A visão futura da blockchain é alcançar a descentralização, segurança e escalabilidade. Mas geralmente, a blockchain só consegue realizar duas dessas, o que é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Ao longo dos anos, as pessoas têm explorado maneiras de aumentar a largura de banda e a velocidade das transações da blockchain, garantindo a descentralização e a segurança, ou seja, resolver o problema de escalabilidade.
Definição de descentralização, segurança e escalabilidade:
Descentralização: qualquer pessoa pode se tornar um nó para participar da produção e verificação do sistema de blockchain; quanto mais nós houver, maior será o grau de descentralização.
Segurança: quanto maior o custo para obter o controle do sistema de blockchain, maior a segurança.
Escalabilidade: a capacidade da blockchain de processar um grande número de transações.
A primeira grande bifurcação dura da rede Bitcoin originou-se de problemas de escalabilidade. Em 1 de agosto de 2017, o sistema cliente desenvolvido pela Bitcoin ABC, com capacidade para 8MB, começou a operar, resultando na primeira grande bifurcação dura na história do Bitcoin, que deu origem à nova moeda BCH.
A rede Ethereum também optou por sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização da rede. Desde os CryptoKitties de 2017, passando pelo verão do DeFi, até a ascensão posterior de aplicações on-chain como GameFi e NFT, a demanda do mercado por capacidade de processamento tem aumentado constantemente, mas o Ethereum só consegue processar de 15 a 45 transações por segundo, resultando em custos de transação mais altos e tempos de liquidação mais longos, tornando difícil para a maioria das Dapps suportarem os custos operacionais. A solução ideal de escalabilidade é aumentar a velocidade e a capacidade de processamento da rede blockchain sem sacrificar a descentralização e a segurança.
2. Tipos de planos de escalabilidade
De acordo com o padrão "se a camada principal da rede será alterada", as soluções de escalabilidade podem ser divididas em duas grandes categorias: escalabilidade em cadeia e escalabilidade fora da cadeia.
2.1 expansão na cadeia
Conceito central: solução para aumentar a capacidade através da alteração de um nível do protocolo da rede principal, sendo a principal solução atual a fragmentação.
A expansão na cadeia tem várias soluções, aqui estão duas brevemente mencionadas:
Opção um: expandir o espaço do bloco, aumentar o número de transações empacotadas em cada bloco, mas isso aumentará os requisitos para dispositivos de nós de alto desempenho, reduzindo o grau de descentralização.
Opção dois: Fragmentação, dividir o livro-razão da blockchain em várias partes, onde diferentes fragmentos são responsáveis por diferentes contas, permitindo que cálculos em paralelo processem várias transações simultaneamente; isso pode reduzir a pressão computacional nos nós e o limiar de entrada, aumentando a velocidade de processamento de transações e o grau de descentralização; mas pode diminuir a segurança geral da rede.
Mudar um protocolo de rede principal pode ter impactos negativos imprevisíveis, qualquer pequena vulnerabilidade de segurança na camada subjacente pode ameaçar gravemente a segurança de toda a rede.
2.2 fora da cadeia expansão
Conceito central: solução de escalabilidade que não altera o protocolo da camada principal existente.
As soluções de escalabilidade fora da cadeia podem ser subdivididas em Layer2 e outras soluções:
Layer2: canais de estado, Plasma, Rollups Otimistas, Rollups ZK
Outros: cadeia lateral, Validium
3. Profundidade para expansão fora da cadeia
Canais de Estado 3.1
3.1.1 Resumo
Os canais de estado estipulam que os usuários só precisam interagir com a rede principal ao abrir, fechar ou resolver disputas no canal, realizando a interação entre usuários fora da cadeia, a fim de reduzir o tempo e o custo das transações, permitindo que o número de transações não tenha limites.
Os canais de estado são adequados para "aplicações baseadas em turnos", como jogos de xadrez entre duas pessoas. Cada canal é gerido por um contrato inteligente multi-assinatura que opera na blockchain principal, o qual controla os ativos depositados no canal, valida as atualizações de estado e arbitra disputas entre os participantes.
3.1.2 Linha do tempo
2015/02: Joseph Poon e Thaddeus Dryja publicam o rascunho do white paper da Lightning Network.
2015/11: Jeff Coleman fez a primeira síntese sistemática do conceito de State Channel.
2016/01: Joseph Poon e Thaddeus Dryja publicam oficialmente o white paper da Lightning Network do Bitcoin.
2017/11: A primeira especificação de design de State Channel baseada na estrutura de Payment Channel, Sprites, foi proposta.
2018/06: Counterfactual propôs um design detalhado de Canais de Estado Generalizados.
