Продвижение масштабируемости блокчейна на новый уровень (Taking Blockchain Scalability to the Next Layer)

В одном из наших недавних сообщений в блоге говорилось о масштабируемости блокчейна и о том, как блокчейны пытаются масштабироваться на уровне 1. Мы пришли к выводу (и если вы не читали наш технический документ, это спойлер), что Layer-1 не масштабируется.

Он не масштабируется, потому что вы не можете поддерживать децентрализацию и масштабирование. Отказ от децентрализации ради масштабируемости - это не вариант, потому что это уникальное ценностное предложение блокчейна.

К счастью, мы не ограничиваемся только базовым слоем. Неудивительно, что, когда Сальвадор объявил, что сделает Биткоин законным платежным средством, большинство компаний, которые начали принимать его к оплате, сделали это через электронный кошелек. Молния = Уровень-2 для Биткоина.

Конечно, в связи с растущим спросом на трафик в Ethereum, подпитываемым NFT, мы также стали свидетелями появления Layer-2 для Ethereum, таких как Polygon, Optimism и Arbitrum. Но давайте сделаем шаг назад.

Что такое Layer-2?

Уровни уровня 2 (L2s) описывают масштабируемые решения, которые снимают транзакционный вес с основной цепочки блокчейна. Они позволяют основной цепочке переложить большую часть своего спроса на соседнюю архитектуру.

Поскольку мы называем основную цепочку Слоем-1, каждый слой, построенный сверху, следовательно, является Слоем-2.

Перегружая трафик на другой уровень, L2s помогают блокчейнам масштабироваться для удовлетворения спроса, поддержания низких сборов и разумной нагрузки на основную цепочку.

Вместо того, чтобы сталкиваться с перегрузкой из-за того, что все пытаются совершать транзакции на уровне 1, как только будут установлены уровни Уровня 2, пользователи будут переходить на уровень 1 только для начала / завершения транзакционных отношений и для урегулирования споров.

Какие существуют решения уровня 2?

Их существует большое разнообразие, в зависимости от того, на какую экосистему вы смотрите. Наиболее актуальными решениями для масштабирования L2 в наши дни являются:

Плазменная цепь

Государственные каналы

Платежные каналы и сеть Lightning

Боковые цепи

Свертки

Плазменная цепь

Вы еще не слышали об этом? Некоторые отнесли бы их к сайдчейнам, но поскольку плазменные цепочки имеют другую настройку, чем сайдчейны, которая ограничивает полезность для максимальной безопасности, мы рассматриваем их отдельно.

OmiseGo был одним из первых крупных проектов, внедривших его для решения проблемы масштабируемости. Как сеть, ориентированная в первую очередь на упрощение платежей, Plasma была логичным выбором.

Но что вообще делает Плазменная цепь?

Впервые предложенные Джозефом Пуном и Виталиком Бутериным в 2017 году, плазменные цепочки представляют собой отдельные блокчейны, привязанные к основной цепочке. Существует не только одна реализация; их можно лучше понять как фреймворк.

Вместо цепочек плазмы мы часто также используем термин дочерние цепочки, поскольку они имеют отношения "родитель-потомок" с цепочкой, к которой они привязаны. Теоретически можно создать неограниченное количество плазменных цепей, наложенных друг на друга, что приводит к древовидной структуре. В этом случае основная цепочка называется корневой цепочкой, и существуют различные пары родитель-потомок.

Каждая дочерняя цепочка предназначена для работы особым образом, удовлетворяя различные потребности. Они сосуществуют и действуют независимо. Каждая дочерняя цепочка имеет свой собственный механизм проверки блоков и реализацию, защищенную от мошенничества, чтобы гарантировать, что обрабатываемые ею данные являются действительными и что ни о каких мошеннических транзакциях не сообщается корневой цепочке.

Доказательства мошенничества: Они используют интерактивный протокол вывода средств, чтобы выводить средства при необходимости. Выходящая сторона должна подтвердить свой вывод через режим UTXPO и запросить вывод средств. Пока вывод средств находится на рассмотрении, участники сети могут представить обязательные доказательства того, что средства действительно являются выходящими сторонами. Если доказательство неверно, транзакция рассматривается как мошенничество и аннулируется.

Преимущества реализации plasma chain заключаются в том, что они обеспечивают высокий уровень пропускной способности, снижают транзакционные издержки и являются отличным способом облегчения транзакций между произвольными пользователями.

Однако есть и несколько компромиссов, которые включают в себя то, что они поддерживают только простую логику, такую как свопы. Следовательно, они не являются решением для более сложных dApps. Самым большим недостатком с точки зрения пользователя, вероятно, является то, что снятие средств задерживается на несколько дней, чтобы другие могли оспорить действительность.

Тем не менее, Plasma уже используется в различных реализациях, таких как Plasma Cash (для хранения и передачи NFT) и Plasma debit, которые работают аналогично lightning hub, где каждый токен сам по себе является платежным каналом между пользователем и оператором сети.

Государственные каналы

Другим решением для масштабирования являются государственные каналы. Важно отметить, что блокчейны, такие как Ethereum, являются блокчейнами с отслеживанием состояния, где каждый блок хранит информацию о состоянии цепочки.

Это отличается от того, как Биткойн и минимумы работают с использованием модели UTXO.

Эта информация занимает много места в памяти и часто даже не имеет отношения к текущим транзакциям. Государственные каналы открывают двусторонний путь между участвующими сторонами для общения и совершения сделок. Каждый участник подписывается своими закрытыми ключами, чтобы убедиться, что транзакции действительны.

Эти каналы являются автономными и частными. Только участники в них знают, что они существуют. Поскольку транзакции не должны транслироваться в основную цепочку, все расчеты осуществляются практически мгновенно и конфиденциально.

Каналы открыты только до тех пор, пока этого хотят участники. После закрытия история транзакций загружается в цепочку, и их результат становится частью основной цепочки.

Государственный канал на практике:

Алиса блокирует часть состояния, отправляя деньги на контракт с несколькими подписями

Она подписывает свою сделку, когда покупает что-то у Боба. Она делает копию подписи для последующего использования.

Теперь Боб покупает что-то у Алисы и отправляет ей транзакцию.

Каждая транзакция содержит одноразовый номер, который сообщает порядок транзакций смарт-контракту, в котором хранятся деньги.

Это повторяется пару раз, пока оба не решат, что с них хватит.

Они закрывают канал, отправляя свой окончательный баланс в основную цепочку.

Уменьшая объем информации, которую необходимо записать в основную цепочку, каналы состояний также помогают снизить вычислительную нагрузку на узлы.

Как следует из их названия, государственные каналы могут поддерживать не только платежи, но и общие обновления состояния. Чтобы привести возможный пример, если вы думаете о голосовании в DAOs, вместо того, чтобы все голосовали в основной цепочке (что в Ethereum только по соображениям стоимости было бы не очень хорошей идеей, не говоря уже о сетевом трафике, который это вызовет), участники могли бы подать свой голос через государственный канал, и только затем конечный результат записывается в цепочке.

Для пользователей очень очевидным преимуществом является то, что вместо того, чтобы платить за 10 транзакций, они платят только 2 при использовании государственных каналов, и они достигают мгновенной завершенности. Больше не нужно ждать, пока транзакция будет считаться окончательной.

Однако государственные каналы требуют 100%-ной доступности от участников. Вот почему они лучше всего работают с определенным набором участников.

Платежные каналы

Вы когда-нибудь пользовались кошельком Bitcoin Lightning?

Если ответ "да", значит, вы использовали платежные каналы, возможно, даже не подозревая об этом. А если нет, то после прочтения этой статьи вы, по крайней мере, будете знать, что это такое и как они работают.

Платежные каналы работают аналогично вышеупомянутым каналам состояния, но не ограничиваются цепочками с сохранением состояния. Lightning network является наиболее известной и широко используемой реализацией платежных каналов для обеспечения масштабируемости с более чем 86 000 открытыми каналами. Поэтому мы будем использовать его для объяснения.

Пользователи блокируют свои средства в платежном канале, а затем начинают совершать транзакции друг с другом вне сети, а не внутри сети, что позволяет экономить затраты и получать мгновенное подтверждение.

Теперь вы можете задаться вопросом, неужели не все хотят открыть свой собственный канал?

И это правда. Это своего рода технический процесс, который требует, чтобы вы запустили узел lightning, а затем подключились к другому узлу, чтобы открыть канал. Любой, кто управляет каналом, также должен добавить к нему биткойн, чтобы можно было потратить выходные данные.

