Будущее блокчейна предполагает достижение децентрализации, безопасности и масштабируемости. Но обычно блокчейн может реализовать только два из этих трех аспектов, что называется невозможной треугольной проблемой блокчейна. На протяжении многих лет люди искали способы увеличения пропускной способности и скорости транзакций блокчейна, при этом обеспечивая децентрализацию и безопасность, то есть решая проблему масштабирования.
Определение децентрализации, безопасности и масштабируемости:
Децентрализация: любой может стать узлом и участвовать в производстве и верификации блокчейн-системы, чем больше узлов, тем выше степень децентрализации.
Безопасность: чем выше стоимость, необходимая для получения контроля над блокчейн-системой, тем выше безопасность.
Масштабируемость: способность блокчейна обрабатывать большое количество транзакций.
Первое значительное жесткое разделение сети Биткойн произошло из-за проблемы с масштабированием. 1 августа 2017 года Bitcoin ABC самостоятельно разработала клиентскую систему на 8 МБ, что привело к первому значительному жесткому разделению в истории Биткойн и появлению новой криптовалюты BCH.
Сеть Ethereum также выбрала жертвовать частью своей Глубина, чтобы обеспечить безопасность и децентрализацию сети. С 2017 года, начиная с CryptoKitties, через лето DeFi, и до появления GameFi и NFT, спрос на пропускную способность на рынке постоянно увеличивался, но Ethereum может обрабатывать только 15-45 транзакций в секунду, что приводит к увеличению затрат на транзакции и увеличению времени расчета, что делает большинство Dapps трудными для поддержания эксплуатационных расходов. Идеальное решение для масштабирования заключается в повышении скорости транзакций и пропускной способности блокчейн-сети без ущерба для децентрализации и безопасности.
Согласно критерию "изменится ли уровень основной сети", можно разделить решения по масштабированию на две основные категории: масштабирование на блокчейне и вне блокчейна.
2.1 Расширение на блокчейне
核心概念:через изменение одного слоя протокола основной сети, чтобы достичь эффекта масштабирования, в настоящее время основное решение - это шардирование.
Существует несколько решений для масштабирования на блокчейне, здесь кратко перечислены два из них:
Вариант один: увеличить пространство блока, увеличить количество транзакций, упакованных в каждом блоке, но это повысит требования к высокопроизводительным узлам и снизит степень децентрализации.
Вариант два: шarding, разделение блокчейн-реестра на несколько частей, где различные шард отвечают за разные записи, параллельные вычисления могут одновременно обрабатывать несколько транзакций; это может снизить вычислительную нагрузку на узлы и порог для входа, улучшить скорость обработки транзакций и уровень децентрализации; однако это может снизить общую безопасность сети.
Изменение протокола основной сети может привести к непредсказуемым негативным последствиям, и любые незначительные уязвимости в безопасности на уровне основного протокола могут серьезно угрожать безопасности всей сети.
2.2 вне блокчейна расширение
Ключевая концепция: решение для масштабирования, не изменяющее существующий протокол основного сетевого уровня.
вне блокчейна расширения можно дополнительно разделить на Layer2 и другие решения:
Layer2: состояния канала, Plasma, Оптимистичные Rollups, ZK Rollups
Состояние канала предполагает, что пользователям необходимо взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или разрешении спора, в то время как взаимодействие между пользователями происходит вне блокчейна, чтобы снизить время и стоимость транзакций, обеспечив неограниченное количество транзакций.
Каналы статуса подходят для "приложений на основе раундов", таких как игра в шахматы для двоих. Каждый канал управляется мультиподписным смарт-контрактом, работающим в основной сети, который контролирует активы, внесенные в канал, проверяет обновления состояния и арбитрирует споры между участниками.
3.1.2 Линия времени
2015/02:Joseph Poon и Thaddeus Dryja опубликовали черновик белой книги сети Lightning.
2015/11: Джефф Коулман впервые систематически изложил концепцию State Channel.
2016/01: Джозеф Пун и Таддеус Дрйя официально опубликовали белую книгу сети Lightning для биткойнов.
