A visão futura da blockchain é a descentralização, segurança e escalabilidade. Mas normalmente só é possível alcançar dois desses objetivos, o que é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Ao longo dos anos, as pessoas têm explorado maneiras de aumentar a taxa de transferência e a velocidade das transações da blockchain, garantindo a descentralização e a segurança, ou seja, resolver o problema da escalabilidade.
Definição de descentralização, segurança e escalabilidade da blockchain:
Descentralização: qualquer pessoa pode se tornar um nó e participar do sistema de blockchain; quanto mais nós houver, maior será o grau de descentralização.
Segurança: Quanto maior o custo para obter o controlo da blockchain, maior a segurança, podendo resistir a uma maior proporção de ataques.
Escalabilidade: a capacidade da blockchain de processar um grande número de transações.
A primeira grande bifurcação dura da rede Bitcoin originou-se de problemas de escalabilidade. A rede Ethereum também escolheu sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização da rede.
Desde os CryptoKitties de 2017, até o verão DeFi, o surgimento do GameFi e dos NFTs, a demanda do mercado por throughput tem aumentado continuamente. No entanto, o Ethereum consegue processar apenas 15-45 transações por segundo, levando ao aumento dos custos de transação e ao prolongamento do tempo de liquidação, tornando a maioria das Dapps difícil de suportar os custos operacionais.
A solução ideal de escalabilidade é: aumentar a velocidade e a capacidade de transação 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 mudar", 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 atinge o efeito de escalabilidade ao alterar uma camada do protocolo da rede principal, atualmente a principal solução é a fragmentação.
A escalabilidade na cadeia tem várias soluções, como:
Aumentar o espaço dos blocos, aumentar o número de transações empacotadas em cada bloco, mas isso aumentará os requisitos dos nós e reduzirá o nível de descentralização.
Fragmentação, dividindo o livro-razão da blockchain em várias partes, onde diferentes nós são responsáveis por diferentes registos, pode aumentar a velocidade de processamento de transações e o grau de descentralização, mas pode reduzir a segurança de toda a rede.
Alterar um protocolo de mainnet pode ter impactos negativos imprevisíveis; qualquer pequena vulnerabilidade de segurança na camada subjacente pode ameaçar seriamente a segurança de toda a rede.
2.2 fora da cadeia expansão
Conceito central: solução de escalabilidade que não altera o protocolo da mainnet de camada 1 existente.
A solução de escalonamento fora da cadeia pode ser subdividida em Layer2 e outras soluções:
Layer2: inclui State Channels, Plasma, Rollups, etc.
Outras soluções: como sidechains
3. Fora da cadeia expansão do plano
Canais de Estado 3.1
3.1.1 Resumo
Os canais de estado estipulam que os usuários só precisam interagir com a rede principal quando o canal é aberto, fechado ou quando há disputas a resolver, realizando as interações entre usuários fora da cadeia, a fim de 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 rede principal, o qual 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: Publicação do rascunho do white paper da Lightning Network
2015/11: Jeff Coleman fez a primeira síntese sistemática do conceito de State Channel
2016/01: O white paper da rede Lightning do Bitcoin foi oficialmente publicado
2017/11: O primeiro especificação de design de State Channel baseada no framework Payment Channel foi proposta pela Sprites
2018/06: Counterfactual apresentou um design detalhado de Canais de Estado Generalizados
2018/10: Proposta dos conceitos de State Channel Networks e Virtual Channels
2019/02: Expansão do conceito de Canais N-Party, Estabelecimento do protocolo Nitro
2019/10: O conceito de Watchtowers da Pisa foi expandido para resolver o problema da continuidade online dos participantes.
2020/03: Hydra propôs Canais Isomórficos Rápidos
3.1.3 Princípios técnicos
Fluxo de trabalho dos State Channels:
O usuário deposita fundos na rede principal através de um contrato inteligente, ativando o canal de estado.
O usuário realiza várias transações fora da cadeia, assinando mutuamente para confirmar a atualização de estado
Qualquer uma das partes pode enviar um pedido de fechamento de canal para a mainnet, se não houver disputas, o estado final será executado.
Em caso de disputa, o contrato aguardará o término do "período de desafio" para confirmar o estado final.
Comparado às interações tradicionais na cadeia, os State Channels podem reduzir significativamente a carga de computação na rede principal, aumentar a velocidade das transações e diminuir os custos.
3.1.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Confirmação imediata da transação
Baixos custos de transação
Alta privacidade
Alta escalabilidade
Desvantagens:
É necessário bloquear fundos antecipadamente
As partes envolvidas devem permanecer online
Não aplicável a aplicações de participação aberta
Difícil de realizar canais múltiplos
É necessário aguardar o período de contestação quando o canal está fechado.
3.1.5 Aplicação
As principais aplicações incluem a rede Lightning do Bitcoin, a rede Lightning do Ethereum e a Celer Network, entre outras.
Rede Lightning do Bitcoin:
Proposto em 2015, lançado a versão principal da rede em 2018
Resolver o problema de escalabilidade da rede Bitcoin através de canais de pagamento pequenos fora da cadeia
Atualmente há 76.236 canais de pagamento, com um capital de 5049 BTC.
Rede Lightning do Ethereum:
Fundada em 2017, com o objetivo de realizar pagamentos instantâneos de baixa taxa para tokens ERC20
Lançamento do primeiro cliente de mainnet em 2020
Atualmente utilizado com pouca frequência, a equipe está reformulando para operar na Profundidade L2 Rollup
Celer Network:
Fundada em 2018, é uma rede Lightning com camada de incentivo adicional.
Aplicável a aplicações de interação de alta frequência, como plataformas de e-sports
Atualmente transformou-se em uma plataforma de comunicação entre cadeias
3.1.6 Comparação de Aplicações
A rede Lightning do Bitcoin, a rede Lightning do Ethereum e a Celer Network diferem nos seguintes aspectos:
Blockchain de camada base: baseado em Bitcoin, Ethereum e multi-chain
Âmbito de aplicação: pagamentos, contratos inteligentes e aplicações gerais
Estágio de desenvolvimento: diferentes níveis de maturidade e desenvolvimento ecológico
Características técnicas: existem diferenças em algoritmos de roteamento, design de canais de estado, etc.
3.2 Sidechains
3.2.1 Resumo
O conceito de sidechain foi proposto pela primeira vez em 2012, e o primeiro artigo relacionado foi publicado em 2014. A sidechain é uma forma de blockchain que surgiu para acelerar as transações, podendo utilizar contratos mais complexos ou melhorar o mecanismo de consenso. Os resultados das transações da sidechain serão finalmente registrados no lado do validador da mainchain.
3.2.2 Linha do tempo
2012/01: O conceito de sidechain do Bitcoin foi proposto em um chat
2014/10: Publicação inicial do artigo sobre sidechains de Bitcoin
2017/04: Lançamento da rede de testes POA Network
2017/10: Lançamento da Matic Network
2017/12: Lançamento da mainnet da POA Network
2018/01: Lançamento da rede de testes Skale
2018/10: Lançamento da rede de teste xDai Chain
2020/06: Lançamento da mainnet Skale e da mainnet Matic PoS Chain
2021/02: A Matic Network passou a se chamar Polygon Network
2021/02: A rede principal do lado da cadeia Ronin de Axie Infinity está em funcionamento
2021/12: a cadeia xDai fundiu-se com a Gnosis Dao
2022/03: A POA Network fundiu-se à Gnosis Chain
3.2.3 Princípios técnicos
As cadeias laterais comunicam-se com a cadeia principal através de ancoragem bidirecional ou ancoragem não coordenada. Fluxo principal:
O utilizador envia ativos nativos para um endereço especial para bloqueio
Após o término do período de confirmação, envie a prova para a cadeia lateral.
Aguardar o período de desafio, evitar ataques de gasto duplo
Após a conclusão, os usuários poderão usar os novos ativos de embalagem cunhados na cadeia lateral.
A segurança da cadeia lateral depende do mecanismo de consenso da cadeia lateral. Se alguém criar ativos que não correspondem à cadeia principal na cadeia lateral, isso pode causar o risco de roubo de fundos.
3.2.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Alta escalabilidade
Confirmação rápida
Baixos custos de transação
Funcionalidade personalizável
Desvantagens:
A segurança depende da própria sidechain.
É necessário confiar nos validadores da sidechain
A transferência de ativos entre cadeias leva muito tempo.
Parcialmente descentralizado
3.2.5 Aplicação
Principais aplicações incluem:
xDai( agora Gnosis Chain):
Cadeia lateral Ethereum, usando xDai como token nativo
Lançamento da mainnet em setembro de 2018, fusão com a Gnosis em 2021
Adotar o mecanismo de consenso PoSDAO
O TVL atual é de cerca de 53 milhões de dólares
Polygon:
Anteriormente conhecido como Matic Network, atualização da marca em 2021
Fornecer duas opções: cadeia lateral PoS e cadeia Plasma
Atualmente há 37k+Dapp, 1.8B total de transações, 135M+ usuários
Ronin:
Cadeia lateral dedicada ao jogo Axie Infinity
Lançamento da mainnet em março de 2021, utilizando o consenso PoA
Em março de 2022, sofreu um ataque de hackers de 625 milhões de dólares.
3.2.6 Comparação de Aplicações
xDai, Polygon e Ronin diferem nos seguintes aspectos:
Mecanismo de consenso: utiliza PoSDAO, PoS e PoA
Escopo de aplicação: geral, ecossistema diversificado e específico para jogos
Segurança: número de validadores e mecanismo de seleção diferentes
Fase de desenvolvimento: existem diferenças no grau e na escala do desenvolvimento ecológico
3.3 Plasma
3.3.1 Resumo
Plasma é uma estrutura para construir Dapps escaláveis. Ela surge como uma solução evolutiva para cadeias laterais, visando reduzir ao mínimo a confiança dos usuários nos Operadores de cadeias laterais. 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 e devolvidos à rede principal.
3.3.2 Linha do tempo
2017/08: Publicação do white paper Plasma
2018/01: Proposta da primeira aplicação oficial do Plasma, Plasma MVP
2018/03: Plasma Cash proposto, resolve o problema de saídas em grande escala
2018/06: Proposta de Plasma Debit
2018/11: A BANKEX apresentou o Plasma Prime
Desde 2019: a comunidade Ethereum começou a explorar soluções de 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: Submissão do estado à mainnet através da Raiz de Merkle
Mecanismo de saída: permite que os usuários saiam com segurança da cadeia Plasma
Principais fluxos:
O usuário faz um depósito na mainnet para entrar na cadeia Plasma
Realizar transações na cadeia Plasma
O operador compromete-se a submeter periodicamente o estado à mainnet.
O utilizador pode solicitar a saída a qualquer momento.
Após o período de desafio, os usuários podem recuperar os ativos na rede principal.
3.3.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Alta capacidade de processamento
Baixos custos de transação
Herdar parte da segurança da mainnet
Desvantagens:
Mecanismo de saída complexo
É necessário monitorizar regularmente a cadeia Plasma
Saída em massa
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OffchainWinner
· 4h atrás
Outra vez a mostrar a Trindade Profana, ou será melhor fazer L2 de forma segura.
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GasFeeLady
· 5h atrás
esperando que o preço do gás caia desde 2017... iykyk
Análise Profundidade das soluções de escalabilidade fora da cadeia: State Channels, Sidechains, Plasma e Rollups
Explicação Profunda da Expansão fora da cadeia
1. A necessidade de escalabilidade
A visão futura da blockchain é a descentralização, segurança e escalabilidade. Mas normalmente só é possível alcançar dois desses objetivos, o que é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Ao longo dos anos, as pessoas têm explorado maneiras de aumentar a taxa de transferência e a velocidade das transações da blockchain, garantindo a descentralização e a segurança, ou seja, resolver o problema da escalabilidade.
Definição de descentralização, segurança e escalabilidade da blockchain:
A primeira grande bifurcação dura da rede Bitcoin originou-se de problemas de escalabilidade. A rede Ethereum também escolheu sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização da rede.
Desde os CryptoKitties de 2017, até o verão DeFi, o surgimento do GameFi e dos NFTs, a demanda do mercado por throughput tem aumentado continuamente. No entanto, o Ethereum consegue processar apenas 15-45 transações por segundo, levando ao aumento dos custos de transação e ao prolongamento do tempo de liquidação, tornando a maioria das Dapps difícil de suportar os custos operacionais.
A solução ideal de escalabilidade é: aumentar a velocidade e a capacidade de transação 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 mudar", 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 atinge o efeito de escalabilidade ao alterar uma camada do protocolo da rede principal, atualmente a principal solução é a fragmentação.
A escalabilidade na cadeia tem várias soluções, como:
Alterar um protocolo de mainnet pode ter impactos negativos imprevisíveis; qualquer pequena vulnerabilidade de segurança na camada subjacente pode ameaçar seriamente a segurança de toda a rede.
2.2 fora da cadeia expansão
Conceito central: solução de escalabilidade que não altera o protocolo da mainnet de camada 1 existente.
A solução de escalonamento fora da cadeia pode ser subdividida em Layer2 e outras soluções:
3. Fora da cadeia expansão do plano
Canais de Estado 3.1
3.1.1 Resumo
Os canais de estado estipulam que os usuários só precisam interagir com a rede principal quando o canal é aberto, fechado ou quando há disputas a resolver, realizando as interações entre usuários fora da cadeia, a fim de 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 rede principal, o qual controla os ativos depositados no canal, verifica as atualizações de estado e arbitra disputas entre os participantes.
3.1.2 Linha do Tempo
3.1.3 Princípios técnicos
Fluxo de trabalho dos State Channels:
Comparado às interações tradicionais na cadeia, os State Channels podem reduzir significativamente a carga de computação na rede principal, aumentar a velocidade das transações e diminuir os custos.
3.1.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
3.1.5 Aplicação
As principais aplicações incluem a rede Lightning do Bitcoin, a rede Lightning do Ethereum e a Celer Network, entre outras.
Rede Lightning do Bitcoin:
Rede Lightning do Ethereum:
Celer Network:
3.1.6 Comparação de Aplicações
A rede Lightning do Bitcoin, a rede Lightning do Ethereum e a Celer Network diferem nos seguintes aspectos:
3.2 Sidechains
3.2.1 Resumo
O conceito de sidechain foi proposto pela primeira vez em 2012, e o primeiro artigo relacionado foi publicado em 2014. A sidechain é uma forma de blockchain que surgiu para acelerar as transações, podendo utilizar contratos mais complexos ou melhorar o mecanismo de consenso. Os resultados das transações da sidechain serão finalmente registrados no lado do validador da mainchain.
3.2.2 Linha do tempo
3.2.3 Princípios técnicos
As cadeias laterais comunicam-se com a cadeia principal através de ancoragem bidirecional ou ancoragem não coordenada. Fluxo principal:
A segurança da cadeia lateral depende do mecanismo de consenso da cadeia lateral. Se alguém criar ativos que não correspondem à cadeia principal na cadeia lateral, isso pode causar o risco de roubo de fundos.
3.2.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
3.2.5 Aplicação
Principais aplicações incluem:
xDai( agora Gnosis Chain):
Polygon:
Ronin:
3.2.6 Comparação de Aplicações
xDai, Polygon e Ronin diferem nos seguintes aspectos:
3.3 Plasma
3.3.1 Resumo
Plasma é uma estrutura para construir Dapps escaláveis. Ela surge como uma solução evolutiva para cadeias laterais, visando reduzir ao mínimo a confiança dos usuários nos Operadores de cadeias laterais. 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 e devolvidos à rede principal.
3.3.2 Linha do tempo
3.3.3 Princípios técnicos
Ideia central do Plasma:
Principais fluxos:
3.3.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens: