تحليل عميق لتوسيع خارج السلسلة: حلول مبتكرة لتحسين أداء البلوكتشين

خارج السلسلة توسيع العمق تحليل

المؤلفون: إيلاين شو، هيتي جيانغ، يونيو وانغ، والون لين، ييليو لين

1. ضرورة التوسع

مستقبل blockchain هو رؤية عظيمة: اللامركزية، والأمان، والقابلية للتوسع؛ لكن عادةً ما يمكن لـ blockchain تحقيق اثنين فقط من هذه المتطلبات، بينما يُعرف تحقيق هذه المتطلبات الثلاثة معًا بمشكلة مثلث مستحيل blockchain. على مر السنين، كان الناس يستكشفون كيفية حل هذه المشكلة، وكيفية تحسين معدل معالجة blockchain وسرعة المعاملات مع ضمان اللامركزية والأمان، أي حل مشكلة التوسع، وهو أحد الموضوعات الساخنة التي يتم مناقشتها في عملية تطوير blockchain الحالية.

دعنا نعرّف بشكل عام اللامركزية والأمان وقابلية التوسع في تقنية البلوك تشين:

  • اللامركزية: يمكن لأي شخص أن يصبح عقدة للمشاركة في إنتاج والتحقق من نظام blockchain، كلما زاد عدد العقد، زادت درجة اللامركزية، مما يضمن عدم سيطرة مجموعة صغيرة من المشاركين المركزيين على الشبكة.
  • الأمان: كلما زادت التكلفة اللازمة للحصول على السيطرة على نظام blockchain، زادت الأمان، وبالتالي يمكن أن تقاوم السلسلة هجمات نسبة أكبر من المشاركين.
  • قابلية التوسع: قدرة blockchain على معالجة عدد كبير من المعاملات.

كانت أول عملية انقسام صلبة كبيرة في شبكة البيتكوين ناتجة عن مشكلة التوسع. مع زيادة عدد مستخدمي البيتكوين وحجم المعاملات، بدأت شبكة البيتكوين التي حدها الأقصى 1 ميغابايت لكل كتلة تواجه مشكلة الازدحام؛ منذ عام 2015، كان هناك انقسام في مجتمع البيتكوين حول مشكلة التوسع، حيث كانت هناك جهة تدعم توسيع الكتل ممثلة بـ Bitcoin ABC، بينما كانت الجهة الأخرى التي تمثلها Bitcoin Core تدعم استخدام خطة Segwit لتحسين هيكل السلسلة الرئيسية. في 1 أغسطس 2017، بدأت Bitcoin ABC تشغيل نظام عميل تم تطويره ذاتيًا بسعة 8 ميغابايت، مما أدى إلى ظهور أول عملية انقسام صلبة كبيرة في تاريخ البيتكوين، ومن ثم ولدت عملة جديدة BCH.

وبالمثل، فإن شبكة إيثريوم أيضًا اختارت التضحية بجزء من القابلية للتوسع لضمان أمان الشبكة ولامركزيتها؛ على الرغم من أن شبكة إيثريوم لم تحدد حجم الكتلة كما فعلت شبكة بيتكوين للحد من حجم المعاملات، بل تحولت بشكل غير مباشر إلى وضع حد أعلى للرسوم الوقودية التي يمكن أن تستوعبها كتلة واحدة، إلا أن الهدف هو تحقيق توافق موثوق وضمان توزيع واسع للعقد. سواء تم إلغاء الحد أو زيادته، فإن ذلك سيؤدي إلى استبعاد العديد من العقد الصغيرة التي تفتقر إلى عرض النطاق الترددي والتخزين والقدرة الحاسوبية.

من CryptoKitties في عام 2017، صيف DeFi، إلى ظهور التطبيقات على السلسلة مثل GameFi وNFT، تزايدت الحاجة إلى السعة في السوق، ولكن حتى الإيثريوم القادر على التورينغ لا يمكنه معالجة أكثر من 15~45 معاملة في الثانية(TPS)، مما أدى إلى زيادة تكاليف المعاملات، ومدة التسوية، وأصبح تشغيل معظم Dapps غير ممكن بسبب تكلفة التشغيل، كما أن الشبكة بأكملها أصبحت بطيئة ومكلفة للمستخدمين، مما يجعل مشكلة توسيع البلوكشين بحاجة ماسة إلى الحل. الحل المثالي للتوسع هو: زيادة سرعة معاملات شبكة البلوكشين( وقت الانتهاء الأقصر) وسعة المعاملات( TPS) أعلى، دون التضحية باللامركزية والأمان.