Это требует некоторого обдумывания и пока не является чем-то одним щелчком мыши.

К счастью, не всем приходится использовать молниеносный канал, соединяющийся с тем, с кем они хотят напрямую совершать сделки. Вместо этого lightning network использует хэшированные контракты с временной блокировкой, которые позволяют направлять средства по каналам без того, чтобы оператор воронки знал, кто откуда и кому совершает транзакции.

Подробное объяснение того, как работают эти контракты, см. в разделе 👇

Благодаря HTLCs, а также различным частным лицам и другим организациям, управляющим каналами lightning, не всем нужно открывать один из них, чтобы начать работу. Если бы вы захотели, вы даже могли бы получить биткойн непосредственно на кошелек lightning с бирж, которые его поддерживают.

Однако lightning network, как и многие другие протоколы в этой отрасли, все еще находится в стадии разработки. Существует увлеченная толпа разработчиков, постоянно выпускающих обновления для наиболее широко используемой реализации (c-lightning). Это еще не идеально.

Одним из недостатков lightning в его нынешнем состоянии является то, что он пока не может поддерживать крупные транзакции. Это связано с тем, что каждый канал lightning должен быть дополнен его оператором ликвидностью (биткойнами). Стоимость, заблокированная в каналах, увеличивается, но любому киту, вероятно, все равно будет трудно перевести свои средства из пункта А в пункт Б. 🐋

кит = инвестор со значительными активами.

Тем не менее, у Lightning в Биткойне есть еще больший недостаток.

А как насчет шахтеров?

Майнеры защищают сеть биткойн, предоставляя хешрейт. Чем выше хешрейт, тем больший хешрейт должен будет обеспечить любой объект, желающий атаковать сеть. До сих пор биткойн не видел ни одной 51%-ной атаки, что рассматривается как доказательство их неэкономичности на данный момент.

Но сеть Lightning растет. Чем больше людей начинают использовать lightning, тем меньше трафика происходит в основной сети. Единственными транзакциями, которые происходят в основной цепочке, могут быть открытие и закрытие каналов и, возможно, обмены, перемещающие средства.

На первый взгляд это кажется замечательным, потому что это означало бы, что сеть может поддерживать желаемое массовое внедрение.

Но что, если в основной цепочке больше не хватает транзакций?

Пустые блоки не являются эффективным использованием вычислительной мощности. Многие уже утверждают, что Биткойн расточителен, и если бы действительно дошло до того, что большинство блоков были довольно пустыми, мы бы сказали, что так оно и есть.

Однако это не единственная проблема.

В настоящее время майнеры добывают за вознаграждение за блок. Возможно, найдется несколько благотворительных майнеров, которые делают это для защиты сети, но в конечном счете самая большая мотивация - заработать биткойн.

Это не будет длиться вечно.

В конце концов, награды за блок закончатся.

Что тогда обеспечит безопасность сети?

Воображать.

Вознаграждение за блок равно нулю.

Все совершают сделки на Молнии.

Будет ли небольшая плата, которую люди платят за открытие и закрытие каналов, а также за случайную передачу по цепочке, достаточной для обеспечения безопасности сети? Будут ли шахтеры готовы работать ради этого?

Вот почему у Минимумов есть Максимумы.

Мы заменяем основанную на плате безопасность уровня 1 на совместную, совместную сеть узлов. Все узлы вместе обеспечивают безопасность сети — каждый в отдельности, внося лишь небольшое количество доказательств работы.

На вершине этого находится Maxima, защищенный от цензуры информационный слой, который позволяет пользователям передавать любые данные, которые им нравятся. Это создает уровень связи, который может использовать любой уровень-2.

И даже пользователи, которые не используют Layer-2, которые просто хотят отправлять сообщения или файлы через Maxima, все равно защищают базовую сеть, предоставляя небольшое подтверждение работы.

Minima поддерживает масштабируемые решения, такие как каналы состояний, молниеносная сеть, боковые цепочки и цепочки состояний. Мы также создаем наш собственный слой-2 под названием Omnia.

Это открывает потенциально неограниченное количество транзакций в секунду без ущерба для децентрализации.присоединяйтесь к нам в Discord.

на данный момент кол-во нод превышает 132 000 установленных узлов.