2018/10: Introdução dos conceitos de Redes de Canais Estaduais e Canais Virtuais.
2019/02: O conceito de canais de estado foi expandido para canais N-Partes, Nitro é o primeiro protocolo construído com base nessa ideia.
2019/10: Pisa expandiu o conceito de Watchtowers, resolvendo o problema de que os participantes precisam estar constantemente online.
Os participantes depositam fundos no contrato inteligente da mainnet e bloqueiam-nos, e o canal é aberto após a confirmação das assinaturas de ambas as partes.
Os participantes podem realizar transações gratuitas ilimitadas fora da cadeia.
Os participantes alternam o envio de atualizações de estado e confirmação de assinatura.
Ao fechar o canal, qualquer participante pode solicitar uma transação na mainnet. Se obtiver a aprovação de todos os assinantes, será executada imediatamente; caso contrário, aguardará o fim do "período de contestação".
Os canais de estado podem reduzir significativamente a carga computacional da rede principal, aumentar a velocidade das transações e diminuir os custos das transações.
3.1.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Confirmação imediata da transação
Alto rendimento
Baixas taxas de transação
Alta privacidade
Desvantagens:
Necessário bloquear fundos
A criação e o fechamento de canais requerem custos de Gas
Os participantes devem monitorar continuamente online
Difícil de realizar transações multilateral
3.1.5 Aplicação
Rede Lightning do Bitcoin
Canal de pagamento de baixo valor, constrói uma rede de transações através de canais de pagamento de baixo valor fora da cadeia
Proposto em 2015, lançado a versão da mainnet em 2018
Até novembro de 2022, havia 76.236 canais de pagamento, 5049 BTC em bloqueio
Rede Lightning do Ethereum
Canal de pagamento de baixo valor baseado em Ethereum, semelhante à rede Lightning
Fundada em 2017, mas não amplamente adotada
Atualmente em reforma, planeja operar na rede L2
Celer Network
Aumentar a camada de incentivo da rede Lightning
Adequado para aplicações de interação de alta frequência, como plataformas de eSports
Lançados os protocolos DeFi Layer2.finance, o protocolo de informação cross-chain Celer IM e a ponte cross-chain de ativos cBridge
3.1.6 Comparação de Aplicações
A Lightning Network do Bitcoin, a Lightning Network do Ethereum e a Celer Network apresentam diferenças em termos de design, cenários de aplicação e estado de desenvolvimento. A Lightning Network do Bitcoin é relativamente madura, enquanto a Lightning Network está sendo usada menos atualmente, a Celer Network, por outro lado, se expandiu para mais cenários de aplicação.
3.2 Sidechains
3.2.1 Resumo
O conceito de cadeia lateral foi proposto em 2012 e os primeiros artigos relacionados foram publicados em 2014. A cadeia lateral é uma forma de blockchain que surgiu para acelerar as transações de Bitcoin, podendo utilizar contratos mais complexos ou melhorar o mecanismo de consenso. O resultado das transações da cadeia lateral será, em última análise, registrado no lado do validador da cadeia principal.
3.2.2 Linha do tempo
2012/01: O conceito de sidechain do Bitcoin foi proposto em salas de chat
2014/10: Publicação inicial do artigo sobre sidechains do Bitcoin
2017/04: A rede POA lançou a rede de testes da cadeia lateral baseada no consenso Proof of Authentication do Ethereum.
2017/10: Matic Network lançado
2017/12:Lançamento da mainnet da POA Network
2018/01: Lançamento da rede de testes Skales
2018/10: Lançamento da rede de testes xDai Chain
2020/06: Lançamento da mainnet Skale, lançamento da mainnet da Matic PoS Chain como uma sidechain do Ethereum
2021/02: A Matic Network passou a ser chamada de Polygon Network
2021/02: A rede principal do lado do jogo Axie Infinity, Ronin, começou a funcionar
2021/12: a xDai Chain fundiu-se com a Gnosis Dao para formar a Gnosis Chain
2022/03:A POA Network foi incorporada à Gnosis Chain
3.2.3 Princípios Técnicos
As cadeias laterais têm principalmente duas maneiras de se comunicar com a cadeia principal:
Ancoragem Bidirecional ( Ancoragem Simétrica ): validadores da cadeia principal e da cadeia lateral registram em tempo real o estado atual um do outro.
Ancoragem não coordenada ( Ancoragem Assimétrica ): Os validadores da cadeia lateral monitoram as atividades da cadeia principal, mas a cadeia principal não consegue confirmar o estado da cadeia lateral, sendo necessário introduzir o mecanismo de Certificadores.
Resumo do mecanismo de cadeia lateral:
Ativos da cadeia principal para a cadeia lateral: a cadeia principal bloqueia ativos, a cadeia lateral gera ativos embrulhados
Ativos de sidechain para mainchain: sidechain destrói ativos wrapped, mainchain desbloqueia ativos
A segurança dos ativos na cadeia lateral depende da segurança da cadeia lateral, principalmente do mecanismo de consenso da cadeia lateral.
3.2.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Alta escalabilidade
Confirmação rápida
Baixos custos de transação
Pode realizar contratos inteligentes complexos
Desvantagens:
A segurança depende do mecanismo de consenso da cadeia lateral
Nível de descentralização mais baixo
Transferências entre cadeias requerem muito tempo de espera
Existe o risco de falha de ponto único
3.2.5 Aplicação
xDai ( agora foi renomeado para Gnosis Chain)
O token $xDai está ancorado ao dólar na proporção de 1:1
Adotar o modo de verificação PoSDAO
A mainnet foi lançada em setembro de 2018, e em abril de 2022 houve a fusão com a Gnosis.
O TVL atual é de cerca de $53 milhões, com 35 projetos em andamento
Polygon
Fundada em 2017, lançada a mainnet em junho de 2020
Fornecer a cadeia PoS Matic Chain e a solução Plasma Matic Plasma Chain
Em fevereiro de 2021, a marca foi atualizada para Polygon, transformando-se em um agregador de soluções de escalabilidade.
Atualmente possui 37k+DApp, 1.8B total de transações, 135M+ usuários
Ronin
Cadeia lateral dedicada ao jogo Axie Infinity
Adotámos o mecanismo de consenso PoA(Proof of Authority)
Lançamento da mainnet em março de 2021
Em março de 2022, sofreu um ataque de hackers de 624 milhões de dólares.
3.2.6 Comparação de Aplicações
xDai, Polygon e Ronin apresentam diferenças em termos de abordagem de design, cenários de aplicação e estado de desenvolvimento. xDai foca em pagamentos com stablecoins, Polygon oferece soluções de escalabilidade diversificadas, enquanto Ronin se concentra em cenários de jogos. Cada um tem suas características e vantagens.
3.3 Plasma
3.3.1 Resumo
Plasma é uma estrutura para construir DApps escaláveis, destinada a reduzir ao mínimo a confiança dos usuários nos operadores de cadeias laterais. Mesmo que o operador aja de forma maliciosa, o Plasma pode evitar que os fundos dos usuários sejam roubados. O princípio básico do Plasma é que, se a cadeia Plasma falhar em termos de segurança, todos os ativos dos usuários ainda podem ser retirados e devolvidos à rede principal.
3.3.2 Linha do tempo
2017/08: Vitalik e Joseph Poon publicaram o whitepaper do Plasma
2018/01: Vitalik apresentou o Plasma MVP
2018/03: Vitalik propôs o Plasma Cash
2018/06: Dan Robinson propôs o Plasma Debit
2018/11: A BANKEX Foundation propôs o Plasma Prime
A partir de 2019: a comunidade Ethereum começou
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FarmHopper
· 21h atrás
6 anos idiotas não conseguem descobrir nada de novo
Profundidade análise: fora da cadeia soluções de escalabilidade e seu futuro desenvolvimento
Análise Profunda da Expansão Fora da Cadeia
1. A necessidade de escalabilidade
A visão futura da blockchain é alcançar a descentralização, segurança e escalabilidade. Mas geralmente, a blockchain só consegue realizar duas dessas, o que é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Ao longo dos anos, as pessoas têm explorado maneiras de aumentar a largura de banda e a velocidade das transações da blockchain, garantindo a descentralização e a segurança, ou seja, resolver o problema de escalabilidade.
Definição de descentralização, segurança e escalabilidade:
A primeira grande bifurcação dura da rede Bitcoin originou-se de problemas de escalabilidade. Em 1 de agosto de 2017, o sistema cliente desenvolvido pela Bitcoin ABC, com capacidade para 8MB, começou a operar, resultando na primeira grande bifurcação dura na história do Bitcoin, que deu origem à nova moeda BCH.
A rede Ethereum também optou por sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização da rede. Desde os CryptoKitties de 2017, passando pelo verão do DeFi, até a ascensão posterior de aplicações on-chain como GameFi e NFT, a demanda do mercado por capacidade de processamento tem aumentado constantemente, mas o Ethereum só consegue processar de 15 a 45 transações por segundo, resultando em custos de transação mais altos e tempos de liquidação mais longos, tornando difícil para a maioria das Dapps suportarem os custos operacionais. A solução ideal de escalabilidade é aumentar a velocidade e a capacidade de processamento da rede blockchain sem sacrificar a descentralização e a segurança.