2017/11: Первый проект спецификации State Channel на основе фреймворка Payment Channel, Sprites, был предложен.
Участники вносят средства в смарт-контракт основной сети и блокируют их; после подтверждения подписей обеих сторон канал открывается.
Участники могут проводить неограниченное количество бесплатных транзакций вне блокчейна.
Участники по очереди отправляют обновления состояния и подтверждают подписью.
При закрытии канала любой участник может подать запрос на транзакцию в основной сети. Если получено одобрение всех участников, транзакция выполняется немедленно; в противном случае дожидается окончания "периода вызова".
Состояние канала может значительно снизить вычислительную нагрузку основной сети, повысить скорость транзакций и снизить затраты на транзакции.
Канал микроплатежей, построение торговой сети через вне блокчейна канал микроплатежей
Предложено в 2015 году, выпущена основная сеть в 2018 году
По состоянию на ноябрь 2022 года, существует 76,236 платежных каналов, 5049 BTC заблокировано.
Эфирная сеть молний
Микроплатежный канал на основе Эфириума, аналогичный сети Lightning
Основан в 2017 году, но не получил широкого применения
В настоящее время идет преобразование, планируется работа в сети L2
Сеть Celer
Увеличение стимулирующего слоя в сети Lightning
Подходит для приложений с высокой частотой взаимодействия, таких как платформы для киберспорта
Запущены DeFi-протокол Layer2.finance, межсетевой информационный протокол Celer IM и мост для кросс-цепочных активов cBridge
3.1.6 Сравнение приложений
Сети Lightning Bitcoin, Lightning Ethereum и Celer Network имеют различия в подходах к дизайну, сценариям применения и текущему состоянию развития. Сеть Lightning Bitcoin достаточно развита, в то время как сеть Lightning используется довольно редко, Celer Network же охватывает больше сценариев применения.
Концепция сайдчейнов была предложена в 2012 году, а в 2014 году были опубликованы первые статьи на эту тему. Сайдчейны являются формой блокчейна, созданной для ускорения транзакций биткойнов, и могут использовать более сложные контракты или улучшенные механизмы консенсуса. Результаты транзакций сайдчейнов в конечном итоге будут записаны на стороне валидаторов основной цепи.
3.2.2 Хронология
2012/01: Концепция побочной цепи Биткойна была предложена в чате
2014/10: Первая публикация статьи о побочных цепях биткойнов
2017/04: Тестовая сеть сайдчейна POA Network на основе консенсуса Proof of Authentication Ethereum запущена
2017/10: Запуск сети Matic Network
2017/12: Запуск основной сети POA Network
2018/01:Запуск тестовой сети Skales
2018/10:Запуск тестовой сети xDai Chain
2020/06: Запуск основной сети Skale, запуск основной сети Matic PoS Chain на стороне Ethereum
2021/02: Matic Network сменила название на Polygon Network
2021/02: Запуск основной сети Ronin побочной цепи игры Axie Infinity
2021/12: xDai Chain объединилась с Gnosis Dao в Gnosis Chain
Существуют два основных способа, с помощью которых сайдчейн взаимодействует с основным блокчейном:
Двусторонняя привязка ( Симметрическая привязка ): Основная цепь и валидаторы побочной цепи в реальном времени фиксируют текущее состояние друг друга.
Несогласованная привязка ( Ассиметрическая привязка ): валидаторы побочной цепи контролируют активность основной цепи, но основная цепь не может подтвердить состояние побочной цепи, необходимо внедрить механизм сертификаций.
Резюме механизма сайдчейна:
Активы с основной цепи на побочную цепь: основная цепь блокирует активы, побочная цепь генерирует обернутый актив
Активы от побочной цепи к главной цепи: побочная цепь уничтожает обернутый актив, главная цепь разблокирует актив
Безопасность активов на побочной цепи зависит от безопасности побочной цепи, в первую очередь от механизма консенсуса побочной цепи.
Запуск основной сети в сентябре 2018 года, слияние с Gnosis в апреле 2022 года
Текущий TVL составляет около $53 млн, есть 35 текущих проектов
Полигон
Основана в 2017 году, основная сеть запущена в июне 2020 года
Предоставить побочную цепь Matic PoS Chain и решение Plasma Matic Plasma Chain
В феврале 2021 года бренд был обновлен до Polygon, и он трансформировался в агрегатор решений для масштабирования.
В настоящее время имеется 37k+DApp, 1.8B общих сделок, 135M+ пользователей
Ронин
Специальная цепочка для игры Axie Infinity
Использование механизма consensus PoA( Proof of Authority)
Запуск основной сети в марте 2021 года
В марте 2022 года подвергся хакерской атаке на 624 миллиона долларов
3.2.6 Сравнение приложений
xDai, Polygon и Ronin различаются по подходам к дизайну, областям применения и текущему состоянию развития. xDai сосредоточен на платежах с использованием стабильных монет, Polygon предлагает разнообразные решения для масштабирования, а Ronin фокусируется на игровых сценариях. У каждого есть свои особенности и преимущества.
Plasma — это фреймворк для создания масштабируемых DApp, который направлен на минимизацию доверия пользователей к оператору побочной цепи. Даже если оператор совершит зло, Plasma может предотвратить кражу средств пользователей. Основной принцип Plasma заключается в том, что если в Plasma-цепи произойдет сбой безопасности, все активы пользователей все равно могут быть выведены и возвращены в основную сеть.
3.3.2 Хронология
2017/08: Виталик и Джозеф Пун опубликовали белую книгу Plasma
2018/01: Виталик предложил Plasma MVP
2018/03: Виталик предложил Plasma Cash
2018/06: Дэн Робинсон предложил Plasma Debit
2018/11: Фонд BANKEX предложил Plasma Prime
С 2019 года: сообщество Эфириума начало
Посмотреть Оригинал
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
Глубинный анализ: вне блокчейна решения по масштабированию и их будущее развитие
Глубина анализа вне блокчейна
1. Необходимость масштабирования
Будущее блокчейна предполагает достижение децентрализации, безопасности и масштабируемости. Но обычно блокчейн может реализовать только два из этих трех аспектов, что называется невозможной треугольной проблемой блокчейна. На протяжении многих лет люди искали способы увеличения пропускной способности и скорости транзакций блокчейна, при этом обеспечивая децентрализацию и безопасность, то есть решая проблему масштабирования.
Определение децентрализации, безопасности и масштабируемости:
Первое значительное жесткое разделение сети Биткойн произошло из-за проблемы с масштабированием. 1 августа 2017 года Bitcoin ABC самостоятельно разработала клиентскую систему на 8 МБ, что привело к первому значительному жесткому разделению в истории Биткойн и появлению новой криптовалюты BCH.
Сеть Ethereum также выбрала жертвовать частью своей Глубина, чтобы обеспечить безопасность и децентрализацию сети. С 2017 года, начиная с CryptoKitties, через лето DeFi, и до появления GameFi и NFT, спрос на пропускную способность на рынке постоянно увеличивался, но Ethereum может обрабатывать только 15-45 транзакций в секунду, что приводит к увеличению затрат на транзакции и увеличению времени расчета, что делает большинство Dapps трудными для поддержания эксплуатационных расходов. Идеальное решение для масштабирования заключается в повышении скорости транзакций и пропускной способности блокчейн-сети без ущерба для децентрализации и безопасности.
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
2. Категории решений по масштабированию
Согласно критерию "изменится ли уровень основной сети", можно разделить решения по масштабированию на две основные категории: масштабирование на блокчейне и вне блокчейна.
2.1 Расширение на блокчейне
核心概念:через изменение одного слоя протокола основной сети, чтобы достичь эффекта масштабирования, в настоящее время основное решение - это шардирование.
Существует несколько решений для масштабирования на блокчейне, здесь кратко перечислены два из них:
Изменение протокола основной сети может привести к непредсказуемым негативным последствиям, и любые незначительные уязвимости в безопасности на уровне основного протокола могут серьезно угрожать безопасности всей сети.
