності в дизайні, сценаріях застосування та стані розвитку. xDai зосереджується на стабільних монетах для платежів, Polygon пропонує різноманітні рішення для масштабування, а Ronin спеціалізується на ігрових сценаріях. Кожен має свої особливості та переваги.
3.3 Плазма
3.3.1 Резюме
Plasma є фреймворком для створення масштабованих DApp, який має на меті знизити довіру користувачів до операторів поза блокчейном до мінімуму. Навіть якщо оператор вчинив злочин, Plasma може запобігти крадіжці коштів користувачів. Основний принцип Plasma полягає в тому, що якщо в Plasma-ланцюзі виникає проблема з безпекою, всі активи користувачів все ще можуть бути виведені та повернуті на основну мережу.
3.3.2 Часова лінія