La visión futura de la blockchain es la descentralización, la seguridad y la escalabilidad. Pero a menudo solo se pueden lograr dos de ellas, lo que se conoce como el problema del triángulo imposible de la blockchain. Durante años, la gente ha estado explorando cómo aumentar el rendimiento y la velocidad de las transacciones de la blockchain, garantizando al mismo tiempo la descentralización y la seguridad, es decir, resolver el problema de la escalabilidad.
Definición de la descentralización, seguridad y escalabilidad de la blockchain:
Descentralización: cualquier persona puede convertirse en un nodo para participar en el sistema de blockchain, cuanto mayor sea el número de nodos, mayor será el grado de descentralización.
Seguridad: Cuanto mayor sea el costo de obtener el control de la blockchain, mayor será la seguridad, lo que permite resistir un mayor porcentaje de ataques.
Escalabilidad: la capacidad de la blockchain para manejar grandes volúmenes de transacciones.
La primera bifurcación dura significativa de la red Bitcoin surgió de problemas de escalabilidad. La red Ethereum también eligió sacrificar una parte de su escalabilidad para garantizar la seguridad y la descentralización de la red.
Desde CryptoKitties en 2017, hasta el verano de DeFi, el surgimiento de GameFi y NFTs, la demanda del mercado por capacidad de procesamiento ha ido en aumento. Sin embargo, Ethereum solo puede procesar entre 15 y 45 transacciones por segundo, lo que provoca el aumento de los costos de transacción y el alargamiento de los tiempos de liquidación, dificultando que la mayoría de los Dapps soporten los costos operativos.
La solución de escalabilidad ideal es: aumentar la velocidad de las transacciones y la capacidad de procesamiento de la red blockchain sin sacrificar la descentralización y la seguridad.
2. Tipos de soluciones de escalamiento
De acuerdo con el estándar de "si se cambia una capa de la red principal", los planes de expansión se pueden dividir en dos grandes categorías: expansión en cadena y expansión off-chain.
2.1 expansión en cadena
Concepto clave: solución para lograr el efecto de escalabilidad mediante el cambio de una capa del protocolo de la red principal, siendo la principal solución actual el sharding.
La escalabilidad en cadena tiene varias soluciones, como:
Ampliar el espacio del bloque, aumentar la cantidad de transacciones empaquetadas en cada bloque, pero esto aumentará los requisitos de los nodos y reducirá el grado de descentralización.
Fragmentación, divide el libro mayor de la cadena de bloques en varias partes, donde diferentes nodos son responsables de diferentes registros, lo que puede aumentar la velocidad de procesamiento de transacciones y el grado de descentralización, pero disminuirá la seguridad general de la red.
Cambiar un protocolo de red principal puede tener efectos negativos impredecibles, cualquier pequeño fallo de seguridad en la base puede amenazar gravemente la seguridad de toda la red.
2.2 off-chain expansión
Concepto clave: solución de escalabilidad que no modifica el protocolo de la capa principal existente.
Las soluciones de escalado off-chain se pueden dividir en Layer2 y otras soluciones:
Layer2: incluye State Channels, Plasma, Rollups, etc.
Otras soluciones: como cadenas laterales
3. Profundidad de las soluciones de escalado off-chain
3.1 Canales de Estado
3.1.1 Resumen
Los canales de estado establecen que los usuarios solo necesitan interactuar con la cadena principal cuando el canal se abre, se cierra o se resuelven disputas, realizando las interacciones entre usuarios fuera de la cadena para reducir el tiempo y el costo monetario de las transacciones.
Los canales de estado son un protocolo P2P simple, adecuado para "aplicaciones basadas en turnos", como un juego de ajedrez entre dos personas. Cada canal es gestionado por un contrato inteligente multifiador que se ejecuta en la cadena principal, que controla los activos depositados en el canal, verifica las actualizaciones de estado y arbitra disputas entre los participantes.
3.1.2 Línea de tiempo
2015/02: Publicación del borrador del libro blanco de la red Lightning
2015/11: Jeff Coleman realizó un resumen sistemático del concepto de State Channel por primera vez.
2016/01: Se publica oficialmente el libro blanco de la red Lightning de Bitcoin
2017/11: Se propone la primera especificación de diseño de State Channel basada en el marco de Payment Channel, llamada Sprites.
2018/06: Counterfactual presentó un diseño detallado de Canales de Estado Generalizados.
2018/10: Se propusieron los conceptos de State Channel Networks y Virtual Channels
2019/02: Expansión del concepto de Canales N-Party, establecimiento del protocolo Nitro
2019/10: Pisa amplía el concepto de Watchtowers para resolver el problema de la conexión continua de los participantes
El usuario deposita fondos en la red principal a través de un contrato inteligente, abriendo un canal de estado.