2.2 вне блокчейна расширение
Ключевая концепция: решение для масштабирования, не изменяющее существующий протокол основного сетевого уровня.
вне блокчейна расширения можно дополнительно разделить на Layer2 и другие решения:
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
3. Вне блокчейна расширение решений
3.1 Государственные каналы
3.1.1 Обзор
Состояние канала предполагает, что пользователям необходимо взаимодействовать с основной сетью только при открытии, закрытии или разрешении спора, в то время как взаимодействие между пользователями происходит вне блокчейна, чтобы снизить время и стоимость транзакций, обеспечив неограниченное количество транзакций.
Каналы статуса подходят для "приложений на основе раундов", таких как игра в шахматы для двоих. Каждый канал управляется мультиподписным смарт-контрактом, работающим в основной сети, который контролирует активы, внесенные в канал, проверяет обновления состояния и арбитрирует споры между участниками.
3.1.2 Линия времени
! Подробный исследовательский отчет из 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.1.3 Технический принцип
Рабочий процесс канала состояния:
Состояние канала может значительно снизить вычислительную нагрузку основной сети, повысить скорость транзакций и снизить затраты на транзакции.
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.1.4 Плюсы и минусы
Преимущества:
Недостатки:
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.1.5 Приложение
Биткойн-Лайтнинг-сеть
Эфирная сеть молний
Сеть Celer
3.1.6 Сравнение приложений
Сети Lightning Bitcoin, Lightning Ethereum и Celer Network имеют различия в подходах к дизайну, сценариям применения и текущему состоянию развития. Сеть Lightning Bitcoin достаточно развита, в то время как сеть Lightning используется довольно редко, Celer Network же охватывает больше сценариев применения.
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ расширения вне сети
3.2 Сайдчейны
3.2.1 Обзор
Концепция сайдчейнов была предложена в 2012 году, а в 2014 году были опубликованы первые статьи на эту тему. Сайдчейны являются формой блокчейна, созданной для ускорения транзакций биткойнов, и могут использовать более сложные контракты или улучшенные механизмы консенсуса. Результаты транзакций сайдчейнов в конечном итоге будут записаны на стороне валидаторов основной цепи.
3.2.2 Хронология
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.2.3 Технические принципы
Существуют два основных способа, с помощью которых сайдчейн взаимодействует с основным блокчейном:
Двусторонняя привязка ( Симметрическая привязка ): Основная цепь и валидаторы побочной цепи в реальном времени фиксируют текущее состояние друг друга.
Несогласованная привязка ( Ассиметрическая привязка ): валидаторы побочной цепи контролируют активность основной цепи, но основная цепь не может подтвердить состояние побочной цепи, необходимо внедрить механизм сертификаций.
Резюме механизма сайдчейна:
Безопасность активов на побочной цепи зависит от безопасности побочной цепи, в первую очередь от механизма консенсуса побочной цепи.
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.2.4 Плюсы и минусы
Преимущества:
Недостатки:
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.2.5 Приложение
xDai ( теперь переименован в Gnosis Chain )
Полигон
Ронин
3.2.6 Сравнение приложений
xDai, Polygon и Ronin различаются по подходам к дизайну, областям применения и текущему состоянию развития. xDai сосредоточен на платежах с использованием стабильных монет, Polygon предлагает разнообразные решения для масштабирования, а Ronin фокусируется на игровых сценариях. У каждого есть свои особенности и преимущества.
! Подробный исследовательский отчет на 10 000 слов: всесторонний анализ масштабирования вне сети
3.3 Плазма
3.3.1 Обзор
Plasma — это фреймворк для создания масштабируемых DApp, который направлен на минимизацию доверия пользователей к оператору побочной цепи. Даже если оператор совершит зло, Plasma может предотвратить кражу средств пользователей. Основной принцип Plasma заключается в том, что если в Plasma-цепи произойдет сбой безопасности, все активы пользователей все равно могут быть выведены и возвращены в основную сеть.
3.3.2 Хронология