Phân tích toàn diện về giải pháp mở rộng off-chain: Từ State Channels đến Rollups

Phân tích độ sâu mở rộng off-chain

1. Sự cần thiết của việc mở rộng

Tầm nhìn tương lai của blockchain là phi tập trung, an toàn và có khả năng mở rộng. Nhưng thường chỉ có thể thực hiện hai trong số ba điều này, điều này được gọi là vấn đề tam giác bất khả thi của blockchain. Trong nhiều năm, mọi người đã khám phá cách cải thiện thông lượng và tốc độ giao dịch của blockchain trong khi đảm bảo tính phi tập trung và an toàn, tức là giải quyết vấn đề mở rộng.

Định nghĩa về tính phi tập trung, an ninh và khả năng mở rộng của blockchain:

  • Phi tập trung: bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào việc sản xuất và xác minh hệ thống blockchain, số lượng nút càng nhiều, mức độ phi tập trung càng cao.

  • An ninh: Chi phí để có được quyền kiểm soát hệ thống blockchain càng cao, an ninh càng cao, chuỗi có thể chống lại tỷ lệ tấn công lớn hơn.

  • Khả năng mở rộng: khả năng của blockchain trong việc xử lý một lượng lớn giao dịch.

Mạng Bitcoin và Ethereum đều chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để đảm bảo tính an toàn và phi tập trung của mạng. Với sự nổi lên của các ứng dụng trên chuỗi, nhu cầu về thông lượng của thị trường ngày càng tăng, nhưng khả năng xử lý giao dịch của mạng chính có hạn, dẫn đến chi phí giao dịch tăng và thời gian thanh toán kéo dài. Vấn đề mở rộng blockchain cần được giải quyết ngay lập tức. Giải pháp mở rộng lý tưởng là: nâng cao tốc độ giao dịch và thông lượng của mạng blockchain mà không hy sinh tính phi tập trung và an toàn.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

2. Các loại giải pháp mở rộng

Theo tiêu chí "Có thay đổi một lớp mạng chính hay không", các phương án mở rộng có thể được chia thành hai loại lớn là mở rộng trên chuỗi và mở rộng off-chain.

2.1 Mở rộng trên chuỗi

Khái niệm cốt lõi: Giải pháp đạt được hiệu ứng mở rộng bằng cách thay đổi một lớp giao thức mạng chính, hiện tại giải pháp chính là phân mảnh.

Các giải pháp mở rộng chuỗi chính:

  • Mở rộng không gian khối: Tăng số lượng giao dịch được đóng gói trong mỗi khối, nhưng sẽ tăng yêu cầu thiết bị của nút, giảm mức độ phi tập trung.

  • Phân mảnh: Chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, do các nút khác nhau chịu trách nhiệm ghi chép khác nhau. Có thể giảm áp lực cho các nút, tăng tốc độ xử lý giao dịch, nhưng sẽ giảm độ an toàn của toàn mạng.

Thay đổi một lớp giao thức mạng chính có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực khó lường, bất kỳ lỗ hổng bảo mật nhỏ nào ở lớp dưới cũng sẽ đe dọa nghiêm trọng đến tính an toàn của toàn bộ mạng.

2.2 off-chain mở rộng

Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính một lớp hiện tại.

Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:

  • Layer2: mạng lớp thứ hai được xây dựng trên chuỗi chính, như State Channels, Plasma, Rollups, v.v.

  • Các giải pháp khác: chẳng hạn như chuỗi bên.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu hàng triệu chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3. Giải pháp mở rộng off-chain

3.1 Kênh trạng thái

3.1.1 Tóm tắt

Kênh trạng thái quy định rằng người dùng chỉ cần tương tác với mạng chính khi mở, đóng hoặc giải quyết tranh chấp kênh, trong khi các tương tác giữa người dùng được thực hiện off-chain để giảm thời gian và chi phí giao dịch.

Kênh trạng thái là một giao thức P2P đơn giản, phù hợp với "các ứng dụng dựa trên lượt", chẳng hạn như trò chơi cờ vua hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi một hợp đồng thông minh đa ký hoạt động trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác thực cập nhật trạng thái và phân xử các tranh chấp giữa các tham gia.

3.1.2 Thời gian

  • 2015/02: Joseph Poon và Thaddeus Dryja phát hành bản nháp whitepaper về mạng Lightning.

  • 2015/11: Jeff Coleman lần đầu tiên hệ thống tóm tắt khái niệm State Channel.

  • 2016/01: Joseph Poon và Thaddeus Dryja chính thức công bố sách trắng mạng lưới Lightning Bitcoin.

  • 2017/11: Quy chuẩn thiết kế State Channel đầu tiên dựa trên khung Payment Channel có tên Sprites được đưa ra.

  • 2018/06: Counterfactual đưa ra thiết kế Kênh Trạng thái Tổng quát chi tiết.

  • 2018/10:Khái niệm Mạng Kênh Trạng Thái Tổng Quát được đề xuất.

  • 2019/02: Khái niệm kênh trạng thái được mở rộng đến N-Party Channels, Nitro là giao thức đầu tiên dựa trên ý tưởng này.

  • 2019/10: Pisa mở rộng khái niệm Watchtowers, giải quyết vấn đề người tham gia cần phải trực tuyến liên tục.

  • 2020/03: Hydra đề xuất Kênh Isomorphic Nhanh.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn từ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật

Luồng công việc của kênh trạng thái:

  1. Alice và Bob triển khai hợp đồng đa chữ ký trên mạng chính và gửi tiền, sau khi xác nhận chữ ký thì kênh được mở.

  2. Alice và Bob thực hiện giao dịch miễn phí không giới hạn số lần trên off-chain, mỗi giao dịch đều có chữ ký xác nhận của cả hai bên.

  3. Khi cần đóng kênh, một bên đưa ra yêu cầu giao dịch trên mạng chính:

    • Nếu được phê duyệt bởi tất cả mọi người, thực hiện ngay lập tức.
    • Nếu không, hãy đợi cho đến khi "thời gian thử thách" kết thúc để thực hiện.
  4. Nếu xảy ra tranh chấp, có thể gửi bằng chứng gian lận có chữ ký đến mạng chính.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.1.4 Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

  • Xác nhận ngay lập tức
  • Phí giao dịch thấp
  • Khả năng thông lượng cao
  • Tính riêng tư tốt

Nhược điểm:

  • Cần khóa vốn
  • Người tham gia cần giữ trực tuyến
  • Chỉ áp dụng cho những người tham gia cố định
  • Dung lượng kênh có hạn

3.1.5 Ứng dụng

Ứng dụng chính:

  • Mạng lưới Lightning Bitcoin: Kênh thanh toán nhỏ trên mạng Bitcoin.

  • Mạng điện chớp Ethereum: Kênh thanh toán nhỏ dựa trên Ethereum.

  • Celer Network: Tăng lớp khuyến khích của mạng lưới ánh sáng.

3.1.6 So sánh ứng dụng

Mạng lưới Lightning, mạng lưới Thunder và Celer Network có sự khác biệt về lộ trình kỹ thuật, bối cảnh ứng dụng, phát triển hệ sinh thái, v.v. Mạng lưới Lightning phát triển khá chín muồi, mạng lưới Thunder phát triển chậm, Celer Network đang khám phá những bối cảnh ứng dụng mới.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.2 Sidechains

3.2.1 Tóm tắt

Sidechain là một hình thức blockchain xuất hiện để tăng tốc giao dịch Bitcoin, có thể sử dụng hợp đồng phức tạp hơn hoặc cải thiện cơ chế đồng thuận. Sidechain không phải là một blockchain mới, mà là cơ sở hạ tầng gắn liền với chuỗi chính và hỗ trợ chuỗi chính giải quyết các vấn đề.

3.2.2 Thời gian

  • 2012/01: Khái niệm sidechain của Bitcoin được đưa ra trong phòng chat

  • 2014/10: Bài báo về sidechain Bitcoin được công bố

  • 2017/04: Mạng thử nghiệm POA Network được trực tuyến

  • 2017/10: Matic Network khởi động

  • 2017/12: Mạng POA chính thức ra mắt

  • 2018/01:Ra mắt mạng thử nghiệm Skales

  • 2018/10: Ra mắt mạng thử nghiệm xDai Chain

  • 2020/06: Skale ra mắt trên mạng chính

  • 2020/06: Mạng chính của chuỗi PoS Matic trên Ethereum sidechain chính thức ra mắt

  • 2021/02:Matic Network đổi tên thành Polygon Network

  • 2021/02: Mạng chính Ronin của trò chơi Axie Infinity bắt đầu hoạt động

  • 2021/12:xDai Chain và Gnosis Dao hợp nhất thành Gnosis Chain

  • 2022/03: POA Network đã hợp nhất vào Gnosis Chain

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.2.3 Nguyên lý kỹ thuật

Sidechain chủ yếu có hai cách giao tiếp với chuỗi chính là Neo định hướng hai chiều ( Symmetric Pegged ) và Neo định hướng không đồng bộ ( Asymmetric Pegged ).

Định dạng hai chiều: Các xác thực viên của chuỗi chính và chuỗi phụ ghi lại trạng thái của nhau theo thời gian thực. Thực hiện chuyển giao tài sản thông qua công nghệ SPV hai chiều.

Không hợp tác neo: Các xác thực viên chuỗi phụ giám sát hoạt động của chuỗi chính, chuỗi chính có thể chủ động ghi lại khi chuyển tiền sang chuỗi phụ. Khi chuỗi phụ chuyển tiền về chuỗi chính, cơ chế Chứng nhận được đưa vào để xác thực các giao dịch được truyền trở lại từ chuỗi phụ.

Tóm tắt cơ chế chuỗi bên: chuỗi phụ: Chuỗi chính khóa tài sản, chuỗi phụ tạo ra tài sản wrapped Mainchain: Sidechain hủy tài sản wrapped, Mainchain mở khóa tài sản

An toàn của tài sản chuỗi phụ phụ thuộc vào cơ chế đồng thuận của chuỗi phụ.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu 10.000 từ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.2.4 Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

  • Khả năng thông lượng cao
  • Phí giao dịch thấp
  • Có thể xác nhận nhanh chóng
  • Độ linh hoạt cao

Nhược điểm:

  • Độ sâu của bảo mật thấp hơn
  • Độ sâu trung tâm thấp
  • Cần tin tưởng vào người xác thực chuỗi phụ

3.2.5 Ứng dụng

Ứng dụng chính:

  • xDai( hiện nay được đổi tên thành Gnosis Chain): chuỗi bên được neo token với đô la Mỹ 1:1.

  • Polygon: Giải pháp mở rộng Ethereum tập hợp.

  • Ronin: Chuỗi bên của trò chơi Axie Infinity.

3.2.6 So sánh ứng dụng

xDai, Polygon và Ronin có sự khác biệt về cơ chế đồng thuận, lĩnh vực ứng dụng và phát triển hệ sinh thái. xDai tập trung vào thanh toán, Polygon cung cấp hệ sinh thái đa dạng, còn Ronin thì chú trọng vào ứng dụng game.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện mở rộng off-chain

3.3 Plasma

3.3.1 Tóm tắt

Plasma là một khung xây dựng Dapp có thể mở rộng. Là một giải pháp phát triển của sidechain, Plasma nhằm mục đích giảm thiểu lòng tin của người dùng đối với nhà điều hành sidechain. Nguyên tắc cơ bản của Plasma là, ngay cả khi chuỗi Plasma gặp sự cố bảo mật, tất cả tài sản của người dùng vẫn có thể được rút về mạng chính.

3.3.2 Thời gian

  • 2017/08: Vitalik và Joseph Poon đã đề xuất whitepaper Plasma

  • 2018/01: Vitalik đã đề xuất Plasma MVP

  • 2018/03: Vitalik đã đề xuất Plasma Cash

  • 2018/06: Dan Robinson đưa ra Plasma Debit

  • 2018/11:Cơ quan BANKEX đề xuất Plasma Prime

  • Từ năm 2019: Cộng đồng Ethereum bắt đầu khám phá Rollups

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.3.3 Nguyên lý kỹ thuật

Ý tưởng cốt lõi của Plasma:

  • off-chain thực hiện: Phần lớn công việc được xử lý bên ngoài mạng chính.

  • Cam kết trạng thái: cam kết trạng thái khối hiện tại thông qua Merkle Root

  • Cơ chế rút tiền: Người dùng có thể rút tiền từ chuỗi Plasma

Quy trình người dùng:

  1. Người dùng gửi tiền vào hợp đồng Plasma trên mạng chính.

  2. Người dùng giao dịch trên chuỗi Plasma

  3. Operator xử lý giao dịch và gửi cam kết trạng thái đến mạng chính

  4. Thoát:

    • Người dùng gửi yêu cầu rút tiền tới hợp đồng mạng chính
    • Sau thời gian thách thức, nếu không có ai thách thức thì sẽ thực hiện việc rút lui

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.3.4 Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

  • Khả năng thông lượng cao
  • Phí giao dịch thấp
  • Độ an toàn cao

Nhược điểm:

  • Vấn đề khả dụng dữ liệu
  • Vấn đề rút tiền quy mô lớn
  • Trải nghiệm người dùng kém
  • Chức năng bị hạn chế

3.3.5 Ứng dụng

Ứng dụng chính:

  • Plasma Group: Nghiên cứu khung Plasma, sau đó chuyển đổi thành Optimism

  • OMG Network: Dự án Plasma sớm, sau đó chuyển đổi thành Boba Network

  • Polygon: Bộ tổng hợp mở rộng Ethereum, bao gồm giải pháp Plasma

3.3.6 So sánh ứng dụng

Công nghệ Plasma tồn tại vấn đề cố hữu, hầu hết các dự án đã chuyển sang các giải pháp mở rộng khác. Nhóm Plasma chuyển sang Optimistic Rollup, OMG Network chuyển sang Boba Network, Polygon chuyển sang giải pháp L2 toàn diện.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu hàng triệu chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.4 Rollups

3.4.1 Tóm tắt

Rollups là giải pháp mở rộng lưu trữ tính toán và trạng thái ở độ sâu, trong khi lưu trữ cam kết trạng thái và dữ liệu giao dịch nén trên chuỗi. Chủ yếu được chia thành hai loại là Optimistic Rollups và ZK Rollups.

3.4.2 Nguyên lý kỹ thuật

Ý tưởng cốt lõi của Rollups

Xem bản gốc
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
  • Phần thưởng
  • 3
  • Chia sẻ
Bình luận
0/400
ser_we_are_ngmivip
· 07-31 02:51
Mở rộng off-chain đúng không? Cái này còn không bằng chim hoàng yến~
Xem bản gốcTrả lời0
SatoshiLegendvip
· 07-31 02:41
Từ mã nguồn phiên bản đầu tiên của Satoshi Nakamoto, có thể thấy rằng đã có con đường giải quyết nút thắt tps, thật tiếc là vào thời điểm đó khả năng tính toán chưa đủ.
Xem bản gốcTrả lời0
CounterIndicatorvip
· 07-31 02:40
Blockchain chẳng qua thế thôi, đã nói rồi~
Xem bản gốcTrả lời0
Giao dịch tiền điện tử mọi lúc mọi nơi
qrCode
Quét để tải xuống ứng dụng Gate
Cộng đồng
Tiếng Việt
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)