A visão futura da blockchain é a descentralização, a segurança e a escalabilidade. Mas geralmente a blockchain só pode realizar duas dessas características, o que é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Ao longo dos anos, as pessoas têm explorado como melhorar a capacidade de processamento e a velocidade das transações da blockchain, garantindo ao mesmo tempo 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 da produção e validação do sistema de blockchain; quanto maior o número de nós, maior o grau de descentralização.
Segurança: quanto maior o custo para obter o controle do sistema de blockchain, maior a segurança.
Escalabilidade: a capacidade da blockchain de processar um grande número de transações.
O primeiro hard fork significativo da rede Bitcoin originou-se de problemas de escalabilidade. A rede Ethereum também optou por sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização da rede. A partir de 2017, a demanda de mercado por throughput aumentou constantemente, mas a Ethereum só consegue processar de 15 a 45 transações por segundo, levando ao aumento dos custos de transação e ao prolongamento do tempo de liquidação. A solução ideal de escalabilidade é: aumentar a velocidade e o throughput da rede blockchain sem sacrificar a descentralização e a segurança.
2. Tipos de soluções de escalabilidade
De acordo com o critério "se a camada principal da rede mudar", as soluções de escalabilidade podem ser divididas em duas grandes categorias: escalabilidade na cadeia e escalabilidade fora da cadeia.
2.1 expansão on-chain
Conceito central: solução que alcança o efeito de escalabilidade ao alterar um nível do protocolo da mainnet, sendo a principal solução a fragmentação.
Principal plano:
Ampliar o espaço do bloco: aumentar o número de transações empacotadas em cada bloco, mas isso reduzirá o nível de descentralização.
Fragmentação: dividir o livro razão da blockchain em várias partes, onde diferentes nós são responsáveis por diferentes registos, pode aumentar a velocidade de processamento de transações, mas pode reduzir a segurança de toda a rede.
Mudar um protocolo de camada principal da rede pode ter efeitos negativos imprevisíveis, ameaçando 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.
Pode ser dividido em Layer 2 e outras soluções:
Layer 2: rede de segunda camada construída sobre a cadeia principal
Outras soluções: como sidechains, etc.
3. Profundidade de expansão fora da cadeia
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 uma disputa a ser resolvida; as interações entre usuários são realizadas fora da cadeia, para reduzir o tempo e o custo das transações, permitindo que o número de transações não seja limitado.
Os canais de estado são protocolos P2P simples, adequados para aplicações baseadas em turnos. Cada canal é gerido por um contrato inteligente multi-assinatura que opera na mainnet, 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: Joseph Poon e Thaddeus Dryja publicaram o rascunho do white paper da Lightning Network
2015/11: Jeff Coleman fez um resumo sistemático do conceito de State Channel pela primeira vez
2016/01: O white paper da Lightning Network do Bitcoin foi oficialmente publicado
2017/11: Primeiro padrão de design de State Channel, Sprites, proposto
2018/06: Counterfactual apresentou um design detalhado de Canais de Estado Generalizados
2018/10: Conceitos de State Channel Networks e Virtual Channels propostos
2019/02: O conceito de Canais N-Party surgiu, o Nitro é o primeiro protocolo baseado nessa ideia.
2019/10: Pisa expandiu o conceito de Watchtowers, resolvendo o problema da necessidade de os participantes estarem sempre online.
O utilizador deposita fundos no contrato em cadeia, abrindo um canal.
Os usuários realizam transações fora da cadeia, comunicando-se entre si através de mensagens assinadas.
Ao fechar o canal, submeta o estado final ao contrato
Se não houver disputas, os fundos serão alocados com base no estado final.
Em caso de disputa, entrará no período de contestação, a arbitragem será feita pelo contrato.
3.1.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Confirmação de transação instantânea
Alta taxa de transferência
Baixas taxas de transação
Boa privacidade
Desvantagens:
É necessário bloquear fundos
Atraso no fechamento do canal
Difícil de suportar aplicações complexas
O usuário deve monitorar online
3.1.5 Aplicação
Principais aplicações:
Lightning Network do Bitcoin: Rede de canais de pagamento de baixo valor
Rede Relâmpago do Ethereum: solução de escalabilidade do Ethereum semelhante à rede relâmpago
Celer Network: Aumentar a rede de canais de estado da camada de incentivos.
3.1.6 Comparação de Aplicações
Rede Lightning do Bitcoin:
Desenvolvimento mais cedo, ecologia mais madura
Apenas suporta pagamentos em BTC
Rede Lightning do Ethereum:
Suporte para transferências ETH e ERC20
Desenvolvimento lento, baixa taxa de utilização
Celer Network:
Suporte a cenários de aplicação gerais
Aumento dos incentivos de tokens, desenvolvimento ecológico rápido
3.2 Sidechains
3.2.1 Resumo
A sidechain é uma forma de blockchain que surgiu para acelerar as transações de Bitcoin, podendo utilizar contratos mais complexos ou melhorar o mecanismo de consenso. Os resultados das transações na sidechain serão, em última análise, registados na mainchain.
3.2.2 Linha do tempo
2012/01: O conceito de sidechain do Bitcoin foi proposto pela primeira vez
2014/10: Publicação do artigo sobre sidechains do 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 teste Skale
2018/10: Lançamento da rede de testes xDai Chain
2020/06: Lançamento da mainnet Skale
2020/06:Lançamento da mainnet da Matic PoS Chain
2021/02: A rede principal Ronin da sidechain Axie Infinity está em funcionamento
2021/12: A cadeia xDai fundiu-se com o Gnosis Dao
2022/03: A POA Network foi incorporada à Gnosis Chain
3.2.3 Princípios técnicos
As cadeias laterais têm principalmente duas formas de comunicação com a cadeia principal:
Ancoragem bidirecional: os validadores da cadeia principal e da cadeia lateral registram mutuamente o estado um do outro
Ancoragem não coordenada: validadores de sidechain monitoram a mainchain, a mainchain comunica-se através da introdução de Certificadores
Mecanismo de cadeia lateral:
Cadeia lateral: a cadeia principal bloqueia ativos, a cadeia lateral gera ativos equivalentes.
Cadeia principal: destruição de ativos na cadeia lateral, desbloqueio de ativos na cadeia principal
A segurança dos ativos da cadeia lateral depende do mecanismo de consenso da cadeia lateral.
3.2.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Altamente personalizável
Suporte a contratos inteligentes complexos
Pode realizar confirmações de transação rápidas
Desvantagens:
grau de descentralização relativamente baixo
A segurança depende dos validadores
A latência de transferência bidirecional é alta
3.2.5 Aplicação
Principais aplicações:
xDai Chain( agora Gnosis Chain): uma sidechain baseada em DAI
Polygon( antes da Matic Network): agregador de soluções de escalabilidade do Ethereum
Ronin: cadeia lateral dedicada ao jogo Axie Infinity
3.2.6 Comparação de Aplicações
xDai Chain:
Custos de transação baixos, velocidade rápida
Desenvolvimento ecológico geral
Polygon:
Várias soluções de escalabilidade
O desenvolvimento ecológico é relativamente bom
Ronin:
Projetado para jogos
Já sofreu um grande incidente de segurança
3.3 Plasma
3.3.1 Resumo
Plasma é uma estrutura para construir Dapps escaláveis, destinada a reduzir a confiança dos usuários nos operadores de sidechain. Mesmo que os operadores ajam de forma maliciosa, os ativos dos usuários podem ser retirados com segurança da rede principal.
3.3.2 linha do tempo
2017/08: Publicação do white paper Plasma
2018/01: Proposta do Plasma MVP
2018/03: Plasma Cash proposto
2018/06: Plasma Debit proposto
2018/11: Proposta do conceito Plasma Prime
A partir de 2019: a comunidade Ethereum começou a explorar 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: confirmação do estado de cálculo fora da cadeia na mainnet através da Raiz de Merkle
Mecanismo de saída: os usuários podem retirar com segurança os fundos da cadeia Plasma para a mainnet.
Fluxo de trabalho:
O usuário deposita ativos no contrato da mainnet
Realizar transações na cadeia Plasma
O operador submete periodicamente a raiz de estado à rede principal
O utilizador pode solicitar a saída a qualquer momento.
Após o período de desafio, os ativos podem ser retirados do contrato da mainnet.
3.3.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Alta taxa de transferência
Baixas taxas de transação
Segurança relativamente alta
Desvantagens:
Tempo de saída longo
Os usuários devem monitorar o estado na cadeia
Difícil de suportar aplicações complexas
3.3.5 Aplicação
Principais aplicações:
Plasma Group: transformado em Optimism
OMG Network: transformado em Boba Network
Polygon: Integra várias soluções de escalabilidade
3.3.6 Resumo
Plasma é uma solução de transição tecnológica, que apresenta alguns problemas inerentes. A maioria dos projetos, após tentativas, recorre a outras soluções de escalabilidade, como Rollups.
3.4 Rollups
3.4.1 Resumo
A ideia central dos Rollups é colocar o cálculo e o armazenamento de estado fora da cadeia, apenas colocando o compromisso de estado e os dados de transação comprimidos na cadeia. Os Rollups dividem-se em Rollups Otimistas e Rollups ZK.
3.4.2 Princípios técnicos
Como funcionam os Rollups:
O usuário envia uma transação para a Layer 2
O Agregador empacota e executa a transação
Submeter o lote de transações e a raiz de estado ao contrato Layer 1
Validação de contrato Layer 1 e atualização de estado
Questão central dos Rollups: como garantir a correção dos lotes de transações enviados
Duas soluções:
Prova de Fraude → Rollups Otimistas
Prova válida → ZK Rollups
3.4.3 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Herança da segurança Layer 1
Alta taxa de transferência
Taxas baixas
Desvantagens:
Desafios de disponibilidade de dados
O tempo de retirada é longo ( Rollups Otimistas )
Problemas de compatibilidade EVM ( ZK Rollups )
3.4.5 Rollups Otimistas
3.4.5.1 Resumo
Optimistic Rollups(OPRUs)dependem de provas de fraude para garantir a correção da execução fora da cadeia. Por padrão, todas as transações são consideradas corretas, e a verificação na cadeia principal é feita apenas em caso de disputas.
3.4.5.2 Linha do tempo
2018/08: Arbitrum propôs colocar as transações fora da cadeia
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SandwichTrader
· 18h atrás
Muito longo, não posso ler. O Gui, resume os pontos principais.
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FarmToRiches
· 18h atrás
Há quem diga que o road sem correr é inútil.
Ver originalResponder0
MetaverseLandlord
· 18h atrás
Eh, esta questão ainda está em discussão. Sem solução.
Fora da cadeia expansão completa: de State Channels a ZK Rollups
Fora da cadeia expansão Profundidade análise
1. A necessidade de escalabilidade
A visão futura da blockchain é a descentralização, a segurança e a escalabilidade. Mas geralmente a blockchain só pode realizar duas dessas características, o que é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Ao longo dos anos, as pessoas têm explorado como melhorar a capacidade de processamento e a velocidade das transações da blockchain, garantindo ao mesmo tempo a descentralização e a segurança, ou seja, resolver o problema da escalabilidade.
Definição de descentralização, segurança e escalabilidade da blockchain:
O primeiro hard fork significativo da rede Bitcoin originou-se de problemas de escalabilidade. A rede Ethereum também optou por sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização da rede. A partir de 2017, a demanda de mercado por throughput aumentou constantemente, mas a Ethereum só consegue processar de 15 a 45 transações por segundo, levando ao aumento dos custos de transação e ao prolongamento do tempo de liquidação. A solução ideal de escalabilidade é: aumentar a velocidade e o throughput da rede blockchain sem sacrificar a descentralização e a segurança.
2. Tipos de soluções de escalabilidade
De acordo com o critério "se a camada principal da rede mudar", as soluções de escalabilidade podem ser divididas em duas grandes categorias: escalabilidade na cadeia e escalabilidade fora da cadeia.
2.1 expansão on-chain
Conceito central: solução que alcança o efeito de escalabilidade ao alterar um nível do protocolo da mainnet, sendo a principal solução a fragmentação.
Principal plano:
Mudar um protocolo de camada principal da rede pode ter efeitos negativos imprevisíveis, ameaçando 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.
Pode ser dividido em Layer 2 e outras soluções:
3. Profundidade de expansão fora da cadeia
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 uma disputa a ser resolvida; as interações entre usuários são realizadas fora da cadeia, para reduzir o tempo e o custo das transações, permitindo que o número de transações não seja limitado.
Os canais de estado são protocolos P2P simples, adequados para aplicações baseadas em turnos. Cada canal é gerido por um contrato inteligente multi-assinatura que opera na mainnet, 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 do canal de estado:
3.1.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
3.1.5 Aplicação
Principais aplicações:
3.1.6 Comparação de Aplicações
Rede Lightning do Bitcoin:
Rede Lightning do Ethereum:
Celer Network:
3.2 Sidechains
3.2.1 Resumo
A sidechain é uma forma de blockchain que surgiu para acelerar as transações de Bitcoin, podendo utilizar contratos mais complexos ou melhorar o mecanismo de consenso. Os resultados das transações na sidechain serão, em última análise, registados na mainchain.
3.2.2 Linha do tempo
3.2.3 Princípios técnicos
As cadeias laterais têm principalmente duas formas de comunicação com a cadeia principal:
Mecanismo de cadeia lateral: Cadeia lateral: a cadeia principal bloqueia ativos, a cadeia lateral gera ativos equivalentes. Cadeia principal: destruição de ativos na cadeia lateral, desbloqueio de ativos na cadeia principal
A segurança dos ativos da cadeia lateral depende do mecanismo de consenso da cadeia lateral.
3.2.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
3.2.5 Aplicação
Principais aplicações:
3.2.6 Comparação de Aplicações
xDai Chain:
Polygon:
Ronin:
3.3 Plasma
3.3.1 Resumo
Plasma é uma estrutura para construir Dapps escaláveis, destinada a reduzir a confiança dos usuários nos operadores de sidechain. Mesmo que os operadores ajam de forma maliciosa, os ativos dos usuários podem ser retirados com segurança da rede principal.
3.3.2 linha do tempo
3.3.3 Princípios Técnicos
Ideia central do Plasma:
Fluxo de trabalho:
3.3.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
3.3.5 Aplicação
Principais aplicações:
3.3.6 Resumo
Plasma é uma solução de transição tecnológica, que apresenta alguns problemas inerentes. A maioria dos projetos, após tentativas, recorre a outras soluções de escalabilidade, como Rollups.
3.4 Rollups
3.4.1 Resumo
A ideia central dos Rollups é colocar o cálculo e o armazenamento de estado fora da cadeia, apenas colocando o compromisso de estado e os dados de transação comprimidos na cadeia. Os Rollups dividem-se em Rollups Otimistas e Rollups ZK.
3.4.2 Princípios técnicos
Como funcionam os Rollups:
Questão central dos Rollups: como garantir a correção dos lotes de transações enviados
Duas soluções:
3.4.3 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
3.4.5 Rollups Otimistas
3.4.5.1 Resumo
Optimistic Rollups(OPRUs)dependem de provas de fraude para garantir a correção da execução fora da cadeia. Por padrão, todas as transações são consideradas corretas, e a verificação na cadeia principal é feita apenas em caso de disputas.
3.4.5.2 Linha do tempo