La vision future de la blockchain est la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité. Cependant, la blockchain ne peut généralement réaliser que deux de ces trois objectifs, ce qui est connu sous le nom de problème du triangle impossible de la blockchain. Depuis des années, les gens explorent comment améliorer le débit et la vitesse des transactions de la blockchain tout en garantissant la décentralisation et la sécurité, c'est-à-dire résoudre le problème de l'évolutivité.
Définition de la décentralisation, de la sécurité et de l'évolutivité de la blockchain:
Décentralisation : tout le monde peut devenir un nœud participant à la production et à la validation du système blockchain, plus il y a de nœuds, plus le degré de décentralisation est élevé.
Sécurité : Plus le coût pour obtenir le contrôle d'un système blockchain est élevé, plus la sécurité est élevée.
Scalabilité: la capacité de la blockchain à traiter un grand nombre de transactions.
La première grande bifurcation du réseau Bitcoin provient de problèmes d'extensibilité. Le réseau Ethereum a également choisi de sacrifier une partie de l'extensibilité pour garantir la sécurité et la décentralisation du réseau. Depuis 2017, la demande du marché pour la capacité de traitement a augmenté, mais Ethereum ne peut traiter que 15 à 45 transactions par seconde, ce qui entraîne une augmentation des coûts de transaction et un allongement des délais de règlement. La solution idéale d'extensibilité est d'augmenter la vitesse des transactions et la capacité de traitement du réseau blockchain, sans sacrifier la décentralisation et la sécurité.
2. Catégories des solutions d'extension
Selon le critère "si cela change une couche de la chaîne principale", les solutions d'extensibilité peuvent être divisées en deux grandes catégories : extensibilité on-chain et extensibilité off-chain.
2.1 extension on-chain
Concept clé : solution visant à augmenter la capacité en modifiant un niveau du protocole de la chaîne principale, la solution principale étant le sharding.
Principale solution:
Élargir l'espace des blocs : augmenter le nombre de transactions packagées dans chaque bloc, mais cela réduira le degré de décentralisation.
Sharding : Diviser le grand livre de la blockchain en plusieurs parties, chaque nœud étant responsable de la comptabilité de différentes parties, ce qui peut améliorer la vitesse de traitement des transactions, mais réduit la sécurité de l'ensemble du réseau.
Changer un protocole de couche principale peut avoir des effets négatifs imprévisibles, menaçant la sécurité de l'ensemble du réseau.
2.2 off-chain extension
Concept clé : solution d'extension qui ne modifie pas le protocole principal de la couche 1 existante.
Peut être divisé en Layer 2 et d'autres solutions :
Layer 2: un réseau de deuxième couche construit sur la chaîne principale
Autres solutions : comme les sidechains, etc.
3. Solution d'extension off-chain
3.1 Canaux d'État
3.1.1 Résumé
Les canaux d'état stipulent que les utilisateurs n'ont besoin d'interagir avec la chaîne principale que lors de l'ouverture, de la fermeture ou de la résolution des litiges. Les interactions entre utilisateurs se déroulent off-chain afin de réduire le temps et les coûts des transactions, permettant ainsi un nombre illimité de transactions.
Les canaux d'état sont des protocoles P2P simples, adaptés aux applications basées sur des tours. Chaque canal est géré par un contrat intelligent multi-signature fonctionnant sur la blockchain principale, ce contrat contrôle les actifs déposés dans le canal, vérifie les mises à jour d'état et arbitre les litiges entre les participants.
3.1.2 Ligne du temps
2015/02 : Joseph Poon et Thaddeus Dryja publient un projet de livre blanc sur le réseau Lightning
2015/11 : Jeff Coleman a d'abord résumé systématiquement le concept de State Channel
2016/01 : Publication officielle du livre blanc sur le réseau Lightning de Bitcoin
2017/11 : La première spécification de conception des State Channels, Sprites, est proposée.
2018/06 : Counterfactual a proposé un design détaillé des Generalized State Channels
2018/10 : Les concepts de State Channel Networks et de Virtual Channels ont été proposés
2019/02 : Le concept de N-Party Channels apparaît, Nitro est le premier protocole basé sur cette idée.
2019/10 : Pisa étend le concept de Watchtowers, résolvant le problème de la nécessité pour les participants d'être en ligne en permanence.
2020/03 : Hydra a proposé des Fast Isomorphic Channels
3.1.3 Principe technique
Flux de travail des canaux d'état :
L'utilisateur dépose des fonds dans le contrat on-chain, ouvre le canal.
Les utilisateurs effectuent des transactions off-chain et communiquent entre eux par des messages signés.
Lors de la fermeture du canal, soumettez l'état final au contrat.
S'il n'y a pas de litige, les fonds seront attribués en fonction de l'état final.
En cas de litige, entrer dans la période de contestation, arbitrage par le contrat
3.1.4 Avantages et inconvénients
Avantages :
Confirmation de transaction instantanée
Haute capacité de traitement
Faibles frais
Bonne confidentialité
Inconvénients :
Doit verrouiller des fonds
Délai de fermeture du canal
Difficile de supporter des applications complexes
Les utilisateurs doivent surveiller en ligne
3.1.5 Application
Principales applications:
Réseau Lightning de Bitcoin : réseau de canaux de paiement de petite taille
Celer Network : ajouter des canaux d'état à la couche d'incitation
3.1.6 Comparaison des applications
Réseau Lightning de Bitcoin:
Développement précoce, écosystème relativement mature
Seulement les paiements en BTC sont supportés
Réseau Lightning d'Ethereum:
Support des transferts ETH et ERC20
Développement lent, faible taux d'utilisation
Celer Network:
Support des scénarios d'application généraux
Augmenter les incitations par des jetons, le développement de l'écosystème est rapide.
3.2 Sidechains
3.2.1 Résumé
La sidechain est une forme de blockchain qui est apparue pour accélérer les transactions Bitcoin, permettant d'utiliser des contrats plus complexes ou d'améliorer le mécanisme de consensus. Les résultats des transactions de la sidechain seront finalement enregistrés sur la chaîne principale.
3.2.2 Chronologie
2012/01: Le concept de sidechain de Bitcoin est proposé pour la première fois
2014/10 : Publication du document sur les sidechains Bitcoin
2017/04: Mise en ligne du réseau de test POA
2017/10:Lancement de Matic Network
2017/12: Lancement du réseau principal POA Network
2018/01: Mise en ligne du réseau de test Skale
2018/10: lancement du testnet xDai Chain
2020/06: Lancement de Skale sur le réseau principal
2020/06: Lancement de la chaîne principale Matic PoS
2021/02: Le réseau principal Ronin de la sidechain Axie Infinity est opérationnel
2021/12: fusion de xDai Chain avec Gnosis Dao
2022/03: Le réseau POA a été intégré à la chaîne Gnosis
3.2.3 Principes techniques
Il existe principalement deux façons de communication entre la sidechain et la chaîne principale :
Ancrage bidirectionnel : les validateurs de la chaîne principale et de la chaîne latérale enregistrent mutuellement l'état de l'autre.
Ancrage non coordonné : les validateurs de sidechain surveillent la chaîne principale, la chaîne principale communique en introduisant des Certifiers.
Mécanisme de sidechain:
Chaîne latérale : La chaîne principale verrouille des actifs, la chaîne latérale génère des actifs équivalents.
Mainchain : destruction d'actifs sur la sidechain, déblocage d'actifs sur la mainchain
La sécurité des actifs de la chaîne latérale dépend du mécanisme de consensus de la chaîne latérale.
3.2.4 Avantages et inconvénients
Avantages :
Haute personnalisation
Prise en charge des contrats intelligents complexes
Permet une confirmation rapide des transactions
Inconvénients :
Degré de décentralisation relativement faible
La sécurité dépend des validateurs
Le délai de transfert bidirectionnel est relativement élevé
3.2.5 Application
Principales applications:
xDai Chain( maintenant Gnosis Chain) : une sidechain basée sur DAI
Polygon( ancien Matic Network) : agrégateur de solution d'évolutivité Ethereum
Ronin: chaîne latérale dédiée au jeu Axie Infinity
3.2.6 Comparaison des applications
xDai Chain:
Coût de transaction bas, vitesse rapide
Développement écologique général
Polygon:
Plusieurs solutions d'extensibilité
Le développement de l'écosystème est plutôt bon.
Ronin:
Conçu spécialement pour les jeux
A subi des événements de sécurité majeurs
3.3 Plasma
3.3.1 Résumé
Plasma est un cadre pour construire des Dapps évolutives, conçu pour réduire la confiance des utilisateurs envers les opérateurs de sidechain. Même si l'opérateur agit de manière malveillante, les actifs des utilisateurs peuvent être retirés en toute sécurité vers la chaîne principale.
3.3.2 Chronologie
2017/08: Publication du livre blanc Plasma
2018/01 : Proposition du Plasma MVP
2018/03 : Proposition de Plasma Cash
2018/06: Plasma Debit a été proposé
2018/11: Concept de Plasma Prime proposé
À partir de 2019 : la communauté Ethereum a commencé à explorer les Rollups
3.3.3 Principes techniques
Pensée clé de Plasma :
exécution off-chain : la majorité du travail est traité en dehors de la chaîne principale
Engagement d'état: confirmation de l'état de calcul hors chaîne sur le réseau principal via la racine Merkle
Mécanisme de retrait : les utilisateurs peuvent retirer en toute sécurité des fonds de la chaîne Plasma vers le réseau principal
Flux de travail:
L'utilisateur dépose des actifs dans le contrat de la chaîne principale
Effectuer des transactions sur la chaîne Plasma
L'opérateur soumet régulièrement la racine de l'état au réseau principal
L'utilisateur peut à tout moment soumettre une demande de retrait.
Après la période de défi, il est possible de retirer des actifs du contrat principal.
3.3.4 Avantages et inconvénients
Avantages :
Haute capacité de traitement
Faibles frais
Sécurité relativement élevée
Inconvénients :
Temps de retrait long
Les utilisateurs doivent surveiller l'état on-chain
Difficile de supporter des applications complexes
3.3.5 Application
Principales applications:
Plasma Group : transformation vers Optimism
OMG Network: a été reconfiguré en Boba Network
Polygon: Intégration de plusieurs solutions d'extension
3.3.6 Résumé
Plasma est une solution technique de transition, avec certains problèmes inhérents. La plupart des projets se tournent vers d'autres solutions d'extensibilité, telles que les Rollups, après avoir essayé.
3.4 Rollups
3.4.1 Résumé
L'idée principale des Rollups est de placer les calculs et le stockage d'état hors chaîne, ne mettant en chaîne que les engagements d'état et les données de transaction compressées. Les Rollups se divisent en deux types : Optimistic Rollups et ZK Rollups.
3.4.2 Principe technique
Fonctionnement des Rollups :
L'utilisateur envoie la transaction à Layer 2
L'agrégateur regroupe et exécute les transactions
Soumettre le lot de transactions et la racine d'état au contrat Layer 1
Vérification et mise à jour de l'état du contrat de Layer 1
Problème central des Rollups : comment garantir l'exactitude des lots de transactions téléchargés
Deux solutions :
Preuve de fraude → Optimistic Rollups
Preuve valide → ZK Rollups
3.4.3 Avantages et inconvénients
Avantages :
Hériter de la sécurité Layer 1
Haute capacité de traitement
Frais de transaction bas
Inconvénients :
Défis de disponibilité des données
Le temps de retrait est long ( Rollups optimistes )
Problèmes de compatibilité EVM ( ZK Rollups )
3.4.5 Optimistic Rollups
3.4.5.1 Résumé
Les Optimistic Rollups(OPRUs) s'appuient sur des preuves de fraude pour garantir la validité des exécutions off-chain. Par défaut, toutes les transactions sont considérées comme correctes, et la validation sur la chaîne principale n'est effectuée qu'en cas de litige.
3.4.5.2 Chronologie
2018/08 : Arbitrum a proposé de placer les transactions
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SandwichTrader
· Il y a 10h
Trop long, je ne regarde pas. Résume les points clés pour moi.
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FarmToRiches
· Il y a 10h
Il faut dire que sans route, c'est inutile.
Voir l'originalRépondre0
MetaverseLandlord
· Il y a 10h
Eh, cette question est encore en discussion, sans solution.
Voir l'originalRépondre0
SchrodingerProfit
· Il y a 10h
La carte est toujours en cours d'extension, c'est intéressant.
Analyse complète de l'extension off-chain : des State Channels aux ZK Rollups
Analyse approfondie de l'extension off-chain
1. La nécessité de l'expansion
La vision future de la blockchain est la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité. Cependant, la blockchain ne peut généralement réaliser que deux de ces trois objectifs, ce qui est connu sous le nom de problème du triangle impossible de la blockchain. Depuis des années, les gens explorent comment améliorer le débit et la vitesse des transactions de la blockchain tout en garantissant la décentralisation et la sécurité, c'est-à-dire résoudre le problème de l'évolutivité.
Définition de la décentralisation, de la sécurité et de l'évolutivité de la blockchain:
La première grande bifurcation du réseau Bitcoin provient de problèmes d'extensibilité. Le réseau Ethereum a également choisi de sacrifier une partie de l'extensibilité pour garantir la sécurité et la décentralisation du réseau. Depuis 2017, la demande du marché pour la capacité de traitement a augmenté, mais Ethereum ne peut traiter que 15 à 45 transactions par seconde, ce qui entraîne une augmentation des coûts de transaction et un allongement des délais de règlement. La solution idéale d'extensibilité est d'augmenter la vitesse des transactions et la capacité de traitement du réseau blockchain, sans sacrifier la décentralisation et la sécurité.
2. Catégories des solutions d'extension
Selon le critère "si cela change une couche de la chaîne principale", les solutions d'extensibilité peuvent être divisées en deux grandes catégories : extensibilité on-chain et extensibilité off-chain.
2.1 extension on-chain
Concept clé : solution visant à augmenter la capacité en modifiant un niveau du protocole de la chaîne principale, la solution principale étant le sharding.
Principale solution:
Changer un protocole de couche principale peut avoir des effets négatifs imprévisibles, menaçant la sécurité de l'ensemble du réseau.
2.2 off-chain extension
Concept clé : solution d'extension qui ne modifie pas le protocole principal de la couche 1 existante.
Peut être divisé en Layer 2 et d'autres solutions :
3. Solution d'extension off-chain
3.1 Canaux d'État
3.1.1 Résumé
Les canaux d'état stipulent que les utilisateurs n'ont besoin d'interagir avec la chaîne principale que lors de l'ouverture, de la fermeture ou de la résolution des litiges. Les interactions entre utilisateurs se déroulent off-chain afin de réduire le temps et les coûts des transactions, permettant ainsi un nombre illimité de transactions.
Les canaux d'état sont des protocoles P2P simples, adaptés aux applications basées sur des tours. Chaque canal est géré par un contrat intelligent multi-signature fonctionnant sur la blockchain principale, ce contrat contrôle les actifs déposés dans le canal, vérifie les mises à jour d'état et arbitre les litiges entre les participants.
3.1.2 Ligne du temps
3.1.3 Principe technique
Flux de travail des canaux d'état :
3.1.4 Avantages et inconvénients
Avantages :
Inconvénients :
3.1.5 Application
Principales applications:
3.1.6 Comparaison des applications
Réseau Lightning de Bitcoin:
Réseau Lightning d'Ethereum:
Celer Network:
3.2 Sidechains
3.2.1 Résumé
La sidechain est une forme de blockchain qui est apparue pour accélérer les transactions Bitcoin, permettant d'utiliser des contrats plus complexes ou d'améliorer le mécanisme de consensus. Les résultats des transactions de la sidechain seront finalement enregistrés sur la chaîne principale.
3.2.2 Chronologie
3.2.3 Principes techniques
Il existe principalement deux façons de communication entre la sidechain et la chaîne principale :
Mécanisme de sidechain: Chaîne latérale : La chaîne principale verrouille des actifs, la chaîne latérale génère des actifs équivalents. Mainchain : destruction d'actifs sur la sidechain, déblocage d'actifs sur la mainchain
La sécurité des actifs de la chaîne latérale dépend du mécanisme de consensus de la chaîne latérale.
3.2.4 Avantages et inconvénients
Avantages :
Inconvénients :
3.2.5 Application
Principales applications:
3.2.6 Comparaison des applications
xDai Chain:
Polygon:
Ronin:
3.3 Plasma
3.3.1 Résumé
Plasma est un cadre pour construire des Dapps évolutives, conçu pour réduire la confiance des utilisateurs envers les opérateurs de sidechain. Même si l'opérateur agit de manière malveillante, les actifs des utilisateurs peuvent être retirés en toute sécurité vers la chaîne principale.
3.3.2 Chronologie
3.3.3 Principes techniques
Pensée clé de Plasma :
Flux de travail:
3.3.4 Avantages et inconvénients
Avantages :
Inconvénients :
3.3.5 Application
Principales applications:
3.3.6 Résumé
Plasma est une solution technique de transition, avec certains problèmes inhérents. La plupart des projets se tournent vers d'autres solutions d'extensibilité, telles que les Rollups, après avoir essayé.
3.4 Rollups
3.4.1 Résumé
L'idée principale des Rollups est de placer les calculs et le stockage d'état hors chaîne, ne mettant en chaîne que les engagements d'état et les données de transaction compressées. Les Rollups se divisent en deux types : Optimistic Rollups et ZK Rollups.
3.4.2 Principe technique
Fonctionnement des Rollups :
Problème central des Rollups : comment garantir l'exactitude des lots de transactions téléchargés
Deux solutions :
3.4.3 Avantages et inconvénients
Avantages :
Inconvénients :
3.4.5 Optimistic Rollups
3.4.5.1 Résumé
Les Optimistic Rollups(OPRUs) s'appuient sur des preuves de fraude pour garantir la validité des exécutions off-chain. Par défaut, toutes les transactions sont considérées comme correctes, et la validation sur la chaîne principale n'est effectuée qu'en cas de litige.
3.4.5.2 Chronologie