2. Tipos de planos de escalabilidade
De acordo com o padrão "se a camada principal da rede será alterada", as soluções de escalabilidade podem ser divididas em duas grandes categorias: escalabilidade em cadeia e escalabilidade fora da cadeia.
2.1 expansão na cadeia
Conceito central: solução para aumentar a capacidade através da alteração de um nível do protocolo da rede principal, sendo a principal solução atual a fragmentação.
A expansão na cadeia tem várias soluções, aqui estão duas brevemente mencionadas:
Mudar um protocolo de rede principal pode ter impactos negativos imprevisíveis, qualquer pequena vulnerabilidade de segurança na camada subjacente pode ameaçar gravemente a segurança de toda a rede.
2.2 fora da cadeia expansão
Conceito central: solução de escalabilidade que não altera o protocolo da camada principal existente.
As soluções de escalabilidade fora da cadeia podem ser subdivididas em Layer2 e outras soluções:
3. Profundidade para expansão fora da cadeia
Canais de Estado 3.1
3.1.1 Resumo
Os canais de estado estipulam que os usuários só precisam interagir com a rede principal ao abrir, fechar ou resolver disputas no canal, realizando a interação entre usuários fora da cadeia, a fim de reduzir o tempo e o custo das transações, permitindo que o número de transações não tenha limites.
Os canais de estado são adequados para "aplicações baseadas em turnos", como jogos de xadrez entre duas pessoas. Cada canal é gerido por um contrato inteligente multi-assinatura que opera na blockchain principal, o qual controla os ativos depositados no canal, valida as atualizações de estado e arbitra disputas entre os participantes.
3.1.2 Linha do tempo
3.1.3 Princípios técnicos
Fluxo de trabalho do canal de estado:
Os canais de estado podem reduzir significativamente a carga computacional da rede principal, aumentar a velocidade das transações e diminuir os custos das transações.
3.1.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
3.1.5 Aplicação
Rede Lightning do Bitcoin
Rede Lightning do Ethereum
Celer Network
3.1.6 Comparação de Aplicações
A Lightning Network do Bitcoin, a Lightning Network do Ethereum e a Celer Network apresentam diferenças em termos de design, cenários de aplicação e estado de desenvolvimento. A Lightning Network do Bitcoin é relativamente madura, enquanto a Lightning Network está sendo usada menos atualmente, a Celer Network, por outro lado, se expandiu para mais cenários de aplicação.
3.2 Sidechains
3.2.1 Resumo
O conceito de cadeia lateral foi proposto em 2012 e os primeiros artigos relacionados foram publicados em 2014. A cadeia lateral é uma forma de blockchain que surgiu para acelerar as transações de Bitcoin, podendo utilizar contratos mais complexos ou melhorar o mecanismo de consenso. O resultado das transações da cadeia lateral será, em última análise, registrado no lado do validador da cadeia principal.
3.2.2 Linha do tempo
3.2.3 Princípios Técnicos
As cadeias laterais têm principalmente duas maneiras de se comunicar com a cadeia principal:
Ancoragem Bidirecional ( Ancoragem Simétrica ): validadores da cadeia principal e da cadeia lateral registram em tempo real o estado atual um do outro.
Ancoragem não coordenada ( Ancoragem Assimétrica ): Os validadores da cadeia lateral monitoram as atividades da cadeia principal, mas a cadeia principal não consegue confirmar o estado da cadeia lateral, sendo necessário introduzir o mecanismo de Certificadores.
Resumo do mecanismo de cadeia lateral:
A segurança dos ativos na cadeia lateral depende da segurança da cadeia lateral, principalmente do mecanismo de consenso da cadeia lateral.
3.2.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
3.2.5 Aplicação
xDai ( agora foi renomeado para Gnosis Chain)
Polygon
Ronin
3.2.6 Comparação de Aplicações
xDai, Polygon e Ronin apresentam diferenças em termos de abordagem de design, cenários de aplicação e estado de desenvolvimento. xDai foca em pagamentos com stablecoins, Polygon oferece soluções de escalabilidade diversificadas, enquanto Ronin se concentra em cenários de jogos. Cada um tem suas características e vantagens.
3.3 Plasma
3.3.1 Resumo
Plasma é uma estrutura para construir DApps escaláveis, destinada a reduzir ao mínimo a confiança dos usuários nos operadores de cadeias laterais. Mesmo que o operador aja de forma maliciosa, o Plasma pode evitar que os fundos dos usuários sejam roubados. O princípio básico do Plasma é que, se a cadeia Plasma falhar em termos de segurança, todos os ativos dos usuários ainda podem ser retirados e devolvidos à rede principal.
3.3.2 Linha do tempo