поза блокчейном розширення: Глибина аналізу State Channels, Sidechains, Plasma та Rollups

2025-08-07 02:55:00

Глибина розширення поза блокчейном

1. Необхідність розширення

Майбутнє блокчейну полягає в децентралізації, безпеці та масштабованості. Але зазвичай можна реалізувати лише два з цих трьох аспектів, що називається неможливим трикутником блокчейну. Протягом багатьох років люди досліджували, як підвищити пропускну спроможність та швидкість транзакцій блокчейну, забезпечуючи децентралізацію та безпеку, тобто вирішуючи проблему масштабування.

Визначення децентралізації, безпеки та масштабованості блокчейну:

Децентралізованість: будь-хто може стати вузлом і взяти участь у системі блокчейну, чим більше вузлів, тим вищий рівень децентралізації.
Безпека: Чим вищі витрати на отримання контролю над блокчейном, тим вища безпека, що дозволяє протистояти значним атакам.
Масштабованість: здатність блокчейну обробляти велику кількість транзакцій.

Перший значний хардфорк у мережі Біткойн виник через проблему розширення. Мережа Ефір також вибрала жертву частини масштабованості, щоб забезпечити безпеку та децентралізацію мережі.

Від CryptoKitties 2017 року до літа DeFi, зростання GameFi та NFT, ринок постійно збільшує попит на пропускну спроможність. Проте Ethereum може обробляти лише 15-45 транзакцій на секунду, що призводить до зростання витрат на транзакції та подовження часу розрахунків, більшість Dapps важко витримують витрати на експлуатацію.

Ідеальне рішення для масштабування полягає у збільшенні швидкості та пропускної спроможності блокчейн-мережі без жертвування децентралізацією та безпекою.

! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії

2. Категорії планів розширення

Згідно з критерієм "чи змінюється основна мережа", рішення щодо розширення можна поділити на два основних типи: розширення на блокчейні та розширення поза блокчейном.

2.1 Розширення на ланцюгу

Основна концепція: рішення, яке досягає ефекту масштабування шляхом зміни одного рівня протоколу основної мережі, наразі основним рішенням є шардінг.

поза блокчейном розширення має кілька варіантів, таких як:

Розширення простору блоків, збільшення кількості транзакцій, що пакуються в кожному блоці, але це підвищить вимоги до вузлів і зменшить рівень децентралізації.
Шардинг, розподіл блокчейн-реєстру на кілька частин, за які відповідають різні вузли, може підвищити швидкість обробки транзакцій і рівень децентралізації, але знизить загальну безпеку мережі.

Зміна основного протоколу мережі може призвести до непередбачуваних негативних наслідків, будь-яка незначна уразливість в основі серйозно загрожує безпеці всієї мережі.

2.2 поза блокчейном розширення

Основна концепція: рішення для масштабування, яке не змінює існуючий протокол основної мережі першого рівня.

поза блокчейном рішення для розширення можна розділити на Layer2 та інші рішення:

Рівень 2: включає канали станів, Плазму та зведені списки
Інші рішення: такі як бічний ланцюг

! Звіт про глибоке дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії

3. Поза блокчейном розширення рішення

3.1 Державні канали

3.1.1 Огляд

Статеві канали передбачають, що користувачі повинні взаємодіяти з основною мережею лише під час відкриття, закриття або вирішення суперечок, а взаємодії між користувачами проводяться поза блокчейном, щоб зменшити витрати часу та грошей на транзакції.

Стан каналів – це простий P2P протокол, що підходить для "додатків на основі раунду", таких як гра в шахи для двох. Кожен канал управляється багатопідписним смарт-контрактом, що працює в основній мережі, який контролює активи, внесені в канал, перевіряє оновлення стану та арбітрує суперечки між учасниками.

3.1.2 Часова лінія

2015/02: Опубліковано чернетку білого паперу про блискавичну мережу
2015/11: Джефф Коулман вперше системно узагальнив концепцію State Channel
2016/01: Офіційно опубліковано білу книгу про мережу Lightning Bitcoin
2017/11: перша специфікація дизайну State Channel на основі фреймворку Payment Channel, запропонована Sprites
2018/06: Counterfactual запропонував детальний дизайн Загальних Каналів Стану
2018/10: Запропоновані концепції державних канальних мереж і віртуальних каналів
2019/02: Розширення концепції N-Party Channels, створення протоколу Nitro
2019/10: Pisa розширення концепції Watchtowers для вирішення проблеми постійної онлайн-участі.
2020/03: Hydra представила Швидкі ізоморфні канали

! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею

3.1.3 Технічні принципи

Процес роботи Державних Каналів:

Користувач вносить кошти в основну мережу за допомогою смарт-контракту, відкриває статусний канал
Користувач проводить кілька транзакцій поза блокчейном, взаємно підписуючи підтвердження оновлення стану.
Будь-яка сторона може надіслати запит на закриття каналу в основну мережу, якщо немає суперечок, то виконуються остаточні умови.
У разі суперечок контракт чекатиме закінчення "періоду оскарження" для підтвердження остаточного стану

У порівнянні з традиційними взаємодіями на блокчейні, State Channels можуть значно зменшити обчислювальне навантаження основної мережі, підвищити швидкість транзакцій та знизити витрати.

! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею

3.1.4 Плюси та мінуси

Переваги:

Миттєве підтвердження транзакції
Низькі торгові витрати
Висока конфіденційність
Висока масштабованість

Недоліки:

Потрібно заздалегідь заблокувати кошти
Учасники повинні залишатися онлайн
Не підходить для додатків з відкритою участю
Важко реалізувати багатосторонній канал
Під час закриття каналу потрібно чекати період оскарження

3.1.5 Застосування

Основні застосування включають біткойн-мережу Lightning, мережу Lightning Ethereum та Celer Network тощо.

Біткоїн-мережа Lightning:

запропонований у 2015 році, випущена версія основної мережі у 2018 році
通过 поза блокчейном 小额支付通道解决比特币网络扩容问题
Наразі існує 76,236 платіжних каналів, капітал каналів 5049 BTC

Ефірний громовий мережа:

Заснована в 2017 році, мета - забезпечити миттєві платежі з низькими витратами за допомогою токенів ERC20.
Опубліковано перший клієнт основної мережі у 2020 році
В даний час використовується мало, команда перетворює його для роботи на L2 Rollup

Мережа Celer:

Заснована в 2018 році, є мережою блискавки з додатковим рівнем стимулювання
Підходить для високочастотних взаємодій, таких як платформи електронного спорту
Наразі перетворився на платформу міжланцюгового зв'язку

3.1.6 Порівняння додатків

Біткоїн Lightning Network, Ethereum Lightning Network та Celer Network мають відмінності в наступних аспектах:

Базовий блокчейн: на основі Bitcoin, Ethereum та мульти-ланцюга
Сфера застосування: платежі, смарт-контракти та загальні програми
Етап розвитку: різний рівень зрілості та розвитку екосистеми
Технічні характеристики: такі як алгоритми маршрутизації, проектування каналів стану тощо мають відмінності

3.2 Бічні ланцюги

3.2.1 Резюме

Концепція бічного ланцюга була вперше запропонована в 2012 році, а в 2014 році була опублікована перша відповідна стаття. Бічний ланцюг є формою блокчейну, що виникла для прискорення транзакцій, і може використовувати більш складні контракти або покращувати механізм консенсусу. Результати транзакцій бічного ланцюга зрештою будуть зафіксовані на стороні валідаторів основного ланцюга.

3.2.2 Хронологія

2012/01: Концепція бокового ланцюга біткоїна була запропонована в чаті
2014/10: Перший раз опубліковано документ про бічні ланцюги біткоїна
2017/04:Запуск тестової мережі POA Network
2017/10: Запуск Matic Network
2017/12: Запуск основної мережі POA Network
2018/01:Запуск тестової мережі Skale
2018/10: Запуск тестової мережі xDai Chain
2020/06: Запуск основної мережі Skale та основної мережі Matic PoS Chain
2021/02:Matic Network перейменовано в Polygon Network
2021/02: Запуск основної мережі Ronin бічної лінії Axie Infinity
2021/12: об'єднання xDai Chain та Gnosis Dao
2022/03:POA Network приєдналася до Gnosis Chain

! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз офчейн-експансії

3.2.3 Технічний принцип

Бічний ланцюг спілкується з основним ланцюгом через двостороннє закріплення або неузгоджене закріплення. Основний процес:

Користувач надсилає нативний актив на спеціальну адресу для блокування
Дочекатися закінчення терміну підтвердження, подати доказ на бічний ланцюг
Чекайте періоду виклику, уникайте атаки подвійного витрачання
Після завершення користувач може використовувати новозлиті упаковані активи в боковій ланцюзі

Безпека бічного ланцюга залежить від механізму консенсусу бічного ланцюга. Якщо хтось на бічному ланцюзі створює активи, які не відповідають основному ланцюгу, це може призвести до ризику крадіжки коштів.

3.2.4 Плюси та мінуси

Переваги:

Висока масштабованість
Швидке підтвердження
Низькі торгові витрати
Можливість налаштування функцій

Недоліки:

Безпека залежить від самого бічного ланцюга
Потрібно довіряти валідаторам бокового ланцюга
Переміщення активів між блокчейнами потребує тривалого часу
Часткова централізація

3.2.5 Застосування

Основні застосування включають:

xDai( Gnosis Chain):

Бічний ланцюг Ethereum, використовує xDai як рідний токен
Запуск основної мережі у вересні 2018 року, злиття з Gnosis у 2021 році
Використання механізму консенсусу PoSDAO
Зараз TVL близько 53 мільйонів доларів

Багатокутник:

Попередник Matic Network, у 2021 році бренд був оновлений
Надайте два варіанти: PoS-бічний ланцюг та Plasma-ланцюг
Наразі є 37k+Dapp, 1.8B загальна кількість угод, 135M+ користувачів

Ронін:

Бічний ланцюг, спеціально призначений для гри Axie Infinity
У березні 2021 року відбулася запуск основної мережі, яка використовує консенсус PoA
У березні 2022 року зазнав атаки хакерів на 625 мільйонів доларів

3.2.6 Порівняння застосувань

xDai, Polygon та Ronin мають різницю в наступних аспектах:

Механізм консенсусу: використовуються PoSDAO, PoS та PoA
Сфера застосування: загальні, різноманітні екосистеми та спеціально для ігор
Безпека: кількість валідаторів та механізм вибору відрізняються
Етап розвитку: існують відмінності в ступені та масштабі екологічного розвитку

! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею

3.3 Плазма

3.3.1 Огляд

Plasma є фреймворком для побудови масштабованих Dapp. Він з'явився як еволюційне рішення для побічних ланцюгів, щоб знизити довіру користувачів до операторів побічних ланцюгів до мінімуму. Основний принцип Plasma полягає в тому, що навіть якщо Plasma-ланцюг зазнає безпекового збою, всі активи користувачів все ще можуть бути вилучені та повернуті на основну мережу.

3.3.2 Лінія часу

2017/08: Випуск білого паперу Plasma
2018/01: Перший офіційний додаток Plasma, запропоновано Plasma MVP
2018/03: Запропоновано Plasma Cash, щоб вирішити проблему масового виходу
2018/06:Представлено Plasma Debit
2018/11:BANKEX запропонував Plasma Prime
З 2019 року: спільнота Ethereum почала досліджувати рішення Rollups

! Глибокий звіт про дослідження на 10 000 слів: комплексний аналіз масштабування поза мережею

3.3.3 Технічні принципи

Основна ідея Plasma:

поза блокчейном виконання: більшість роботи обробляється поза основною мережею
Зобов'язання статусу: подача статусу в основну мережу через Merkle Root
Механізм виходу: дозволяє користувачам безпечно вийти з Plasma-ланцюга

Основний процес:

Користувач робить депозит в основній мережі та переходить на ланцюг Plasma
Здійснення транзакцій на Plasma ланцюзі
Оператор періодично подає зобов'язання щодо стану до основної мережі
Користувач може в будь-який час ініціювати запит на вихід
Після періоду викликів користувач може повернути активи в основній мережі

3.3.4 Переваги та недоліки

Переваги:

Висока пропускна здатність
Низькі комісії за транзакції
Спадкування часткової безпеки основної мережі

Недоліки:

Складний механізм виходу
потрібно регулярно моніторити Plasma-ланцюг
Масштабний вихід

Переглянути оригінал

Ця сторінка може містити контент третіх осіб, який надається виключно в інформаційних цілях (не в якості запевнень/гарантій) і не повинен розглядатися як схвалення його поглядів компанією Gate, а також як фінансова або професійна консультація. Див. Застереження для отримання детальної інформації.

9 лайків