A visão futura da blockchain é a descentralização, a segurança e a escalabilidade, mas geralmente apenas dois desses objetivos podem ser alcançados de cada vez, o que é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Ao longo dos anos, as pessoas têm explorado maneiras de aumentar a capacidade de throughput e a velocidade das transações da blockchain, garantindo ao mesmo tempo a descentralização e a segurança, ou seja, resolver o problema de escalabilidade, que é um dos tópicos quentes no processo de desenvolvimento atual da blockchain.
A descentralização, a segurança e a escalabilidade da blockchain são definidas da seguinte forma:
Descentralização: qualquer pessoa pode se tornar um nó para participar da produção e validação do sistema de blockchain. Quanto mais nós houver, maior será o grau de descentralização, garantindo assim que a rede não esteja sob o controle de um pequeno grupo.
Segurança: Quanto maior o custo para obter o controle do sistema de blockchain, maior será a segurança, e a cadeia poderá resistir a uma maior proporção de ataques de participantes.
Escalabilidade: a capacidade da blockchain de processar um grande número de transações.
A primeira grande bifurcação da rede Bitcoin surgiu devido a problemas de escalabilidade. Com o aumento do número de usuários e do volume de transações, a rede Bitcoin com um limite de bloco de 1MB começou a enfrentar congestionamento; desde 2015, a comunidade Bitcoin tem divergências sobre a questão da escalabilidade, com um lado a favor da ampliação do bloco e o outro a favor da utilização da solução Segwit para otimizar a estrutura da cadeia principal. Em 1 de agosto de 2017, o lado que apoiava a ampliação do bloco começou a operar um sistema de cliente desenvolvido por eles com blocos de 8MB, resultando na primeira grande bifurcação da história do Bitcoin, dando origem à nova moeda BCH.
A rede Ethereum também opta por sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização da rede. Embora o Ethereum não limite o tamanho do bloco como o Bitcoin, mas sim defina um limite para as taxas de gás que podem ser incluídas em um único bloco, o objetivo é o mesmo: alcançar um consenso sem confiança e garantir uma ampla distribuição de nós.
Desde o CryptoKitties de 2017, o verão DeFi até o surgimento posterior de aplicações em cadeia como GameFi e NFT, a demanda do mercado por capacidade de processamento tem aumentado constantemente, mas o Ethereum ainda consegue processar apenas 15-45 transações por segundo. Isso resulta em custos de transação mais altos, tempos de liquidação mais longos, e a maioria das DApps enfrenta dificuldades para suportar os custos operacionais, tornando toda a rede lenta e cara, sendo urgente a resolução do problema de escalabilidade da blockchain. A solução ideal de escalabilidade é: aumentar a velocidade de transação e a profundidade da rede blockchain tanto quanto possível, sem sacrificar a descentralização e a segurança.
2. Tipos de planos de expansão
Dividimos as soluções de escalabilidade em duas grandes categorias, que são a escalabilidade na cadeia e a escalabilidade fora da cadeia, com base no critério "se altera ou não uma camada da rede principal".
2.1 expansão na cadeia
Conceito central: solução para aumentar a capacidade através da alteração de uma camada do protocolo da rede principal, sendo a principal solução atualmente a fragmentação.
A expansão em cadeia tem várias soluções, não vamos detalhar neste artigo, apenas listamos duas:
A opção um é aumentar o espaço do bloco, ou seja, aumentar o número de transações empacotadas em cada bloco, mas isso aumentará os requisitos para dispositivos de nós de alto desempenho, aumentará o limiar de entrada para os nós e diminuirá o grau de "descentralização".
A segunda opção é a fragmentação, que divide o livro-razão da blockchain em várias partes, onde não é mais cada nó a participar de todos os registos, mas sim diferentes fragmentos, ou seja, diferentes nós que são responsáveis por diferentes registos, permitindo o cálculo em paralelo para processar várias transações simultaneamente; isso pode reduzir a pressão de cálculo nos nós e o limiar de entrada, aumentando a velocidade de processamento das transações e o nível de descentralização; mas isso significa que a capacidade de cálculo da rede é dispersa, o que pode diminuir a "segurança" de toda a rede.
Alterar o código do protocolo da camada principal da rede pode ter consequências negativas imprevisíveis, pois qualquer pequena vulnerabilidade de segurança subjacente pode ameaçar gravemente a segurança de toda a rede, que pode ser forçada a realizar um fork ou a interromper atualizações de correção.
2.2 fora da cadeia expansão
Conceito central: solução de escalabilidade que não altera o protocolo da rede principal de camada um existente.
Fora da cadeia, a solução de escalabilidade pode ser subdividida em Layer2 e outras soluções:
Layer2: rede de segunda camada construída sobre a cadeia principal, incluindo Canais de Estado, Plasma, Rollups, etc.
Outras soluções: Sidechains, Validium, etc.
3. Profundidade de expansão fora da cadeia
3.1 Canais de Estado
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 uma disputa a ser resolvida, mantendo as interações entre os usuários fora da cadeia, para reduzir o tempo e o custo das transações, e permitindo que o número de transações não seja limitado.
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, que controla os ativos depositados no canal, verifica as atualizações de estado e arbitra disputas entre os participantes. Após a implementação do contrato na rede, os participantes depositam fundos e os bloqueiam; após a confirmação por assinatura de ambas as partes, o canal é oficialmente aberto. O canal permite que os participantes realizem transações fora da cadeia sem limites e gratuitamente (, desde que o valor líquido da transferência não exceda o total depositado ). Os participantes alternam o envio de atualizações de estado um para o outro, aguardando a confirmação por assinatura do outro. Uma vez que a confirmação por assinatura é obtida, a atualização de estado é considerada concluída. Normalmente, as atualizações de estado acordadas por ambas as partes não são enviadas para a rede principal; apenas em caso de disputa ou fechamento do canal é que se recorre à confirmação da rede principal. Quando é necessário fechar o canal, qualquer participante pode fazer um pedido de transação na rede principal; se obtiver a aprovação por assinatura unânime, a execução na cadeia ocorre imediatamente; se outros participantes não aprovarem por assinatura, todos devem esperar o término do "período de desafio" para receber os fundos restantes.
Em resumo, a solução de canais de estado pode reduzir significativamente a carga computacional da rede principal, aumentar a velocidade das transações e diminuir os custos de transação.
3.1.2 Linha do Tempo
2015/02, Joseph Poon e Thaddeus Dryja publicaram o rascunho do white paper da Lightning Network.
2015/11, Jeff Coleman fez a primeira síntese sistemática do conceito de State Channel, propondo que o Payment Channel do Bitcoin é um subcaso do State Channel.
2016/01, Joseph Poon e Thaddeus Dryja publicaram oficialmente o white paper "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" propondo a solução de escalabilidade da rede Lightning do Bitcoin Payment Channel( canal de pagamento), que é utilizada apenas para processar pagamentos de transferências na rede Bitcoin.
2017/11, a primeira especificação de design de State Channel baseada na estrutura de Payment Channel, Sprites, foi proposta.
2018/06, a Counterfactual apresentou um design detalhado de Canais de Estado Generalizados, sendo este o primeiro design totalmente relacionado com canais de estado.
2018/10, o artigo Generalised State Channel Networks apresentou os conceitos de State Channel Networks e Virtual Channels.
2019/02, o conceito de canais de estado foi expandido para Canais N-Partido, Nitro é o primeiro protocolo estabelecido com base nessa ideia.
2019/10, a Pisa expandiu o conceito de Watchtowers para resolver o problema da necessidade de todos os participantes estarem continuamente online.
O fluxo de trabalho geral de um canal de estado é o seguinte:
Alice e Bob depositam fundos de uma EOA pessoal para um endereço de contrato na cadeia, esses fundos são bloqueados no contrato até que o canal seja fechado e retornem ao usuário; após a confirmação das assinaturas, o canal de estado entre os dois é oficialmente aberto.
Alice e Bob podem realizar um número ilimitado de transações fora da cadeia, os participantes comunicam-se através de mensagens assinadas criptograficamente ( em vez de se comunicarem com a rede blockchain ). Ambas as partes precisam assinar cada transação para evitar fraudes de gasto duplo. Através dessas mensagens, eles propõem atualizações de estado de suas contas e aceitam as atualizações de estado propostas um pelo outro.
Se Alice quiser fechar o canal e terminar a transação com Bob, Alice precisa submeter o estado final da sua conta ao contrato. Se Bob assinar para aprovar, o contrato irá liberar os fundos bloqueados de acordo com o estado final e devolvê-los ao usuário correspondente. Se Bob não responder à assinatura, o contrato liberará os fundos bloqueados e os devolverá ao usuário correspondente após o término do período de contestação.
3.1.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Transações instantâneas, alta profundidade
Baixos custos de transação
Permite transações privadas
A segurança é garantida pela blockchain de base.
Desvantagens:
É necessário bloquear fundos
Não é adequado para transações multi-partes em grande escala
Os participantes precisam estar frequentemente online
Algumas cenas estão restritas
3.1.5 Aplicação
Rede Lightning do Bitcoin:
Resumo: A Lightning Network é um canal de pagamento de baixo valor na rede Bitcoin, cuja evolução técnica passou de canais de pagamento unidirecionais para canais de pagamento bidirecionais e, em seguida, para uma rede de pagamentos multiusuário. Através de canais de pagamento de baixo valor fora da cadeia, com a ajuda de intermediários, pode-se formar uma rede de transações que resolve o problema de escalabilidade da rede Bitcoin. O fluxo de uso segue "depósito ( estabelecer canal ) → transação Lightning Network ( atualizar estado do canal ) → reembolso/liquidação ( encerrar canal )"; teoricamente, pode-se processar um milhão de transações por segundo.
Linha do tempo:
Fevereiro de 2015, publicação do rascunho do white paper
Lançamento da versão oficial do white paper em janeiro de 2016 e fundação da Lightning Labs
15 de março de 2018, lançada a primeira versão da mainnet LND 0.4
No início de 2021, a capacidade pública era de cerca de 40 milhões de dólares, aproximadamente 100 mil usuários.
Em junho de 2021, El Salvador adotou o Bitcoin como moeda legal, e em setembro lançou a carteira Chivo baseada na rede Lightning.
Em 2022, 26 plataformas de negociação de criptomoedas anunciaram suporte para a rede Lightning
Em outubro de 2022, a Lightning Labs lançou a versão alfa do protocolo Taro, que será utilizado no futuro para cunhar, enviar e receber ativos na rede Bitcoin.
Em 23 de novembro de 2022, a rede Lightning tinha 76.236 canais de pagamento, com um saldo de canais de 5049 BTC(81.8M dólares)
Desenvolvimento ecológico:
A ecologia da rede Lightning, de baixo para cima, inclui: a rede BTC de camada base, soluções de infraestrutura central (, serviços de nós e liquidez ), e vários DApps. Até novembro de 2022, havia mais de 20 categorias e mais de 100 aplicações baseadas na rede Lightning, que incluem principalmente pagamentos, carteiras, gestão de nós, extensões de navegador, podcasts e streaming.
Rede Lightning do Ethereum:
Resumo: A Rede Lightning é um canal de pagamento de baixo valor baseado no Ethereum, semelhante à Rede Lightning, que expande transações on-chain através da criação de canais de estado, com o objetivo de permitir pagamentos de tokens ERC20 quase instantâneos, de baixo custo e escaláveis.
Linha do tempo:
Fundada em 2017, o fundador Heiko Hees foi um dos desenvolvedores principais do Ethereum
Em 17 de outubro de 2017, o ICO arrecadou mais de 30 milhões de dólares.
O primeiro Raiden Light Client - Alderaan foi lançado na mainnet Ethereum em maio de 2020
No final de 2021, várias bolsas removeram $RDN da cotação.
Atualmente não foi amplamente adotado, as razões incluem:
O limiar de uso é demasiado elevado: quando as taxas de Gas do Ethereum são muito altas, o custo de abrir um canal é elevado.
Tecnologias de escalabilidade mais avançadas surgem: soluções de escalabilidade melhores como Rollup limitam os casos de uso da Raiden Network.
Desenvolvimento ecológico:
O desenvolvimento ecológico atualmente é lento, e a equipe está reformulando para operar na rede Rollup Layer2 do Ethereum, a fim de reduzir ainda mais os custos de Gas para a criação de State Channels. Em maio de 2022, foi anunciado o lançamento na Arbitrum, tornando-se um L2 funcionando sobre L2. No futuro, haverá uma transformação centrada em Rollups, como uma solução complementar que coexistirá com os Rollups.
Celer Network:
Resumo: A Celer Network é essencialmente uma rede relâmpago com uma camada de incentivos aumentada ( token $CELR), que pode construir DApps de blockchain de interação de alta frequência rápidas, fáceis de usar, de baixo custo e seguras, como eletrônicos, através de tecnologia de escalabilidade fora da cadeia e modelo econômico incentivado.
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MemecoinTrader
· 3h atrás
analisando o sentimento nesta narrativa l2... sinais em alta detectados, mas o verdadeiro alpha está na fabricação de consenso rn
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Fren_Not_Food
· 3h atrás
Triângulo impossível, tsk tsk tsk
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ChainMaskedRider
· 3h atrás
Ai, a Trindade Profana foi falada até à exaustão, não foi?
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AirdropLicker
· 3h atrás
Se não conseguir investir, vá se atirar do prédio!
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RektButStillHere
· 3h atrás
Triângulo ao redor de meio dia, ainda é melhor falar sobre tps
fora da cadeia expansão Profundidade análise: do conceito à prática do State Channel
Explicação Profunda da Expansão Fora da Cadeia
1. A Necessidade de Expansão
A visão futura da blockchain é a descentralização, a segurança e a escalabilidade, mas geralmente apenas dois desses objetivos podem ser alcançados de cada vez, o que é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Ao longo dos anos, as pessoas têm explorado maneiras de aumentar a capacidade de throughput e a velocidade das transações da blockchain, garantindo ao mesmo tempo a descentralização e a segurança, ou seja, resolver o problema de escalabilidade, que é um dos tópicos quentes no processo de desenvolvimento atual da blockchain.
A descentralização, a segurança e a escalabilidade da blockchain são definidas da seguinte forma:
Descentralização: qualquer pessoa pode se tornar um nó para participar da produção e validação do sistema de blockchain. Quanto mais nós houver, maior será o grau de descentralização, garantindo assim que a rede não esteja sob o controle de um pequeno grupo.
Segurança: Quanto maior o custo para obter o controle do sistema de blockchain, maior será a segurança, e a cadeia poderá resistir a uma maior proporção de ataques de participantes.
Escalabilidade: a capacidade da blockchain de processar um grande número de transações.
A primeira grande bifurcação da rede Bitcoin surgiu devido a problemas de escalabilidade. Com o aumento do número de usuários e do volume de transações, a rede Bitcoin com um limite de bloco de 1MB começou a enfrentar congestionamento; desde 2015, a comunidade Bitcoin tem divergências sobre a questão da escalabilidade, com um lado a favor da ampliação do bloco e o outro a favor da utilização da solução Segwit para otimizar a estrutura da cadeia principal. Em 1 de agosto de 2017, o lado que apoiava a ampliação do bloco começou a operar um sistema de cliente desenvolvido por eles com blocos de 8MB, resultando na primeira grande bifurcação da história do Bitcoin, dando origem à nova moeda BCH.
A rede Ethereum também opta por sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização da rede. Embora o Ethereum não limite o tamanho do bloco como o Bitcoin, mas sim defina um limite para as taxas de gás que podem ser incluídas em um único bloco, o objetivo é o mesmo: alcançar um consenso sem confiança e garantir uma ampla distribuição de nós.
Desde o CryptoKitties de 2017, o verão DeFi até o surgimento posterior de aplicações em cadeia como GameFi e NFT, a demanda do mercado por capacidade de processamento tem aumentado constantemente, mas o Ethereum ainda consegue processar apenas 15-45 transações por segundo. Isso resulta em custos de transação mais altos, tempos de liquidação mais longos, e a maioria das DApps enfrenta dificuldades para suportar os custos operacionais, tornando toda a rede lenta e cara, sendo urgente a resolução do problema de escalabilidade da blockchain. A solução ideal de escalabilidade é: aumentar a velocidade de transação e a profundidade da rede blockchain tanto quanto possível, sem sacrificar a descentralização e a segurança.
2. Tipos de planos de expansão
Dividimos as soluções de escalabilidade em duas grandes categorias, que são a escalabilidade na cadeia e a escalabilidade fora da cadeia, com base no critério "se altera ou não uma camada da rede principal".
2.1 expansão na cadeia
Conceito central: solução para aumentar a capacidade através da alteração de uma camada do protocolo da rede principal, sendo a principal solução atualmente a fragmentação.
A expansão em cadeia tem várias soluções, não vamos detalhar neste artigo, apenas listamos duas:
A opção um é aumentar o espaço do bloco, ou seja, aumentar o número de transações empacotadas em cada bloco, mas isso aumentará os requisitos para dispositivos de nós de alto desempenho, aumentará o limiar de entrada para os nós e diminuirá o grau de "descentralização".
A segunda opção é a fragmentação, que divide o livro-razão da blockchain em várias partes, onde não é mais cada nó a participar de todos os registos, mas sim diferentes fragmentos, ou seja, diferentes nós que são responsáveis por diferentes registos, permitindo o cálculo em paralelo para processar várias transações simultaneamente; isso pode reduzir a pressão de cálculo nos nós e o limiar de entrada, aumentando a velocidade de processamento das transações e o nível de descentralização; mas isso significa que a capacidade de cálculo da rede é dispersa, o que pode diminuir a "segurança" de toda a rede.
Alterar o código do protocolo da camada principal da rede pode ter consequências negativas imprevisíveis, pois qualquer pequena vulnerabilidade de segurança subjacente pode ameaçar gravemente a segurança de toda a rede, que pode ser forçada a realizar um fork ou a interromper atualizações de correção.
2.2 fora da cadeia expansão
Conceito central: solução de escalabilidade que não altera o protocolo da rede principal de camada um existente.
Fora da cadeia, a solução de escalabilidade pode ser subdividida em Layer2 e outras soluções:
3. Profundidade de expansão fora da cadeia
3.1 Canais de Estado
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 uma disputa a ser resolvida, mantendo as interações entre os usuários fora da cadeia, para reduzir o tempo e o custo das transações, e permitindo que o número de transações não seja limitado.
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, que controla os ativos depositados no canal, verifica as atualizações de estado e arbitra disputas entre os participantes. Após a implementação do contrato na rede, os participantes depositam fundos e os bloqueiam; após a confirmação por assinatura de ambas as partes, o canal é oficialmente aberto. O canal permite que os participantes realizem transações fora da cadeia sem limites e gratuitamente (, desde que o valor líquido da transferência não exceda o total depositado ). Os participantes alternam o envio de atualizações de estado um para o outro, aguardando a confirmação por assinatura do outro. Uma vez que a confirmação por assinatura é obtida, a atualização de estado é considerada concluída. Normalmente, as atualizações de estado acordadas por ambas as partes não são enviadas para a rede principal; apenas em caso de disputa ou fechamento do canal é que se recorre à confirmação da rede principal. Quando é necessário fechar o canal, qualquer participante pode fazer um pedido de transação na rede principal; se obtiver a aprovação por assinatura unânime, a execução na cadeia ocorre imediatamente; se outros participantes não aprovarem por assinatura, todos devem esperar o término do "período de desafio" para receber os fundos restantes.
Em resumo, a solução de canais de estado pode reduzir significativamente a carga computacional da rede principal, aumentar a velocidade das transações e diminuir os custos de transação.
3.1.2 Linha do Tempo
3.1.3 Princípios Técnicos
O fluxo de trabalho geral de um canal de estado é o seguinte:
Alice e Bob depositam fundos de uma EOA pessoal para um endereço de contrato na cadeia, esses fundos são bloqueados no contrato até que o canal seja fechado e retornem ao usuário; após a confirmação das assinaturas, o canal de estado entre os dois é oficialmente aberto.
Alice e Bob podem realizar um número ilimitado de transações fora da cadeia, os participantes comunicam-se através de mensagens assinadas criptograficamente ( em vez de se comunicarem com a rede blockchain ). Ambas as partes precisam assinar cada transação para evitar fraudes de gasto duplo. Através dessas mensagens, eles propõem atualizações de estado de suas contas e aceitam as atualizações de estado propostas um pelo outro.
Se Alice quiser fechar o canal e terminar a transação com Bob, Alice precisa submeter o estado final da sua conta ao contrato. Se Bob assinar para aprovar, o contrato irá liberar os fundos bloqueados de acordo com o estado final e devolvê-los ao usuário correspondente. Se Bob não responder à assinatura, o contrato liberará os fundos bloqueados e os devolverá ao usuário correspondente após o término do período de contestação.
3.1.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
3.1.5 Aplicação
Rede Lightning do Bitcoin:
Resumo: A Lightning Network é um canal de pagamento de baixo valor na rede Bitcoin, cuja evolução técnica passou de canais de pagamento unidirecionais para canais de pagamento bidirecionais e, em seguida, para uma rede de pagamentos multiusuário. Através de canais de pagamento de baixo valor fora da cadeia, com a ajuda de intermediários, pode-se formar uma rede de transações que resolve o problema de escalabilidade da rede Bitcoin. O fluxo de uso segue "depósito ( estabelecer canal ) → transação Lightning Network ( atualizar estado do canal ) → reembolso/liquidação ( encerrar canal )"; teoricamente, pode-se processar um milhão de transações por segundo.
Linha do tempo:
Desenvolvimento ecológico: A ecologia da rede Lightning, de baixo para cima, inclui: a rede BTC de camada base, soluções de infraestrutura central (, serviços de nós e liquidez ), e vários DApps. Até novembro de 2022, havia mais de 20 categorias e mais de 100 aplicações baseadas na rede Lightning, que incluem principalmente pagamentos, carteiras, gestão de nós, extensões de navegador, podcasts e streaming.
Rede Lightning do Ethereum:
Resumo: A Rede Lightning é um canal de pagamento de baixo valor baseado no Ethereum, semelhante à Rede Lightning, que expande transações on-chain através da criação de canais de estado, com o objetivo de permitir pagamentos de tokens ERC20 quase instantâneos, de baixo custo e escaláveis.
Linha do tempo:
Atualmente não foi amplamente adotado, as razões incluem:
Desenvolvimento ecológico: O desenvolvimento ecológico atualmente é lento, e a equipe está reformulando para operar na rede Rollup Layer2 do Ethereum, a fim de reduzir ainda mais os custos de Gas para a criação de State Channels. Em maio de 2022, foi anunciado o lançamento na Arbitrum, tornando-se um L2 funcionando sobre L2. No futuro, haverá uma transformação centrada em Rollups, como uma solução complementar que coexistirá com os Rollups.
Celer Network: