Phân tích độ sâu mở rộng off-chain: Từ khái niệm đến thực tiễn State Channel

Phân tích sâu về độ sâu mở rộng off-chain

1. Sự cần thiết của việc mở rộng

Tầm nhìn tương lai của blockchain là phi tập trung, an ninh và khả năng mở rộng, nhưng thường chỉ có thể đạt được hai trong số đó, điều này được gọi là vấn đề tam giác không thể của blockchain. Trong nhiều năm qua, mọi người đã khám phá cách tăng thông lượng và tốc độ giao dịch của blockchain mà vẫn đảm bảo tính phi tập trung và an ninh, tức là giải quyết vấn đề mở rộng, đây là một trong những chủ đề nóng trong quá trình phát triển blockchain hiện tại.

Định nghĩa về sự phi tập trung, tính an toàn và khả năng mở rộng của blockchain như sau:

  • Phi tập trung: Bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào việc sản xuất và xác thực hệ thống blockchain, số lượng nút càng nhiều, mức độ phi tập trung càng cao, từ đó đảm bảo mạng không bị kiểm soát bởi một nhóm nhỏ.

  • An ninh: Để có được quyền kiểm soát hệ thống blockchain, chi phí phải bỏ ra càng cao thì an ninh càng cao, chuỗi có thể chống lại một tỷ lệ lớn các cuộc tấn công từ người tham gia.

  • Khả năng mở rộng: Khả năng của blockchain để xử lý một lượng lớn giao dịch.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

Lần phân tách cứng lớn đầu tiên của mạng Bitcoin xuất phát từ vấn đề mở rộng. Với sự gia tăng số lượng người dùng và khối lượng giao dịch, mạng Bitcoin với giới hạn khối 1MB bắt đầu đối mặt với tình trạng tắc nghẽn; từ năm 2015, cộng đồng Bitcoin đã có sự khác biệt về vấn đề mở rộng, một bên ủng hộ việc mở rộng khối, bên kia ủng hộ việc sử dụng giải pháp Segwit để tối ưu hóa cấu trúc chuỗi chính. Vào ngày 1 tháng 8 năm 2017, bên ủng hộ mở rộng đã tự phát triển hệ thống khách hàng 8MB, dẫn đến lần phân tách cứng lớn đầu tiên trong lịch sử Bitcoin, ra đời đồng tiền mới BCH.

Mạng Ethereum cũng chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để đảm bảo tính bảo mật và phi tập trung của mạng. Mặc dù Ethereum không giới hạn kích thước khối như Bitcoin, mà đặt giới hạn cho phí nhiên liệu có thể chứa trong một khối duy nhất, nhưng mục tiêu đều nhằm đạt được sự đồng thuận không cần tin cậy và đảm bảo sự phân bố rộng rãi của các nút.

Từ CryptoKitties vào năm 2017, mùa hè DeFi cho đến sự trỗi dậy của các ứng dụng trên chuỗi như GameFi và NFT, nhu cầu về thông lượng của thị trường ngày càng tăng, nhưng Ethereum vẫn chỉ có thể xử lý từ 15-45 giao dịch mỗi giây. Điều này dẫn đến chi phí giao dịch tăng, thời gian thanh toán kéo dài, phần lớn các DApps khó có thể chịu đựng được chi phí hoạt động, toàn bộ mạng lưới trở nên chậm chạp và đắt đỏ, vấn đề mở rộng blockchain cần được giải quyết khẩn cấp. Giải pháp mở rộng lý tưởng là: nâng cao tốc độ giao dịch và thông lượng của mạng lưới blockchain càng nhiều càng tốt mà không hy sinh tính phi tập trung và an toàn.

2. Các loại giải pháp mở rộng

Chúng tôi phân loại các phương án mở rộng thành hai loại lớn là mở rộng trên chuỗi và mở rộng off-chain dựa trên tiêu chí "liệu có thay đổi một lớp mạng chính hay không".

2.1 Mở rộng trên chuỗi

Khái niệm cốt lõi: Giải pháp đạt được hiệu ứng mở rộng bằng cách thay đổi một lớp giao thức mạng chính, giải pháp chính hiện nay là phân đoạn.

Mở rộng trên chuỗi có nhiều phương án, bài viết này không mở rộng, chỉ liệt kê ngắn gọn hai loại:

  • Giải pháp một là mở rộng không gian khối, tức là tăng số lượng giao dịch được đóng gói trong mỗi khối, nhưng điều này sẽ làm tăng yêu cầu đối với thiết bị nút hiệu suất cao, tăng ngưỡng gia nhập nút, giảm mức độ "phi tập trung".

  • Giải pháp thứ hai là phân đoạn, chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, không còn là mỗi nút tham gia vào tất cả việc ghi sổ, mà là do các phân đoạn khác nhau tức là các nút khác nhau chịu trách nhiệm ghi sổ khác nhau, tính toán song song có thể xử lý nhiều giao dịch cùng lúc; điều này có thể giảm áp lực tính toán của các nút và mức độ gia nhập, nâng cao tốc độ xử lý giao dịch và mức độ phi tập trung; nhưng điều này có nghĩa là sức mạnh tính toán toàn mạng sẽ bị phân tán, sẽ giảm "độ an toàn" của toàn bộ mạng.

Việc thay đổi mã của giao thức mạng chính có thể dẫn đến những tác động tiêu cực khó lường, vì bất kỳ lỗ hổng bảo mật nào nhỏ nhất ở tầng dưới cũng sẽ đe dọa nghiêm trọng đến sự an toàn của toàn bộ mạng, mạng có thể bị buộc phải phân tách hoặc ngừng sửa chữa nâng cấp.

2.2 off-chain mở rộng

Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính một lớp hiện tại.

Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:

  • Layer2: Mạng lớp hai được xây dựng trên chuỗi chính, bao gồm State Channels, Plasma, Rollups, v.v.
  • Các giải pháp khác: Sidechains, Validium, v.v.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3. Giải pháp mở rộng off-chain

Kênh trạng thái 3.1

3.1.1 Tóm tắt

Kênh trạng thái quy định rằng người dùng chỉ cần tương tác với mạng chính khi mở, đóng hoặc giải quyết tranh chấp kênh, đặt các tương tác giữa người dùng ở độ sâu, nhằm giảm thời gian và chi phí giao dịch, đồng thời đạt được số lần giao dịch không bị hạn chế.

Kênh trạng thái là một giao thức P2P đơn giản, phù hợp cho "các ứng dụng dựa trên lượt", chẳng hạn như trò chơi cờ vua hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi một hợp đồng thông minh đa ký hoạt động trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác minh các cập nhật trạng thái và phân xử các tranh chấp giữa các bên tham gia. Sau khi triển khai hợp đồng trên mạng, các bên tham gia gửi tiền và khóa lại, sau khi cả hai bên ký xác nhận, kênh sẽ chính thức được mở. Kênh cho phép các bên tham gia thực hiện các giao dịch miễn phí không giới hạn số lần off-chain ( miễn là giá trị chuyển nhượng ròng không vượt quá tổng số tiền đã gửi ). Các bên tham gia lần lượt gửi các cập nhật trạng thái cho nhau, chờ đợi đối phương ký xác nhận. Khi đối phương ký xác nhận, cập nhật trạng thái đó được coi là hoàn thành. Trong tình huống bình thường, các cập nhật trạng thái mà cả hai bên đồng ý sẽ không được tải lên mạng chính, chỉ khi có tranh chấp hoặc đóng kênh thì mới phụ thuộc vào mạng chính để xác nhận. Khi cần đóng kênh, bất kỳ bên tham gia nào cũng có thể đưa ra yêu cầu giao dịch trên mạng chính, nếu nhận được sự chấp thuận ký xác nhận toàn bộ, thì sẽ được thực hiện ngay trên chuỗi; nếu các bên tham gia khác không ký chấp thuận, thì tất cả mọi người phải chờ đợi "thời gian thách thức" kết thúc mới có thể nhận được số tiền còn lại.

Tóm lại, giải pháp kênh trạng thái có thể giảm đáng kể khối lượng tính toán của mạng chính, nâng cao tốc độ giao dịch và giảm chi phí giao dịch.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.1.2 Thời gian

  • 2015/02, Joseph Poon và Thaddeus Dryja phát hành bản nháp whitepaper cho mạng Lightning.
  • 2015/11, Jeff Coleman lần đầu tiên hệ thống hóa khái niệm State Channel, đề xuất kênh thanh toán Bitcoin là một trường hợp con của State Channel.
  • 2016/01, Joseph Poon và Thaddeus Dryja chính thức công bố tài liệu trắng "Mạng lưới Bitcoin Lightning: Thanh toán tức thì mở rộng off-chain" đề xuất giải pháp mở rộng cho mạng lưới Bitcoin Payment Channel( kênh thanh toán), giải pháp này chỉ được sử dụng để xử lý các giao dịch thanh toán trên mạng lưới Bitcoin.
  • Tháng 11 năm 2017, quy chuẩn thiết kế State Channel đầu tiên dựa trên khung Payment Channel có tên là Sprites được đề xuất.
  • 2018/06, Counterfactual đã đưa ra thiết kế Kênh Trạng thái Tổng quát chi tiết, đây là thiết kế đầu tiên hoàn toàn liên quan đến kênh trạng thái.
  • 2018/10, bài viết Generalised State Channel Networks đã đề xuất khái niệm State Channel Networks và Virtual Channels.
  • 2019/02, khái niệm kênh trạng thái được mở rộng thành N-Party Channels, Nitro là giao thức đầu tiên được xây dựng dựa trên ý tưởng đó.
  • 2019/10, Pisa đã mở rộng khái niệm Watchtowers để giải quyết vấn đề cần thiết phải trực tuyến liên tục của tất cả các bên tham gia.
  • 2020/03, Hydra đã đề xuất Kênh Isomorphic Nhanh.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật

Quy trình làm việc chung của kênh trạng thái như sau:

  1. Alice và Bob thông qua việc gửi tiền từ EOA cá nhân vào địa chỉ hợp đồng trên chuỗi, những khoản tiền này được khóa trong hợp đồng cho đến khi kênh đóng lại mới trả lại cho người dùng; sau khi hai bên ký xác nhận, kênh trạng thái giữa hai người chính thức được mở.

  2. Alice và Bob có thể thực hiện các giao dịch không giới hạn số lần trên off-chain, các bên tham gia giao tiếp với nhau thông qua các tin nhắn được ký mã hóa ( thay vì giao tiếp với mạng blockchain ). Cả hai bên đều cần ký mỗi giao dịch để ngăn chặn hành vi double spending. Thông qua những tin nhắn này, họ đề xuất cập nhật trạng thái tài khoản của mình và chấp nhận các cập nhật trạng thái do đối phương đề xuất.

  3. Nếu Alice muốn đóng kênh kết thúc giao dịch với Bob, Alice cần gửi trạng thái cuối cùng của tài khoản mình cho hợp đồng, nếu Bob ký tên chấp thuận, hợp đồng sẽ giải phóng số tiền bị khóa trở lại cho người dùng tương ứng dựa trên trạng thái cuối cùng. Nếu Bob không phản hồi ký tên, hợp đồng sẽ giải phóng số tiền bị khóa trở lại cho người dùng tương ứng sau khi thời gian thách thức kết thúc.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện mở rộng off-chain

3.1.4 Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

  • Giao dịch ngay lập tức, độ sâu cao
  • Chi phí giao dịch thấp
  • Có thể thực hiện giao dịch riêng tư
  • Độ sâu được đảm bảo bởi blockchain cơ sở

Nhược điểm:

  • Cần khóa tiền
  • Không phù hợp cho giao dịch nhiều bên quy mô lớn
  • Các bên tham gia cần phải trực tuyến thường xuyên.
  • Một số cảnh bị hạn chế

3.1.5 Ứng dụng

Mạng lưới ánh sáng Bitcoin:

  • Tóm tắt: Mạng lưới Lightning là kênh thanh toán nhỏ trên mạng Bitcoin, quá trình phát triển công nghệ đã trải qua từ kênh thanh toán một chiều đến kênh thanh toán hai chiều và sau đó là mạng thanh toán nhiều người. Thông qua kênh thanh toán nhỏ off-chain, nhờ vào người trung gian tạo thành mạng giao dịch, có thể giải quyết vấn đề mở rộng mạng Bitcoin. Sử dụng quy trình tuân theo "Gửi tiền ( thiết lập kênh ) → giao dịch mạng Lightning ( cập nhật trạng thái kênh ) → hoàn tiền/giải quyết ( kết thúc kênh )"; lý thuyết có thể xử lý một triệu giao dịch mỗi giây.

  • Thời gian:

    • Tháng 2 năm 2015, phát hành bản nháp của tài liệu trắng
    • Phiên bản chính thức của sách trắng được phát hành vào tháng 1 năm 2016 và thành lập Lightning Labs
    • Ngày 15 tháng 3 năm 2018, phát hành phiên bản mainnet đầu tiên LND 0.4
    • Đầu năm 2021, công suất công cộng khoảng 40 triệu USD, khoảng 100.000 người dùng
    • Vào tháng 6 năm 2021, El Salvador đã chấp nhận Bitcoin là tiền tệ hợp pháp, vào tháng 9 phát hành ví Chivo dựa trên mạng lưới Lightning.
    • Năm 2022, 26 nền tảng giao dịch tiền điện tử đã tuyên bố hỗ trợ mạng lưới Lightning.
    • Tháng 10 năm 2022, Lightning Labs phát hành phiên bản alpha của giao thức Taro, trong tương lai sẽ được sử dụng để đúc, gửi và nhận tài sản trên mạng Bitcoin.
    • Ngày 23 tháng 11 năm 2022, mạng lưới Lightning có 76.236 kênh thanh toán, quỹ kênh 5049 BTC(81.8 triệu USD)
  • Phát triển sinh thái: Hệ sinh thái mạng Lightning từ dưới lên bao gồm: mạng BTC nền tảng, giải pháp cơ sở hạ tầng cốt lõi (, dịch vụ nút và thanh khoản ), và nhiều DApps khác nhau. Tính đến tháng 11 năm 2022, các DApps dựa trên mạng Lightning đã vượt quá 20 loại và hơn 100 ứng dụng, chủ yếu bao gồm thanh toán, ví, quản lý nút, tiện ích mở rộng trình duyệt, podcast và phát trực tuyến.

Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn chữ: Phân tích toàn diện về mở rộng off-chain

Mạng lưới sét Ethereum:

  • Tóm tắt: Mạng lưới sét là một kênh thanh toán nhỏ dựa trên Ethereum, tương tự như mạng lưới sét, thông qua việc thiết lập kênh trạng thái để mở rộng giao dịch trên chuỗi, với mục đích đạt được thanh toán token ERC20 gần như ngay lập tức, chi phí thấp và có thể mở rộng.

  • Thời gian:

    • Thành lập vào năm 2017, người sáng lập Heiko Hees từng là nhà phát triển cốt lõi của Ethereum.
    • Ngày 17 tháng 10 năm 2017, ICO đã huy động được hơn 30 triệu đô la Mỹ
    • Raiden Light Client đầu tiên - Alderaan đã ra mắt trên mạng chính Ethereum vào tháng 5 năm 2020
    • Cuối năm 2021, nhiều sàn giao dịch đã hủy niêm yết $RDN
  • Hiện tại chưa được áp dụng rộng rãi, lý do bao gồm:

    1. Sử dụng ngưỡng quá cao: Khi phí Gas của Ethereum quá cao, chi phí mở kênh quá cao
    2. Công nghệ mở rộng tiên tiến hơn xuất hiện: Các giải pháp mở rộng tốt hơn như Rollup khiến trường hợp sử dụng Raiden Network bị hạn chế.
  • Phát triển sinh thái: Hiện tại, sự phát triển của hệ sinh thái diễn ra chậm, đội ngũ đang cải tạo để nó hoạt động trên mạng Ethereum Layer2 Rollup, nhằm giảm thêm chi phí Gas khi tạo State Channel. Vào tháng 5 năm 2022, đã công bố ra mắt trên Arbitrum, trở thành L2 hoạt động trên L2. Trong tương lai, sẽ chuyển đổi tập trung vào Rollups, như một giải pháp bổ sung cùng tồn tại với Rollups.

Celer Network:

  • Tóm tắt: Celer Network về cơ bản là một mạng lưới ánh sáng được tăng cường bởi lớp khuyến khích ( token $CELR), có thể xây dựng các DApps blockchain tương tác tần suất cao nhanh chóng, dễ sử dụng, chi phí thấp và an toàn thông qua công nghệ mở rộng off-chain và mô hình kinh tế khuyến khích, chẳng hạn như điện tử
BTC1.33%
Xem bản gốc
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
  • Phần thưởng
  • 6
  • Chia sẻ
Bình luận
0/400
MemecoinTradervip
· 3giờ trước
chạy phân tích tâm lý trên câu chuyện l2 này... tín hiệu tăng giá được phát hiện nhưng alpha thực sự nằm ở việc sản xuất sự đồng thuận rn
Xem bản gốcTrả lời0
Fren_Not_Foodvip
· 3giờ trước
Tam giác không thể, tsk tsk tsk
Xem bản gốcTrả lời0
ChainMaskedRidervip
· 3giờ trước
Ai, Bộ ba tàn ác bị nói chán rồi nhỉ.
Xem bản gốcTrả lời0
AirdropLickervip
· 3giờ trước
Không đầu tư được thì đi nhảy lầu!
Xem bản gốcTrả lời0
RektButStillHerevip
· 3giờ trước
Tam giác quanh nửa ngày còn không bằng nói về tps
Xem bản gốcTrả lời0
BottomMisservip
· 3giờ trước
Phe! Ba lựa chọn hai kinh điển.
Xem bản gốcTrả lời0
Giao dịch tiền điện tử mọi lúc mọi nơi
qrCode
Quét để tải xuống ứng dụng Gate
Cộng đồng
Tiếng Việt
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)