تقرير بحثي شامل: تحليل كامل لتوسيع خارج السلسلة

2. أنواع خطط التوسيع

نحن نقوم بتصنيف خطط التوسع إلى فئتين رئيسيتين: التوسع على السلسلة والتوسع خارج السلسلة، وفقًا لمعيار "هل يتم تغيير طبقة الشبكة الرئيسية؟".

( 2.1 توسيع السلسلة

المفهوم الأساسي: حل يتمثل في تحقيق تأثير التوسع من خلال تغيير بروتوكول الشبكة الرئيسية، والخطة الرئيسية الحالية هي تقسيم الشريحة.

هناك عدة حلول لتوسيع السلسلة، هذه المقالة لن تتوسع في ذلك، وفيما يلي قائمة مختصرة بحلّين:

  • الخيار الأول هو توسيع مساحة الكتلة، أي زيادة عدد المعاملات المعبأة في كل كتلة، لكن هذا سيزيد من متطلبات الأجهزة عالية الأداء للنقاط، مما يرفع من عتبة الانضمام للنقاط، ويقلل من درجة "اللامركزية".
  • الخيار الثاني هو تقسيم السلسلة، بحيث يتم تقسيم دفتر حسابات السلسلة إلى عدة أجزاء، حيث لا يشارك كل عقدة في جميع عمليات التسجيل، بل تتولى أجزاء مختلفة أي عقد مختلفة مسؤولية تسجيل مختلف، ويمكن أن تتم معالجة عدة معاملات في وقت واحد من خلال الحساب المتوازي؛ مما يقلل من ضغط الحساب على العقد ويزيد من سرعة معالجة المعاملات ودرجة اللامركزية؛ لكن هذا يعني أن قوة الحوسبة في الشبكة بأكملها ستتوزع، مما سيقلل من "أمان" الشبكة.

قد يؤدي تغيير كود بروتوكول الشبكة الرئيسية إلى آثار سلبية يصعب التنبؤ بها، لأن أي ثغرة أمنية دقيقة في الطبقة الأساسية تهدد بشدة أمان الشبكة بأكملها، وقد تضطر الشبكة إلى الانقسام أو التوقف لإجراء ترقيات إصلاحية. على سبيل المثال، حدث ثغرة التضخم في Zcash في عام 2018: تم تعديل كود Zcash استنادًا إلى كود إصدار Bitcoin 0.11.2، وفي عام 2018 اكتشف مهندس وجود ثغرة عالية الخطورة في الكود الأساسي، وهي إمكانية إصدار رموز بلا حدود، ومن ثم قضى الفريق 8 أشهر في إصلاحها سرًا، ولم يتم الإعلان عن الحدث إلا بعد إصلاح الثغرة.

) 2.2 خارج السلسلة توسع

المفهوم الرئيسي: حل توسيع لا يغير بروتوكول الشبكة الرئيسية من الطبقة الأولى الحالي.

تُقسم حلول توسيع خارج السلسلة إلى Layer2 وحلول أخرى:

![تقرير بحثي عميق: تحليل شامل لتوسيع خارج السلسلة]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-087d35594a04d33375b8199b93eb355e.webp###

3. حلول توسيع خارج السلسلة

( 3.1 قنوات الدولة

)# 3.1.1 ملخص

تنص قناة الحالة على أنه يتعين على المستخدمين التفاعل مع الشبكة الرئيسية فقط عند فتح القناة أو إغلاقها أو حل النزاعات، وأن يتم وضع التفاعلات بين المستخدمين خارج السلسلة، مما يقلل من الوقت وتكلفة المعاملات للمستخدمين، ويتيح تنفيذ عدد غير محدود من المعاملات.

قناة الحالة هي بروتوكول بسيط من نظير إلى نظير، مناسب "للتطبيقات القائمة على الجولات"، مثل لعبة الشطرنج الدولية بين شخصين. يتم إدارة كل قناة بواسطة عقد ذكي متعدد التوقيع يعمل على الشبكة الرئيسية، والتي تتحكم في الأصول المودعة في القناة، وتتحقق من تحديثات الحالة، وتتحكم في النزاعات بين المشاركين ### بناءً على دليل الاحتيال المرفق بالتوقيع والطابع الزمني ###. بعد نشر المشاركين للعقد على شبكة البلوكشين، يودعون مبلغًا من المال ويقومون بقفله، وبعد تأكيد توقيع الطرفين، يتم فتح القناة رسميًا. تسمح القناة بإجراء معاملات مجانية غير محدودة خارج السلسلة بين المشاركين ( طالما أن صافي قيمة التحويلات لا يتجاوز إجمالي الرموز المودعة ). يتناوب المشاركون في إرسال تحديثات الحالة إلى بعضهم البعض، في انتظار تأكيد توقيع الطرف الآخر. بمجرد تأكيد التوقيع من الطرف الآخر، يتم اعتبار تحديث الحالة هذا مكتملًا. في الظروف العادية، لن يتم رفع تحديثات الحالة المتفق عليها من قبل الطرفين إلى الشبكة الرئيسية، فقط في حالة حدوث نزاع أو عند إغلاق القناة، سيتم الاعتماد على تأكيد الشبكة الرئيسية. عند الحاجة إلى إغلاق القناة، يمكن لأي مشارك تقديم طلب صفقة على الشبكة الرئيسية، وإذا حصل طلب الخروج على موافقة توقيع متسقة من الجميع، يتم التنفيذ على الفور على السلسلة، أي أن العقد الذكي يقوم بتوزيع الأموال المتبقية المقفلة بناءً على أرصدة كل مشارك في الحالة النهائية للقناة؛ إذا لم يوافق المشاركون الآخرون على التوقيع، يجب على الجميع الانتظار حتى انتهاء "فترة التحدي" لاستلام الأموال المتبقية.

بناءً على ما سبق، يمكن أن يقلل نظام قنوات الحالة بشكل كبير من حجم حسابات الشبكة الرئيسية، ويزيد من سرعة المعاملات، ويخفض من تكاليف المعاملات.

(# 3.1.2 الجدول الزمني

  • 2015/02، نشر جوزيف بون وثاديوس دريجا مسودة ورقة بيضاء لشبكة البرق.
  • 2015/11، قدم جيف كولمان أول ملخص منهجي لمفهوم قناة الحالة، وقدم قناة الدفع الخاصة بالبيتكوين كحالة فرعية من مفهوم قناة الحالة.
  • 2016/01، قدم جوزيف بون وثاديوس دريجا الورقة البيضاء "شبكة بيتكوين لايتنينغ: مدفوعات فورية قابلة للتوسع خارج السلسلة" والتي اقترحت خطة توسيع شبكة بيتكوين لايتنينغ Payment Channel) قناة الدفع###، هذه الخطة تستخدم فقط لمعالجة المدفوعات على شبكة بيتكوين.
  • 2017/11، تم تقديم أول معيار تصميم يتعلق بقناة الحالة تحت إطار قناة الدفع Sprites.
  • 2018/06، قدمت Counterfactual تصميمًا مفصلًا جدًا لقنوات الحالة العامة، وهو التصميم الأول المرتبط تمامًا بقنوات الحالة.
  • 2018/10، قدمت المقالة الشبكات العامة لقنوات الحالة مفهوم قنوات الحالة والقنوات الافتراضية.
  • 2019/02، تم توسيع مفهوم قناة الحالة إلى قنوات N-Party، وNitro هو البروتوكول الأول الذي تم إنشاؤه بناءً على هذه الفكرة.
  • 2019/10، Pisa لتلبية حاجة جميع المشاركين للبقاء على اتصال بشكل مستمر، وسعت مفهوم Watchtowers.
  • 2020/03، قدمت Hydra قنوات متطابقة سريعة.

تقرير بحثي شامل: تحليل كامل للتوسع خارج السلسلة

(# 3.1.3 المبادئ التقنية

تتضمن العملية العامة لقناة الحالة ما يلي:

  1. أليس وبوب يقومان بإيداع الأموال من عنوان EOA الشخصي الخاص بهما إلى عنوان العقد على السلسلة، حيث تُقفل هذه الأموال في العقد حتى يتم إعادة الرصيد إلى المستخدم عند إغلاق القناة؛ بعد تأكيد توقيع كلاهما، تُفتح القناة الحالة رسميًا بينهما.

  2. يمكن لأليس وبوب من خلال هذه القناة إجراء عدد غير محدود من المعاملات خارج السلسلة نظريًا، حيث يتواصل المشاركون من خلال رسائل موقعة مشفرة ) بدلاً من التواصل مع شبكة blockchain ###. يحتاج كلا المستخدمين إلى توقيع كل معاملة لمنع الاحتيال المزدوج. من خلال هذه الرسائل، يقترحون تحديثات لحالة حساباتهم، ويقبلون تحديثات الحالة المقترحة من الطرف الآخر.

  3. إذا كانت Alice تريد إنهاء القناة والصفقة بينه وبين Bob، تحتاج Alice إلى تقديم الحالة النهائية لحسابها إلى العقد، إذا وقّع Bob على الموافقة، فإن العقد سيقوم بإطلاق الأموال المقيدة وفقًا للحالة النهائية وإعادتها إلى المستخدم المقابل. إذا لم يستجب Bob للتوقيع، فإن العقد سيقوم بإطلاق الأموال المقيدة وإعادتها إلى المستخدم المقابل بعد انتهاء فترة التحدي.

تقرير عميق مكون من عشرة آلاف كلمة: تحليل شامل لتوسيع خارج السلسلة

(# 3.1.4 المزايا والعيوب

المزايا:

  • سرعة المعاملات سريعة، تأكيد شبه فوري
  • رسوم交易 منخفضة للغاية
  • throughput العالي، عدد المعاملات غير محدود نظرياً
  • الخصوصية جيدة، فقط الحالة النهائية تكون خارج السلسلة

العيوب:

  • تحتاج إلى قفل الأموال
  • يجب على جميع المشاركين البقاء عبر الإنترنت باستمرار
  • سعة القناة محدودة
  • يتطلب إنشاء وإغلاق القناة دفع رسوم
  • من الصعب تنفيذ العقود الذكية المعقدة
  • مشكلة السيولة

)# 3.1.5 التطبيق

شبكة البرق بتكوين

نظرة عامة: شبكة البرق هي قناة دفع صغيرة في شبكة البيتكوين، وقد مرت بتطور تقني شامل: 2/2 بناء قناة دفع أحادية التوقيع، وبعد إضافة RSMC يمكن بناء قناة دفع ثنائية الاتجاه، ثم بعد إضافة HTLC يمكن توصيل قناة الدفع لتوسيعها لتشمل دفع متعدد، وأخيرًا بناء شبكة دفع وهي شبكة البرق. من خلال قناة الدفع الصغيرة خارج السلسلة، ثم بمساعدة الوسيط تتكون شبكة المعاملات، يمكن حل مشكلة توسيع شبكة البيتكوين. الاستخدام الشامل لشبكة البرق يتبع "إيداع ### إنشاء قناة ### → معاملات شبكة البرق ( تحديث حالة القناة ) → استرداد / تسوية ( إنهاء القناة )"؛ نظريًا، يمكن لشبكة البرق معالجة مليون معاملة في الثانية.

الخط الزمني:

  • في فبراير 2015، نشر جوزيف بون وثاديوس دريجا مسودة ورقة بيضاء لشبكة البرق
  • تم إصدار النسخة الرسمية من الورقة البيضاء في يناير 2016 وتأسست Lightning Labs
  • في 15 مارس 2018، أصدرت Lightning Labs الإصدار الأول من شبكة Lightning الرئيسية Lightning Network Daemon (LND) 0.4.
  • في أوائل عام 2021، كانت السعة العامة لشبكة البرق (TVL) حوالي 40 مليون دولار، وكان هناك حوالي 100,000 مستخدم يستخدمون شبكة البرق.
  • في يونيو 2021، أعلنت السلفادور عن اعتماد البيتكوين كعملة قانونية، وفي سبتمبر أصدرت محفظة Chivo المعتمدة على شبكة البرق.
  • في عام 2022، أعلنت Cash App و26 منصة لتداول العملات الرقمية بما في ذلك OKX وKraken وBitfinex عن دعم شبكة Lightning، مما يتيح وظائف السحب والإيداع وتحويل BTC بشكل فوري ورخيص.
  • في أكتوبر 2022، أصدرت Lightning Labs بروتوكولًا جديدًا قائمًا على Taproot - بروتوكول Taro( النسخة التجريبية)، والذي يتم حاليًا اختباره على الشبكة التجريبية، وسيكون متاحًا في المستقبل لتعدين وإرسال واستقبال الأصول على شبكة البيتكوين، من خلال شبكة Lightning.
BTC-0.95%
شاهد النسخة الأصلية
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
  • أعجبني
  • 5
  • مشاركة
تعليق
0/400
LightningPacketLossvip
· منذ 21 س
لا زالت تلعب الثالوث الغير مقدس خارج السلسلة Rug Pull أفضل.
شاهد النسخة الأصليةرد0
BlockDetectivevip
· منذ 21 س
من الصعب حقًا توسيع السعة، كيف يمكن تحسين tps بعد؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
CoffeeOnChainvip
· منذ 21 س
أشعر بالملل، هذه المسألة مثلث لا تزال غير قابلة للحل...
شاهد النسخة الأصليةرد0
WagmiOrRektvip
· منذ 22 س
أه، في النهاية، لا يزال هو لغز المثلث الذي يسبب تساقط الشعر.
شاهد النسخة الأصليةرد0
RooftopVIPvip
· منذ 22 س
يا إلهي، هذه المقالة تعيد تقديم نفس المعلومات مرة أخرى.
شاهد النسخة الأصليةرد0
  • تثبيت