El usuario realiza múltiples transacciones off-chain, firmando mutuamente para confirmar la actualización del estado.
Cualquiera de las partes puede presentar una solicitud para cerrar el canal a la red principal, y si no hay disputas, se ejecutará el estado final.
En caso de disputa, el contrato esperará a que termine el "período de desafío" para confirmar el estado final.
En comparación con las interacciones tradicionales en cadena, los State Channels pueden reducir significativamente la carga computacional de la red principal, aumentar la velocidad de las transacciones y reducir los costos.
3.1.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Confirmación instantánea de la transacción
Bajos costos de transacción
Alta privacidad
Alta escalabilidad
Desventajas:
Es necesario bloquear fondos por adelantado
Las partes participantes deben permanecer en línea
No es aplicable a aplicaciones de participación abierta
Difícil de implementar un canal multiparte
Se debe esperar el período de desafío cuando el canal está cerrado
3.1.5 Aplicación
Las principales aplicaciones incluyen la Red Lightning de Bitcoin, la Red Lightning de Ethereum y Celer Network, entre otras.
Red Lightning de Bitcoin:
Propuesto en 2015, lanzado la versión de la mainnet en 2018
Resolver el problema de escalabilidad de la red Bitcoin a través de canales de pago off-chain de bajo valor.
Actualmente hay 76,236 canales de pago, con un capital de 5049 BTC.
Red relámpago de Ethereum:
Fundada en 2017, con el objetivo de lograr pagos instantáneos de bajo costo con tokens ERC20
Se lanzó el primer cliente de la mainnet en 2020.
Actualmente se utiliza poco, el equipo está reconstruyendo para operar en L2 Rollup.
Celer Network:
Fundada en 2018, es la red de relámpago que aumenta la capa de incentivos.
Apto para aplicaciones de alta frecuencia de interacción, como plataformas de deportes electrónicos
Actualmente se ha transformado en una plataforma de comunicación entre cadenas.
3.1.6 Comparación de aplicaciones
Las diferencias entre la red Lightning de Bitcoin, la red Lightning de Ethereum y Celer Network son las siguientes:
Blockchain de base: basado en Bitcoin, Ethereum y múltiples cadenas
Ámbito de aplicación: pagos, contratos inteligentes y aplicaciones generales
Etapa de desarrollo: diferentes niveles de madurez y grado de desarrollo del ecosistema
Características técnicas: existen diferencias en algoritmos de enrutamiento, diseño de canales de estado, etc.
3.2 Cadenas laterales
3.2.1 Resumen
El concepto de cadena lateral se propuso por primera vez en 2012 y se publicó el primer artículo relacionado en 2014. La cadena lateral es una forma de blockchain que aparece para acelerar las transacciones, permitiendo el uso de contratos más complejos o mejorando los mecanismos de consenso. Los resultados de las transacciones de la cadena lateral se registrarán finalmente en el lado de los validadores de la cadena principal.
3.2.2 Línea de tiempo
2012/01: El concepto de sidechain de Bitcoin se presentó en el chat
2014/10: Publicación inicial del documento sobre cadenas laterales de Bitcoin
2017/04: Lanzamiento de la red de prueba de POA Network
2017/10: Se lanza Matic Network
2017/12: Lanzamiento de la mainnet de POA Network
2018/01: Lanzamiento de la red de pruebas de Skale
2018/10: Lanzamiento de la red de pruebas de xDai Chain
2020/06: Lanzamiento de la mainnet de Skale y la cadena PoS de Matic
2021/02:Matic Network cambió su nombre a Polygon Network
2021/02: Funcionamiento de la red principal de Ronin, la sidechain de Axie Infinity
2021/12: fusión de xDai Chain con Gnosis Dao
2022/03: POA Network se fusionó con Gnosis Chain
3.2.3 Principios técnicos
Las cadenas laterales se comunican con la cadena principal a través de anclajes bidireccionales o anclajes no coordinados. Proceso principal:
El usuario envía activos nativos a una dirección especial para ser bloqueados.
Esperar a que finalice el período de confirmación y enviar la prueba a la cadena lateral.
Esperar el período de desafío, evitar ataques de doble gasto
Una vez completado, el usuario puede utilizar los activos envueltos recién acuñados en la cadena lateral.
La seguridad de las cadenas laterales depende del mecanismo de consenso de la cadena lateral. Si alguien crea activos en la cadena lateral que no coinciden con la cadena principal, puede provocar el riesgo de robo de fondos.
3.2.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Alta escalabilidad
Confirmación rápida
Bajas tarifas de transacción
Función personalizable
Desventajas:
La seguridad depende de la cadena lateral en sí misma
Necesita confiar en los validadores de la cadena lateral
La transferencia de activos entre cadenas requiere un tiempo de espera prolongado
Parcialmente descentralizado
3.2.5 Aplicación
Las principales aplicaciones incluyen:
xDai( ahora Gnosis Chain):
Cadena lateral de Ethereum, utilizando xDai como token nativo
La red principal se lanzó en septiembre de 2018, se fusionó con Gnosis en 2021
Adopta el mecanismo de consenso PoSDAO
Actualmente, el TVL es de aproximadamente 53 millones de dólares.
Polygon:
Anteriormente conocido como Matic Network, actualización de marca en 2021
Ofrecemos dos soluciones: cadena lateral PoS y cadena Plasma.
Actualmente hay 37k+Dapp, 1.8B transacciones totales, 135M+ usuarios
Ronin:
Cadena lateral dedicada al juego Axie Infinity
Lanzamiento de la mainnet en marzo de 2021, utilizando consenso PoA
En marzo de 2022 sufrió un ataque de hackers de 625 millones de dólares.
3.2.6 Comparación de aplicaciones
xDai, Polygon y Ronin difieren en los siguientes aspectos:
Mecanismo de consenso: utiliza PoSDAO, PoS y PoA
Ámbito de aplicación: general, ecosistema diversificado y específico para juegos
Seguridad: número de validadores y mecanismo de selección diferentes
Etapa de desarrollo: existen diferencias en el grado y la escala del desarrollo ecológico
3.3 Plasma
3.3.1 Resumen
Plasma es un marco para construir Dapps escalables. Surge como una solución evolutiva de cadena lateral, con el objetivo de reducir al mínimo la confianza del usuario en el operador de la cadena lateral. El principio básico de Plasma es que, incluso si la cadena de Plasma sufre una falla de seguridad, todos los activos de los usuarios aún se pueden retirar y regresar a la cadena principal.
3.3.2 Línea de tiempo
2017/08: Publicación del libro blanco de Plasma
2018/01: Se propone la primera aplicación oficial de Plasma, Plasma MVP.
2018/03: Se propone Plasma Cash para resolver el problema de las salidas a gran escala.
2018/06: Se propone Plasma Debit
2018/11: BANKEX propuso Plasma Prime
Desde 2019: la comunidad de Ethereum comenzó a explorar soluciones de Rollups
3.3.3 Principios técnicos
Plasma núcleo思想:
Ejecución off-chain: la mayor parte del trabajo se procesa fuera de la mainnet
Compromiso de estado: enviar el estado a la red principal a través de la raíz de Merkle
Mecanismo de salida: permite a los usuarios salir de forma segura de la cadena Plasma
Flujo principal:
Los usuarios depositan en la red principal para entrar en la cadena Plasma
Realizar transacciones en la cadena Plasma
El operador envía regularmente compromisos de estado a la red principal.
El usuario puede iniciar una solicitud de salida en cualquier momento.
Después del período de desafío, los usuarios pueden recuperar sus activos en la red principal.
3.3.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Alta capacidad de procesamiento
Bajas tarifas de transacción
Heredar parte de la seguridad de la red principal
Desventajas:
Mecanismo de salida complejo
Necesita monitorear regularmente la cadena Plasma
Salida masiva
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OffchainWinner
· hace9h
Otra vez mostrando la Unholy Trinity, o sigue siendo prudente con L2.
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GasFeeLady
· hace9h
esperando a que los precios del gas se soltar desde 2017... iykyk
Análisis en profundidad de las soluciones de escalado off-chain: State Channels, Sidechains, Plasma y Rollups
Análisis profundo de la expansión off-chain
1. La necesidad de la expansión
La visión futura de la blockchain es la descentralización, la seguridad y la escalabilidad. Pero a menudo solo se pueden lograr dos de ellas, lo que se conoce como el problema del triángulo imposible de la blockchain. Durante años, la gente ha estado explorando cómo aumentar el rendimiento y la velocidad de las transacciones de la blockchain, garantizando al mismo tiempo la descentralización y la seguridad, es decir, resolver el problema de la escalabilidad.
Definición de la descentralización, seguridad y escalabilidad de la blockchain:
La primera bifurcación dura significativa de la red Bitcoin surgió de problemas de escalabilidad. La red Ethereum también eligió sacrificar una parte de su escalabilidad para garantizar la seguridad y la descentralización de la red.
Desde CryptoKitties en 2017, hasta el verano de DeFi, el surgimiento de GameFi y NFTs, la demanda del mercado por capacidad de procesamiento ha ido en aumento. Sin embargo, Ethereum solo puede procesar entre 15 y 45 transacciones por segundo, lo que provoca el aumento de los costos de transacción y el alargamiento de los tiempos de liquidación, dificultando que la mayoría de los Dapps soporten los costos operativos.
La solución de escalabilidad ideal es: aumentar la velocidad de las transacciones y la capacidad de procesamiento de la red blockchain sin sacrificar la descentralización y la seguridad.
2. Tipos de soluciones de escalamiento
De acuerdo con el estándar de "si se cambia una capa de la red principal", los planes de expansión se pueden dividir en dos grandes categorías: expansión en cadena y expansión off-chain.
2.1 expansión en cadena
Concepto clave: solución para lograr el efecto de escalabilidad mediante el cambio de una capa del protocolo de la red principal, siendo la principal solución actual el sharding.
La escalabilidad en cadena tiene varias soluciones, como:
Cambiar un protocolo de red principal puede tener efectos negativos impredecibles, cualquier pequeño fallo de seguridad en la base puede amenazar gravemente la seguridad de toda la red.
2.2 off-chain expansión
Concepto clave: solución de escalabilidad que no modifica el protocolo de la capa principal existente.
Las soluciones de escalado off-chain se pueden dividir en Layer2 y otras soluciones:
3. Profundidad de las soluciones de escalado off-chain
3.1 Canales de Estado
3.1.1 Resumen
Los canales de estado establecen que los usuarios solo necesitan interactuar con la cadena principal cuando el canal se abre, se cierra o se resuelven disputas, realizando las interacciones entre usuarios fuera de la cadena para reducir el tiempo y el costo monetario de las transacciones.
Los canales de estado son un protocolo P2P simple, adecuado para "aplicaciones basadas en turnos", como un juego de ajedrez entre dos personas. Cada canal es gestionado por un contrato inteligente multifiador que se ejecuta en la cadena principal, que controla los activos depositados en el canal, verifica las actualizaciones de estado y arbitra disputas entre los participantes.
3.1.2 Línea de tiempo
3.1.3 Principios técnicos
Flujo de trabajo de los Canales Estatales:
En comparación con las interacciones tradicionales en cadena, los State Channels pueden reducir significativamente la carga computacional de la red principal, aumentar la velocidad de las transacciones y reducir los costos.
3.1.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Desventajas:
3.1.5 Aplicación
Las principales aplicaciones incluyen la Red Lightning de Bitcoin, la Red Lightning de Ethereum y Celer Network, entre otras.
Red Lightning de Bitcoin:
Red relámpago de Ethereum:
Celer Network:
3.1.6 Comparación de aplicaciones
Las diferencias entre la red Lightning de Bitcoin, la red Lightning de Ethereum y Celer Network son las siguientes:
3.2 Cadenas laterales
3.2.1 Resumen
El concepto de cadena lateral se propuso por primera vez en 2012 y se publicó el primer artículo relacionado en 2014. La cadena lateral es una forma de blockchain que aparece para acelerar las transacciones, permitiendo el uso de contratos más complejos o mejorando los mecanismos de consenso. Los resultados de las transacciones de la cadena lateral se registrarán finalmente en el lado de los validadores de la cadena principal.
3.2.2 Línea de tiempo
3.2.3 Principios técnicos
Las cadenas laterales se comunican con la cadena principal a través de anclajes bidireccionales o anclajes no coordinados. Proceso principal:
La seguridad de las cadenas laterales depende del mecanismo de consenso de la cadena lateral. Si alguien crea activos en la cadena lateral que no coinciden con la cadena principal, puede provocar el riesgo de robo de fondos.
3.2.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Desventajas:
3.2.5 Aplicación
Las principales aplicaciones incluyen:
xDai( ahora Gnosis Chain):
Polygon:
Ronin:
3.2.6 Comparación de aplicaciones
xDai, Polygon y Ronin difieren en los siguientes aspectos:
3.3 Plasma
3.3.1 Resumen
Plasma es un marco para construir Dapps escalables. Surge como una solución evolutiva de cadena lateral, con el objetivo de reducir al mínimo la confianza del usuario en el operador de la cadena lateral. El principio básico de Plasma es que, incluso si la cadena de Plasma sufre una falla de seguridad, todos los activos de los usuarios aún se pueden retirar y regresar a la cadena principal.
3.3.2 Línea de tiempo
3.3.3 Principios técnicos
Plasma núcleo思想:
Flujo principal:
3.3.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Desventajas: