A visão futura da blockchain é descentralização, segurança e escalabilidade. Mas geralmente só é possível alcançar dois desses aspectos, o que é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Ao longo dos anos, as pessoas têm explorado como melhorar a capacidade de processamento e a velocidade das transações da blockchain, garantindo a descentralização e a segurança, ou seja, resolvendo o problema de escalabilidade.
Definição de descentralização, segurança e escalabilidade da blockchain:
Descentralizado: qualquer pessoa pode se tornar um nó para participar da produção e validação do sistema blockchain; quanto maior o número de nós, maior o grau de descentralização.
Segurança: quanto maior o custo para obter o controle do sistema blockchain, maior a segurança, a cadeia pode resistir a uma maior proporção de ataques.
Escalabilidade: a capacidade da blockchain de processar um grande número de transações.
As redes Bitcoin e Ethereum optaram por sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização da rede. Com o surgimento de aplicações em cadeia, a demanda do mercado por capacidade de throughput está aumentando continuamente, mas a capacidade de processamento de transações das redes principais é limitada, resultando em aumento dos custos de transação e tempos de liquidação mais longos. O problema da escalabilidade da blockchain precisa ser resolvido urgentemente. A solução ideal de escalabilidade é: aumentar a velocidade e a capacidade de throughput da rede blockchain sem sacrificar a descentralização e a segurança.
2. Tipos de soluções de escalabilidade
De acordo com o padrão "se a camada principal da rede será alterada", os planos de escalabilidade podem ser divididos em duas grandes categorias: escalabilidade em cadeia e escalabilidade fora da cadeia.
2.1 expansão na cadeia
Conceito central: solução que alcança o efeito de escalabilidade através da alteração de um nível do protocolo da mainnet, sendo a principal solução atual o sharding.
Principais soluções para a expansão em cadeia:
Expandir o espaço do bloco: aumentar o número de transações empacotadas em cada bloco, mas isso aumentará os requisitos dos dispositivos dos nós e reduzirá o grau de descentralização.
Fragmentação: dividir o livro-razão da blockchain em várias partes, com diferentes nós responsáveis por diferentes registos. Pode reduzir a pressão sobre os nós e aumentar a velocidade de processamento das transações, mas pode reduzir a segurança de toda a rede.
Mudar um protocolo de rede principal pode ter efeitos negativos imprevisíveis, e 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 rede principal de camada 1 existente.
As soluções de escalabilidade fora da cadeia podem ser divididas em Layer2 e outras soluções:
Layer2: uma segunda rede construída sobre a cadeia principal, como State Channels, Plasma, Rollups, etc.
Outras soluções: como sidechains, etc.
3. Fora da cadeia expansão do plano
3.1 Canais de Estado
3.1.1 Resumo
Os canais de estado estipulam que os usuários só precisam interagir com a rede principal quando o canal está aberto, fechado ou em resolução de disputas, enquanto as interações entre os usuários ocorrem fora da cadeia, para reduzir o tempo e o custo das transações.
Os canais de estado são protocolos P2P simples, 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 mainnet, e esse contrato controla os ativos depositados no canal, verifica as atualizações de estado e arbitra disputas entre os participantes.
3.1.2 Linha do Tempo
2015/02: Joseph Poon e Thaddeus Dryja publicaram 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 publicaram 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, chamada Sprites, foi proposta.
2018/06: Counterfactual apresentou um design detalhado de Canais de Estado Generalizados.
2018/10: Proposta do conceito de Redes de Canais de Estado Generalizados.
2019/02: O conceito de canais de estado foi expandido para N-Party Channels, Nitro é o primeiro protocolo baseado nessa ideia.
2019/10: Pisa expandiu o conceito de Watchtowers, resolvendo o problema de os participantes precisarem estar constantemente online.
Alice e Bob implementam um contrato multi-assinatura na mainnet e depositam fundos; após a confirmação da assinatura, o canal é aberto.
Alice e Bob realizam transações gratuitas e ilimitadas fora da cadeia, com ambas as partes a assinar a confirmação de cada transação.
Quando for necessário fechar o canal, uma das partes faz um pedido de transação na mainnet:
Se obtiver a aprovação de todos os signatários, execute imediatamente.
Caso contrário, execute após o término do "período de desafios".
Em caso de disputa, pode-se apresentar uma prova de fraude assinada à mainnet.
