La visión futura de la blockchain es la descentralización, la seguridad y la escalabilidad. Pero normalmente la blockchain solo puede lograr dos de estas, 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 la producción y verificación del sistema blockchain; cuanto mayor sea el número de nodos, mayor será el grado de descentralización.
Seguridad: Cuanto mayor sea el costo para obtener el control del sistema blockchain, mayor será la seguridad.
Escalabilidad: la capacidad de la blockchain para procesar una gran cantidad 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 2017, la demanda del mercado por capacidad de procesamiento ha aumentado constantemente, pero Ethereum solo puede manejar entre 15 y 45 transacciones por segundo, lo que provoca un aumento en los costos de transacción y un mayor tiempo de liquidación. La solución de escalabilidad ideal es: aumentar la velocidad de transacción y la capacidad de procesamiento de la red blockchain sin sacrificar la descentralización y la seguridad.
2. Tipos de soluciones de escalabilidad
Según el estándar de "si se cambia una capa de la red principal", se pueden dividir los planes de escalabilidad en dos grandes categorías: escalabilidad en cadena y escalabilidad off-chain.
2.1 Escalado en cadena
Concepto clave: solución para lograr efectos de escalabilidad mediante el cambio de una capa del protocolo de la red principal, siendo el principal enfoque el sharding.
Principal方案:
Ampliar el espacio del bloque: aumentar la cantidad de transacciones empaquetadas en cada bloque, pero disminuirá el grado de descentralización.
Fragmentación: dividir 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, pero disminuirá la seguridad de toda la red.
Cambiar el protocolo de la mainnet de un nivel puede tener efectos negativos impredecibles, amenazando la seguridad de toda la red.
2.2 off-chain expansión
Concepto central: solución de escalabilidad que no modifica el protocolo de la red principal de capa uno existente.
Se puede dividir en Layer 2 y otras soluciones:
Capa 2: red de segunda capa construida sobre la cadena principal
Otras soluciones: como cadenas laterales, etc.
3. Profundidad de la solución de expansión off-chain
Canales Estatales 3.1
3.1.1 Resumen
Los canales de estado estipulan que los usuarios solo necesitan interactuar con la cadena principal cuando abren, cierran o resuelven disputas en el canal, y la interacción entre usuarios se realiza off-chain para reducir el tiempo y costo de las transacciones, permitiendo que el número de transacciones no tenga límite.
El canal de estado es un protocolo P2P simple, adecuado para aplicaciones basadas en turnos. Cada canal es gestionado por un contrato inteligente multifi rmado que se ejecuta en la cadena principal, el cual controla los activos depositados en el canal, verifica las actualizaciones de estado y arbitra las disputas entre los participantes.
3.1.2 Línea de tiempo
2015/02: Joseph Poon y Thaddeus Dryja publican el borrador del libro blanco de la red Lightning
2015/11: Jeff Coleman realizó la primera síntesis sistemática del concepto de State Channel
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 Sprites
2018/06: Counterfactual presentó un diseño detallado de Canales de Estado Generalizados.
2018/10: Se presentan los conceptos de State Channel Networks y Virtual Channels
2019/02: Aparece el concepto de N-Party Channels, Nitro es el primer protocolo basado en esta idea.
2019/10: Pisa amplía el concepto de Watchtowers, resolviendo el problema de que los participantes necesitan estar en línea de forma continua.
El usuario deposita fondos en el contrato on-chain, abre un canal
Los usuarios realizan transacciones off-chain y se comunican entre sí a través de mensajes firmados.
Al cerrar el canal, enviar el estado final al contrato.
Si no hay disputas, los fondos se asignarán según el estado final del contrato.
En caso de disputa, se entra en el periodo de desafío, arbitrado por el contrato.
3.1.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Confirmación de transacción instantánea
Alta capacidad de procesamiento
Baja comisión
Buena privacidad
Desventajas:
Se requiere bloquear fondos
Retraso en el cierre del canal
Difícil de soportar aplicaciones complejas
El usuario debe monitorear en línea
3.1.5 Aplicación
Aplicaciones principales:
Red Lightning de Bitcoin: red de canales de pagos de bajo valor
Red relámpago de Ethereum: solución de escalado de Ethereum similar a la red relámpago
Celer Network: Aumentar la red de canales de estado de la capa de incentivos
3.1.6 Comparación de aplicaciones
Red Lightning de Bitcoin:
Desarrollo más temprano, ecosistema más maduro
Solo se admite el pago en BTC
Red relámpago de Ethereum:
Soporte para transferencias de ETH y ERC20
Desarrollo lento, baja tasa de uso
Celer Network:
Soporte para escenarios de aplicación generales
Aumentar los incentivos de token, el desarrollo del ecosistema es bastante rápido
3.2 Cadenas laterales
3.2.1 Resumen
La cadena lateral es una forma de blockchain que apareció para acelerar las transacciones de Bitcoin, permitiendo el uso de contratos más complejos o mejorando el mecanismo de consenso. Los resultados de las transacciones de la cadena lateral se registrarán finalmente en la cadena principal.
3.2.2 Línea de tiempo
2012/01: Se propone por primera vez el concepto de cadenas laterales de Bitcoin
2014/10: Publicación del documento sobre la cadena lateral 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 Skale en la mainnet
2020/06:Lanzamiento de la mainnet de Matic PoS Chain
2021/02: La red principal de Ronin, la cadena lateral de Axie Infinity, está en funcionamiento.
2021/12: La cadena xDai se fusiona con Gnosis Dao
2022/03: La red POA se fusionó con Gnosis Chain
3.2.3 Principios técnicos
Las cadenas laterales tienen principalmente dos formas de comunicarse con la cadena principal:
Anclaje bidireccional: los validadores de la cadena principal y de la cadena lateral registran mutuamente el estado del otro.
Anclaje no coordinado: los validadores de la cadena lateral monitorean la cadena principal, la cadena principal se comunica mediante la introducción de Certificadores.
Mecanismo de cadena lateral:
Cadena lateral: la cadena principal bloquea activos, la cadena lateral genera activos equivalentes
Cadena principal: activos destruidos en la cadena lateral, activos desbloqueados en la cadena principal
La seguridad de los activos de la cadena lateral depende del mecanismo de consenso de la cadena lateral.
3.2.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Altamente personalizable
Soporte para contratos inteligentes complejos
Se puede lograr una confirmación rápida de transacciones
Desventajas:
Grado de descentralización relativamente bajo
La seguridad depende de los validadores
La demora en las transferencias bidireccionales es alta
3.2.5 Aplicación
Aplicaciones principales:
xDai Chain( ahora Gnosis Chain): una cadena lateral basada en DAI
Polygon( antes Matic Network): agregador de soluciones de escalado de Ethereum
Ronin: Cadena lateral dedicada al juego Axie Infinity
3.2.6 Comparación de aplicaciones
xDai Chain:
Costos de transacción bajos, velocidad rápida
Desarrollo ecológico general
Polygon:
Varias soluciones de escalabilidad
El desarrollo ecológico es bastante bueno
Ronin:
Diseñado específicamente para juegos
Ha sufrido un importante incidente de seguridad
3.3 Plasma
3.3.1 Resumen
Plasma es un marco para construir Dapps escalables, diseñado para reducir la confianza de los usuarios en el operador de la cadena lateral. Incluso si el operador actúa de mala fe, los activos de los usuarios se pueden retirar de forma segura a la cadena principal.
3.3.2 Línea de tiempo
2017/08: Publicación del libro blanco de Plasma
2018/01: Se propone Plasma MVP
2018/03: Se propone Plasma Cash
2018/06: Se presentó Plasma Debit
2018/11: Se propone el concepto de Plasma Prime
A partir de 2019: la comunidad de Ethereum comenzó a explorar Rollups
3.3.3 Principios técnicos
La idea central de Plasma:
Ejecución off-chain: la mayor parte del trabajo se procesa fuera de la mainnet
Compromiso de estado: Confirmar el estado del cálculo off-chain en la red principal a través de Merkle Root
Mecanismo de salida: los usuarios pueden retirar sus fondos de forma segura de la cadena Plasma a la red principal.
Flujo de trabajo:
El usuario deposita activos en el contrato de la mainnet.
Realizar transacciones en la cadena Plasma
El operador presentará regularmente la raíz de estado a la red principal
El usuario puede iniciar una solicitud de salida en cualquier momento.
Después del período de desafío, se pueden retirar activos del contrato de la red principal.
3.3.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Alta capacidad de procesamiento
Baja comisión
Seguridad más alta
Desventajas:
Tiempo de salida largo
El usuario debe monitorear el estado en cadena
Difícil de soportar aplicaciones complejas
3.3.5 Aplicación
Aplicaciones principales:
Plasma Group: se transformó en Optimism
OMG Network: se transformó en Boba Network
Polygon: integrar múltiples soluciones de escalado
3.3.6 Resumen
Plasma es una solución tecnológica de transición que presenta algunos problemas inherentes. La mayoría de los proyectos se han vuelto hacia otras soluciones de escalabilidad, como Rollups, después de intentarlo.
3.4 Rollups
3.4.1 Resumen
La idea central de los Rollups es realizar el cálculo y el almacenamiento del estado off-chain, y solo llevar a la cadena el compromiso del estado y los datos de transacciones comprimidos. Los Rollups se dividen en Optimistic Rollups y ZK Rollups.
3.4.2 Principios técnicos
Cómo funcionan los Rollups:
El usuario envía la transacción a Layer 2
El Agregador empaqueta y ejecuta las transacciones
Enviar el lote de transacciones y la raíz de estado al contrato de Layer 1
Verificación de contratos de Layer 1 y actualización de estado
Problema central de Rollups: ¿cómo garantizar la corrección de los lotes de transacciones subidos?
Dos soluciones:
Prueba de fraude → Optimistic Rollups
Prueba efectiva → ZK Rollups
3.4.3 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Heredar la seguridad de Layer 1
Alta capacidad de procesamiento
Baja comisión
Desventajas:
Desafíos de disponibilidad de datos
El tiempo de retiro es más largo ( Optimistic Rollups )
Problemas de compatibilidad de EVM(ZK Rollups)
3.4.5 Rollups optimistas
3.4.5.1 Resumen
Optimistic Rollups(OPRUs)se basan en pruebas de fraude para garantizar la corrección de la ejecución off-chain. Por defecto, se asume que todas las transacciones son correctas, y solo se ejecuta la verificación en la cadena principal en caso de disputa.
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SandwichTrader
· hace19h
Demasiado largo, por favor resume los puntos clave.
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FarmToRiches
· hace19h
Hay que decir que no correr por el camino sigue siendo inútil.
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MetaverseLandlord
· hace19h
Eh, esta pregunta todavía está en discusión, no hay solución.
Ver originalesResponder0
SchrodingerProfit
· hace19h
Aún está en la ampliación, es un poco interesante.
Análisis completo de la escalabilidad off-chain: de State Channels a ZK 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 normalmente la blockchain solo puede lograr dos de estas, 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 2017, la demanda del mercado por capacidad de procesamiento ha aumentado constantemente, pero Ethereum solo puede manejar entre 15 y 45 transacciones por segundo, lo que provoca un aumento en los costos de transacción y un mayor tiempo de liquidación. La solución de escalabilidad ideal es: aumentar la velocidad de transacción y la capacidad de procesamiento de la red blockchain sin sacrificar la descentralización y la seguridad.
2. Tipos de soluciones de escalabilidad
Según el estándar de "si se cambia una capa de la red principal", se pueden dividir los planes de escalabilidad en dos grandes categorías: escalabilidad en cadena y escalabilidad off-chain.
2.1 Escalado en cadena
Concepto clave: solución para lograr efectos de escalabilidad mediante el cambio de una capa del protocolo de la red principal, siendo el principal enfoque el sharding.
Principal方案:
Cambiar el protocolo de la mainnet de un nivel puede tener efectos negativos impredecibles, amenazando la seguridad de toda la red.
2.2 off-chain expansión
Concepto central: solución de escalabilidad que no modifica el protocolo de la red principal de capa uno existente.
Se puede dividir en Layer 2 y otras soluciones:
3. Profundidad de la solución de expansión off-chain
Canales Estatales 3.1
3.1.1 Resumen
Los canales de estado estipulan que los usuarios solo necesitan interactuar con la cadena principal cuando abren, cierran o resuelven disputas en el canal, y la interacción entre usuarios se realiza off-chain para reducir el tiempo y costo de las transacciones, permitiendo que el número de transacciones no tenga límite.
El canal de estado es un protocolo P2P simple, adecuado para aplicaciones basadas en turnos. Cada canal es gestionado por un contrato inteligente multifi rmado que se ejecuta en la cadena principal, el cual controla los activos depositados en el canal, verifica las actualizaciones de estado y arbitra las disputas entre los participantes.
3.1.2 Línea de tiempo
3.1.3 Principios técnicos
Flujo de trabajo del canal de estado:
3.1.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Desventajas:
3.1.5 Aplicación
Aplicaciones principales:
3.1.6 Comparación de aplicaciones
Red Lightning de Bitcoin:
Red relámpago de Ethereum:
Celer Network:
3.2 Cadenas laterales
3.2.1 Resumen
La cadena lateral es una forma de blockchain que apareció para acelerar las transacciones de Bitcoin, permitiendo el uso de contratos más complejos o mejorando el mecanismo de consenso. Los resultados de las transacciones de la cadena lateral se registrarán finalmente en la cadena principal.
3.2.2 Línea de tiempo
3.2.3 Principios técnicos
Las cadenas laterales tienen principalmente dos formas de comunicarse con la cadena principal:
Mecanismo de cadena lateral: Cadena lateral: la cadena principal bloquea activos, la cadena lateral genera activos equivalentes Cadena principal: activos destruidos en la cadena lateral, activos desbloqueados en la cadena principal
La seguridad de los activos de la cadena lateral depende del mecanismo de consenso de la cadena lateral.
3.2.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Desventajas:
3.2.5 Aplicación
Aplicaciones principales:
3.2.6 Comparación de aplicaciones
xDai Chain:
Polygon:
Ronin:
3.3 Plasma
3.3.1 Resumen
Plasma es un marco para construir Dapps escalables, diseñado para reducir la confianza de los usuarios en el operador de la cadena lateral. Incluso si el operador actúa de mala fe, los activos de los usuarios se pueden retirar de forma segura a la cadena principal.
3.3.2 Línea de tiempo
3.3.3 Principios técnicos
La idea central de Plasma:
Flujo de trabajo:
3.3.4 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Desventajas:
3.3.5 Aplicación
Aplicaciones principales:
3.3.6 Resumen
Plasma es una solución tecnológica de transición que presenta algunos problemas inherentes. La mayoría de los proyectos se han vuelto hacia otras soluciones de escalabilidad, como Rollups, después de intentarlo.
3.4 Rollups
3.4.1 Resumen
La idea central de los Rollups es realizar el cálculo y el almacenamiento del estado off-chain, y solo llevar a la cadena el compromiso del estado y los datos de transacciones comprimidos. Los Rollups se dividen en Optimistic Rollups y ZK Rollups.
3.4.2 Principios técnicos
Cómo funcionan los Rollups:
Problema central de Rollups: ¿cómo garantizar la corrección de los lotes de transacciones subidos?
Dos soluciones:
3.4.3 Ventajas y desventajas
Ventajas:
Desventajas:
3.4.5 Rollups optimistas
3.4.5.1 Resumen
Optimistic Rollups(OPRUs)se basan en pruebas de fraude para garantizar la corrección de la ejecución off-chain. Por defecto, se asume que todas las transacciones son correctas, y solo se ejecuta la verificación en la cadena principal en caso de disputa.
3.4.5.2 Línea de tiempo