3.1.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Confirmação instantânea
Baixas taxas
Alta taxa de transferência
Boa privacidade
Desvantagens:
É necessário bloquear fundos
Os participantes devem permanecer online
Apenas aplicável a participantes fixos
Capacidade do canal limitada
3.1.5 Aplicação
Principais aplicações:
Rede Lightning do Bitcoin: canal de pagamentos de baixo valor na rede Bitcoin.
Rede Lightning do Ethereum: canal de pagamentos de baixo valor baseado no Ethereum.
Celer Network: Aumentar a camada de incentivos da rede relâmpago.
3.1.6 Comparação de Aplicações
A Lightning Network, a Raiden Network e a Celer Network apresentam diferenças em termos de trajetória técnica, cenários de aplicação e desenvolvimento ecológico. A Lightning Network está mais desenvolvida, a Raiden Network tem um desenvolvimento lento e a Celer Network está a explorar novos cenários de aplicação.
3.2 Sidechains
3.2.1 Resumo
As cadeias laterais são uma forma de blockchain criada para acelerar as transações de Bitcoin, podendo utilizar contratos mais complexos ou melhorar o mecanismo de consenso. As cadeias laterais não são uma nova blockchain, mas sim uma infraestrutura que se anexa à cadeia principal e ajuda a resolver problemas da cadeia principal.
3.2.2 Linha do tempo
2012/01: O conceito de sidechain do Bitcoin foi proposto em um chat.
2014/10: Publicação do artigo sobre sidechains do Bitcoin
2017/04: Lançamento da rede de testes da POA Network
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 teste xDai Chain
2020/06: Lançamento da mainnet Skale
2020/06: Lançamento da mainnet da cadeia lateral Matic PoS da Ethereum
2021/02: A Matic Network passou a se chamar Polygon Network
2021/02: A rede principal do lado da cadeia do jogo Axie Infinity, Ronin, começa a funcionar
2021/12: xDai Chain fundiu-se com Gnosis Dao para formar Gnosis Chain
2022/03: A POA Network fundiu-se na Gnosis Chain
3.2.3 Princípio técnico
As cadeias laterais comunicam-se principalmente com a cadeia principal através de duas formas: Ancoragem Bidirecional ( Symmetric Pegged ) e Ancoragem Assimétrica ( Asymmetric Pegged ).
Ancoragem bidirecional: os validadores da cadeia principal e da cadeia lateral registram em tempo real o estado um do outro. A transferência de ativos é realizada através da tecnologia SPV bidirecional.
Ancoragem não coordenada: os validadores da sidechain monitoram a atividade da mainchain, e a sidechain pode registrar ativamente quando há transferências da mainchain para a sidechain. Ao transferir da sidechain para a mainchain, é introduzido o mecanismo de Certificadores para validar as transações retornadas da sidechain.
Resumo do mecanismo de cadeia lateral:
Cadeia principal -> Cadeia lateral: a cadeia principal bloqueia os ativos, a cadeia lateral gera ativos embrulhados.
Cadena principal: destruição de ativos embrulhados na cadeia lateral, desbloqueio de ativos na cadeia principal
A segurança dos ativos da sidechain depende do mecanismo de consenso da sidechain.
3.2.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Alta taxa de transferência
Baixas taxas
Pode realizar uma confirmação rápida
Alta flexibilidade
Desvantagens:
segurança relativamente baixa
Baixa profundidade de descentralização
É necessário confiar nos validadores da sidechain
3.2.5 Aplicação
Principais aplicações:
xDai( agora é chamado de Gnosis Chain): uma sidechain ancorada 1:1 com o dólar.
Polygon: agregador de soluções de escalabilidade para Ethereum.
Ronin: cadeia lateral do jogo Axie Infinity.
3.2.6 Comparação de Aplicações
xDai, Polygon e Ronin apresentam diferenças em termos de mecanismos de consenso, cenários de aplicação e desenvolvimento ecológico. xDai foca em pagamentos, Polygon oferece uma ecologia diversificada, e Ronin concentra-se em aplicações de jogos.
3.3 Plasma
3.3.1 Resumo
Plasma é uma estrutura para construir Dapps escaláveis. Como uma solução evolutiva para cadeias laterais, Plasma visa reduzir ao mínimo a confiança dos usuários no operador da cadeia lateral. O princípio básico do Plasma é que, mesmo que a cadeia Plasma sofra uma falha de segurança, todos os ativos dos usuários ainda podem ser retirados da rede principal.
3.3.2 Linha do tempo
2017/08: Vitalik e Joseph Poon propuseram o white paper do Plasma
2018/01: Vitalik propôs o Plasma MVP
2018/03: Vitalik propôs o Plasma Cash
2018/06: Dan Robinson propôs Plasma Debit
2018/11: A BANKEX Foundation apresentou o Plasma Prime
A partir de 2019: a comunidade Ethereum começou a explorar Rollups
3.3.3 Princípios Técnicos
Ideia central do Plasma:
Execução fora da cadeia: a maior parte do trabalho é processada fora da rede principal
Compromisso de estado: compromisso do estado do bloco atual através da Raiz Merkle
Mecanismo de saída: os usuários podem retirar fundos da cadeia Plasma
Fluxo do usuário:
O usuário deposita fundos no contrato Plasma da mainnet
O usuário realiza transações na cadeia Plasma
O operador processa a transação e envia a promessa de estado para a mainnet
Sair:
O utilizador faz um pedido de saída ao contrato da rede principal
Após o período de desafios, se ninguém desafiar, será executada a saída
3.3.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Alta taxa de transferência
Baixas taxas
segurança relativamente alta
Desvantagens:
Problemas de disponibilidade de dados
Problema de saída em massa
A experiência do usuário é insatisfatória
Função limitada
3.3.5 Aplicação
Principais aplicações:
Plasma Group: pesquisa sobre o framework Plasma, posteriormente transformado em Optimism
OMG Network: projeto inicial de Plasma, depois transformado em Boba Network
Polygon: um agregador de escalabilidade do Ethereum, incluindo a solução Plasma
3.3.6 Comparação de Aplicações
A tecnologia Plasma apresenta problemas inerentes, e a maioria dos projetos mudou para outras soluções de escalabilidade. O Plasma Group mudou para o Optimistic Rollup, a OMG Network mudou para a Boba Network, e a Polygon mudou para uma solução L2 de pilha completa.
3.4 Rollups
3.4.1 Resumo
Rollups são uma solução de escalabilidade que coloca o cálculo e o armazenamento de estado fora da cadeia, enquanto armazena o compromisso de estado e os dados de transação comprimidos na cadeia. Elas se dividem principalmente em Optimistic Rollups e ZK Rollups.
3.4.2 Princípios técnicos
A ideia central dos Rollups
Ver original
Esta página pode conter conteúdos de terceiros, que são fornecidos apenas para fins informativos (sem representações/garantias) e não devem ser considerados como uma aprovação dos seus pontos de vista pela Gate, nem como aconselhamento financeiro ou profissional. Consulte a Declaração de exoneração de responsabilidade para obter mais informações.
11 gostos
Recompensa
11
3
Partilhar
Comentar
0/400
ser_we_are_ngmi
· 07-31 02:51
Fora da cadeia, certo? Isso ainda é pior do que o canário~
Ver originalResponder0
SatoshiLegend
· 07-31 02:41
A partir do primeiro código-fonte de Satoshi Nakamoto, vê-se que o gargalo de tps já tinha um caminho de solução, mas na altura o poder de computação era insuficiente.
Fora da cadeia soluções de escalabilidade: de State Channels a Rollups
Explicação Profunda da Expansão fora da cadeia
1. A necessidade de escalabilidade
A visão futura da blockchain é descentralização, segurança e escalabilidade. Mas geralmente só é possível alcançar dois desses aspectos, o que é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Ao longo dos anos, as pessoas têm explorado como melhorar a capacidade de processamento e a velocidade das transações da blockchain, garantindo a descentralização e a segurança, ou seja, resolvendo o problema de escalabilidade.
Definição de descentralização, segurança e escalabilidade da blockchain:
Descentralizado: qualquer pessoa pode se tornar um nó para participar da produção e validação do sistema blockchain; quanto maior o número de nós, maior o grau de descentralização.
Segurança: quanto maior o custo para obter o controle do sistema blockchain, maior a segurança, a cadeia pode resistir a uma maior proporção de ataques.
Escalabilidade: a capacidade da blockchain de processar um grande número de transações.
As redes Bitcoin e Ethereum optaram por sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização da rede. Com o surgimento de aplicações em cadeia, a demanda do mercado por capacidade de throughput está aumentando continuamente, mas a capacidade de processamento de transações das redes principais é limitada, resultando em aumento dos custos de transação e tempos de liquidação mais longos. O problema da escalabilidade da blockchain precisa ser resolvido urgentemente. A solução ideal de escalabilidade é: aumentar a velocidade e a capacidade de throughput da rede blockchain sem sacrificar a descentralização e a segurança.
2. Tipos de soluções de escalabilidade
De acordo com o padrão "se a camada principal da rede será alterada", os planos de escalabilidade podem ser divididos em duas grandes categorias: escalabilidade em cadeia e escalabilidade fora da cadeia.
2.1 expansão na cadeia
Conceito central: solução que alcança o efeito de escalabilidade através da alteração de um nível do protocolo da mainnet, sendo a principal solução atual o sharding.
Principais soluções para a expansão em cadeia:
Expandir o espaço do bloco: aumentar o número de transações empacotadas em cada bloco, mas isso aumentará os requisitos dos dispositivos dos nós e reduzirá o grau de descentralização.
Fragmentação: dividir o livro-razão da blockchain em várias partes, com diferentes nós responsáveis por diferentes registos. Pode reduzir a pressão sobre os nós e aumentar a velocidade de processamento das transações, mas pode reduzir a segurança de toda a rede.
Mudar um protocolo de rede principal pode ter efeitos negativos imprevisíveis, e 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 rede principal de camada 1 existente.
As soluções de escalabilidade fora da cadeia podem ser divididas em Layer2 e outras soluções:
Layer2: uma segunda rede construída sobre a cadeia principal, como State Channels, Plasma, Rollups, etc.
Outras soluções: como sidechains, etc.
3. Fora da cadeia expansão do plano
3.1 Canais de Estado
3.1.1 Resumo
Os canais de estado estipulam que os usuários só precisam interagir com a rede principal quando o canal está aberto, fechado ou em resolução de disputas, enquanto as interações entre os usuários ocorrem fora da cadeia, para reduzir o tempo e o custo das transações.
Os canais de estado são protocolos P2P simples, 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 mainnet, e esse contrato controla os ativos depositados no canal, verifica as atualizações de estado e arbitra disputas entre os participantes.
3.1.2 Linha do Tempo
2015/02: Joseph Poon e Thaddeus Dryja publicaram 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 publicaram 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, chamada Sprites, foi proposta.
2018/06: Counterfactual apresentou um design detalhado de Canais de Estado Generalizados.
2018/10: Proposta do conceito de Redes de Canais de Estado Generalizados.
2019/02: O conceito de canais de estado foi expandido para N-Party Channels, Nitro é o primeiro protocolo baseado nessa ideia.
2019/10: Pisa expandiu o conceito de Watchtowers, resolvendo o problema de os participantes precisarem estar constantemente online.
2020/03: Hydra apresentou Canais Isomórficos Rápidos.
3.1.3 Princípios Técnicos
Fluxo de trabalho do canal de estado:
Alice e Bob implementam um contrato multi-assinatura na mainnet e depositam fundos; após a confirmação da assinatura, o canal é aberto.
Alice e Bob realizam transações gratuitas e ilimitadas fora da cadeia, com ambas as partes a assinar a confirmação de cada transação.
Quando for necessário fechar o canal, uma das partes faz um pedido de transação na mainnet:
Em caso de disputa, pode-se apresentar uma prova de fraude assinada à mainnet.
3.1.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
3.1.5 Aplicação
Principais aplicações:
Rede Lightning do Bitcoin: canal de pagamentos de baixo valor na rede Bitcoin.
Rede Lightning do Ethereum: canal de pagamentos de baixo valor baseado no Ethereum.
Celer Network: Aumentar a camada de incentivos da rede relâmpago.
3.1.6 Comparação de Aplicações
A Lightning Network, a Raiden Network e a Celer Network apresentam diferenças em termos de trajetória técnica, cenários de aplicação e desenvolvimento ecológico. A Lightning Network está mais desenvolvida, a Raiden Network tem um desenvolvimento lento e a Celer Network está a explorar novos cenários de aplicação.
3.2 Sidechains
3.2.1 Resumo
As cadeias laterais são uma forma de blockchain criada para acelerar as transações de Bitcoin, podendo utilizar contratos mais complexos ou melhorar o mecanismo de consenso. As cadeias laterais não são uma nova blockchain, mas sim uma infraestrutura que se anexa à cadeia principal e ajuda a resolver problemas da cadeia principal.
3.2.2 Linha do tempo
2012/01: O conceito de sidechain do Bitcoin foi proposto em um chat.
2014/10: Publicação do artigo sobre sidechains do Bitcoin
2017/04: Lançamento da rede de testes da POA Network
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 teste xDai Chain
2020/06: Lançamento da mainnet Skale
2020/06: Lançamento da mainnet da cadeia lateral Matic PoS da Ethereum
2021/02: A Matic Network passou a se chamar Polygon Network
2021/02: A rede principal do lado da cadeia do jogo Axie Infinity, Ronin, começa a funcionar
2021/12: xDai Chain fundiu-se com Gnosis Dao para formar Gnosis Chain
2022/03: A POA Network fundiu-se na Gnosis Chain
3.2.3 Princípio técnico
As cadeias laterais comunicam-se principalmente com a cadeia principal através de duas formas: Ancoragem Bidirecional ( Symmetric Pegged ) e Ancoragem Assimétrica ( Asymmetric Pegged ).
Ancoragem bidirecional: os validadores da cadeia principal e da cadeia lateral registram em tempo real o estado um do outro. A transferência de ativos é realizada através da tecnologia SPV bidirecional.
Ancoragem não coordenada: os validadores da sidechain monitoram a atividade da mainchain, e a sidechain pode registrar ativamente quando há transferências da mainchain para a sidechain. Ao transferir da sidechain para a mainchain, é introduzido o mecanismo de Certificadores para validar as transações retornadas da sidechain.
Resumo do mecanismo de cadeia lateral:
A segurança dos ativos da sidechain depende do mecanismo de consenso da sidechain.
3.2.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
3.2.5 Aplicação
Principais aplicações:
xDai( agora é chamado de Gnosis Chain): uma sidechain ancorada 1:1 com o dólar.
Polygon: agregador de soluções de escalabilidade para Ethereum.
Ronin: cadeia lateral do jogo Axie Infinity.
3.2.6 Comparação de Aplicações
xDai, Polygon e Ronin apresentam diferenças em termos de mecanismos de consenso, cenários de aplicação e desenvolvimento ecológico. xDai foca em pagamentos, Polygon oferece uma ecologia diversificada, e Ronin concentra-se em aplicações de jogos.
3.3 Plasma
3.3.1 Resumo
Plasma é uma estrutura para construir Dapps escaláveis. Como uma solução evolutiva para cadeias laterais, Plasma visa reduzir ao mínimo a confiança dos usuários no operador da cadeia lateral. O princípio básico do Plasma é que, mesmo que a cadeia Plasma sofra uma falha de segurança, todos os ativos dos usuários ainda podem ser retirados da rede principal.
3.3.2 Linha do tempo
2017/08: Vitalik e Joseph Poon propuseram o white paper do Plasma
2018/01: Vitalik propôs o Plasma MVP
2018/03: Vitalik propôs o Plasma Cash
2018/06: Dan Robinson propôs Plasma Debit
2018/11: A BANKEX Foundation apresentou o Plasma Prime
A partir de 2019: a comunidade Ethereum começou a explorar Rollups
3.3.3 Princípios Técnicos
Ideia central do Plasma:
Execução fora da cadeia: a maior parte do trabalho é processada fora da rede principal
Compromisso de estado: compromisso do estado do bloco atual através da Raiz Merkle
Mecanismo de saída: os usuários podem retirar fundos da cadeia Plasma
Fluxo do usuário:
O usuário deposita fundos no contrato Plasma da mainnet
O usuário realiza transações na cadeia Plasma
O operador processa a transação e envia a promessa de estado para a mainnet
Sair:
3.3.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
3.3.5 Aplicação
Principais aplicações:
Plasma Group: pesquisa sobre o framework Plasma, posteriormente transformado em Optimism
OMG Network: projeto inicial de Plasma, depois transformado em Boba Network
Polygon: um agregador de escalabilidade do Ethereum, incluindo a solução Plasma
3.3.6 Comparação de Aplicações
A tecnologia Plasma apresenta problemas inerentes, e a maioria dos projetos mudou para outras soluções de escalabilidade. O Plasma Group mudou para o Optimistic Rollup, a OMG Network mudou para a Boba Network, e a Polygon mudou para uma solução L2 de pilha completa.
3.4 Rollups
3.4.1 Resumo
Rollups são uma solução de escalabilidade que coloca o cálculo e o armazenamento de estado fora da cadeia, enquanto armazena o compromisso de estado e os dados de transação comprimidos na cadeia. Elas se dividem principalmente em Optimistic Rollups e ZK Rollups.
3.4.2 Princípios técnicos
A ideia central dos Rollups