O futuro da blockchain é uma visão grandiosa: descentralização, segurança e escalabilidade. Mas geralmente a blockchain só pode realizar duas dessas, enquanto satisfazer os três requisitos é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Durante anos, as pessoas têm explorado como resolver esse dilema, como aumentar 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, que é um dos tópicos mais discutidos no atual processo de desenvolvimento da blockchain.
Vamos primeiro definir de forma geral a descentralização, a segurança e a escalabilidade da blockchain:
Descentralização: qualquer pessoa pode tornar-se um nó e participar da produção e verificação do sistema de blockchain. Quanto mais nós houver, maior será o grau de descentralização, garantindo assim que a rede não fique sob o controle de um pequeno grupo de participantes centralizados.
Segurança: quanto maior o custo para obter o controle do sistema de blockchain, maior será a segurança, permitindo que a cadeia resista a um maior número de ataques por parte dos participantes.
Escalabilidade: a capacidade da blockchain de processar um grande número de transações.
A primeira grande bifurcação dura da rede Bitcoin surgiu devido a problemas de escalabilidade. Com o aumento do número de usuários e do volume de transações do Bitcoin, a rede Bitcoin, que tem um limite de 1MB por bloco, começou a enfrentar problemas de congestionamento; a partir de 2015, a comunidade Bitcoin teve divergências sobre o problema da escalabilidade, com um lado representado pelo Bitcoin ABC, que apoia a ampliação do bloco, e o outro lado representado pelo Bitcoin Core, que é a facção dos blocos pequenos, acreditando que a solução Segwit deve ser utilizada para otimizar a estrutura da cadeia principal. Em 1 de agosto de 2017, o cliente desenvolvido pelo Bitcoin ABC, com um limite de 8MB, começou a operar, resultando na primeira grande bifurcação dura da história do Bitcoin, que também deu origem à nova criptomoeda BCH.
Da mesma forma, a rede Ethereum também optou por sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização da rede; embora a rede Ethereum não tenha limitado o volume de transações como a rede Bitcoin, restringindo o tamanho do bloco, ela, de certa forma, transformou-se em um limite para as taxas de gás que um único bloco pode acomodar, mas o objetivo é o mesmo: alcançar o Consenso Sem Confiança e garantir a ampla distribuição dos nós. Quer a limitação seja removida ou aumentada, muitos nós menores com largura de banda, armazenamento e capacidade de computação insuficientes serão eliminados.
Desde os CryptoKitties de 2017, passando pelo verão DeFi, até o surgimento posterior de aplicações em cadeia como GameFi e NFT, a demanda do mercado por capacidade de processamento tem aumentado constantemente. No entanto, mesmo o Ethereum, que é Turing completo, consegue processar apenas de 15 a 45 transações por segundo ( TPS ), o que resulta em custos de transação cada vez maiores e tempos de liquidação mais longos. A maioria das Dapps tem dificuldade em suportar os custos operacionais, e toda a rede se torna lenta e cara para os usuários, sendo urgente resolver o problema de escalabilidade da blockchain. A solução ideal de escalabilidade é: aumentar a velocidade de transação da rede blockchain ( um tempo de finalização mais curto ) e uma capacidade de processamento de transações ( um TPS mais alto ), sem sacrificar a descentralização e a segurança.
2. Tipos de soluções de escalabilidade
Nós classificamos os planos de expansão em duas categorias principais: expansão em cadeia e expansão fora da cadeia, com base no critério "se altera uma camada da rede principal".
( 2.1 Expansão on-chain
Conceito central: uma solução que alcança a escalabilidade através da alteração de um nível do protocolo da rede principal, sendo a principal solução atual a fragmentação.
A escalabilidade em cadeia tem várias soluções, este artigo não irá se aprofundar, abaixo estão listadas duas soluções de forma resumida:
A opção um é expandir o espaço do bloco, ou seja, aumentar o número de transações empacotadas em cada bloco, mas isso aumentará os requisitos para dispositivos de nós de alto desempenho, elevará a barreira de entrada para nós e reduzirá o grau de "descentralização".
A segunda solução é a fragmentação, dividindo o livro-razão da blockchain em várias partes, onde não é mais cada nó que participa de todos os registos, mas sim diferentes fragmentos, ou seja, diferentes nós responsáveis por diferentes registos. A computação paralela pode processar várias transações ao mesmo tempo; assim, pode reduzir a pressão de cálculo dos nós e o limiar de entrada, aumentando a velocidade de processamento das transações e o grau de descentralização; mas isso significa que a capacidade de cálculo da rede é dispersa, o que pode reduzir a "segurança" de toda a rede.
Modificar o código do protocolo da camada principal pode ter efeitos negativos imprevisíveis, uma vez que qualquer pequena vulnerabilidade de segurança subjacente pode ameaçar gravemente a segurança de toda a rede, forçando-a a realizar um fork ou interrupção para uma atualização de reparo. Por exemplo, o incidente de vulnerabilidade de inflação do Zcash em 2018: o código do Zcash foi modificado a partir do código da versão 0.11.2 do Bitcoin, e em 2018 um engenheiro descobriu uma vulnerabilidade crítica no código subjacente, que permitia a emissão ilimitada de tokens, e a equipe levou 8 meses a reparar secretamente o problema, tornando o incidente público apenas após a correção.
) 2.2 fora da cadeia expansão
Conceito central: solução de escalabilidade que não altera o protocolo da camada principal existente.
O plano de escalabilidade fora da cadeia pode ser subdividido em Layer2 e outras soluções:
![Relatório de Pesquisa Profunda: Análise Abrangente da Expansão fora da cadeia]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-087d35594a04d33375b8199b93eb355e.webp###
3. Propostas de expansão fora da cadeia
( Canais Estaduais 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 resolve disputas, e realizam a interação entre usuários fora da cadeia, para assim reduzir o tempo e o custo monetário das transações dos usuários, além de permitir que o número de transações não seja limitado.
Os canais de estado são protocolos P2P simples, adequados para "aplicações baseadas em turnos", como jogos de xadrez entre duas pessoas. Cada canal é gerido por um contrato inteligente multi-assinatura que opera na rede principal, o qual controla os ativos depositados no canal, verifica atualizações de estado e arbitra disputas entre os participantes ### com base em provas de fraude ### que contêm assinaturas e carimbos de data/hora. Após os participantes implantarem o contrato na rede blockchain, depositam uma quantia de fundos e bloqueiam-na; após a confirmação com a assinatura de ambas as partes, o canal é oficialmente aberto. O canal permite transações gratuitas fora da cadeia entre os participantes sem limites, desde que o valor líquido das transferências não exceda o total de tokens depositados (. Os participantes alternam o envio de atualizações de estado um ao outro, aguardando a confirmação da assinatura do outro. Assim que a confirmação de assinatura for recebida, a atualização de estado é considerada concluída. Normalmente, as atualizações de estado acordadas por ambas as partes não são enviadas para a rede principal; apenas em casos de disputas ou ao encerrar o canal é que se recorre à confirmação da rede principal. Quando é necessário encerrar o canal, qualquer participante pode solicitar uma transação na rede principal; se o pedido de saída receber a aprovação unânime de todos, a execução na cadeia ocorre imediatamente, ou seja, o contrato inteligente distribui os fundos bloqueados restantes com base nos saldos de cada participante no estado final do canal; se outros participantes não aprovarem a assinatura, todos devem aguardar o término do "período de contestação" para receber os fundos restantes.
Em suma, a solução de canais de estado pode reduzir significativamente a carga computacional da rede principal, aumentar a velocidade das transações e diminuir os custos das transações.
![Relatório de Pesquisa Profundidade: Análise Completa da Expansão fora da cadeia])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ead28de03be9fc22dcfe3f679ee36bc5.webp(
)# 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 a primeira sistematização do conceito de State Channel, propondo que o Payment Channel do Bitcoin é um subcaso do conceito de State Channel.
2016/01, Joseph Poon e Thaddeus Dryja publicaram oficialmente o white paper "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" que propôs a solução de escalabilidade da rede Lightning do Bitcoin, Payment Channel( canal de pagamento), que é utilizada apenas para processar pagamentos de transferências na rede Bitcoin.
2017/11, a primeira norma de design sobre State Channel baseada na estrutura Payment Channel, Sprites, foi proposta.
2018/06, Counterfactual propôs um design de Canais de Estado Generalizados muito detalhado, que é o primeiro design totalmente relacionado a canais de estado.
2018/10, o artigo Generalised State Channel Networks apresentou os conceitos de State Channel Networks e Virtual Channels.
2019/02, o conceito de canais de estado foi expandido para Canais N-Partidos, Nitro é o primeiro protocolo baseado nessa ideia.
2019/10, Pisa para resolver o problema de todos os participantes precisarem estar continuamente online, expandiu o conceito de Watchtowers.
O principal fluxo do canal de estado é o seguinte:
Alice e Bob depositam fundos de suas respectivas contas EOA para o endereço do contrato na cadeia, esses fundos ficam bloqueados no contrato até que o canal seja fechado, momento em que o saldo é devolvido aos usuários; após a confirmação da assinatura de ambos, o canal de estado entre os dois é oficialmente aberto.
Alice e Bob podem teoricamente realizar um número ilimitado de transações fora da cadeia através deste canal, os participantes comunicam-se entre si por meio de mensagens assinadas criptograficamente ( em vez de se comunicarem com a rede blockchain ). Ambos os usuários precisam assinar cada transação para evitar fraudes de gasto duplo. Através dessas mensagens, eles propõem atualizações de estado de suas contas e aceitam as atualizações de estado propostas pelo outro.
Se Alice quiser encerrar o canal e as transações com Bob, ela precisa submeter o estado final de sua conta ao contrato. Se Bob assinar e aprovar, o contrato liberará os fundos bloqueados de acordo com o estado final de volta ao usuário correspondente. Se Bob não responder com a assinatura, o contrato liberará os fundos bloqueados de volta ao usuário correspondente após o término do período de contestação.
![Relatório de Pesquisa Profunda: Análise Completa da expansão fora da cadeia]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(
)# 3.1.4 Vantagens e Desvantagens
Vantagens:
Pode realizar um número ilimitado de transações fora da cadeia
Velocidade de transação rápida, confirmação quase instantânea
Custo de transação baixo
Boa privacidade, apenas em cadeia quando o canal está ativado.
Desvantagens:
É necessário bloquear fundos
Todos os participantes precisam manter-se online
Apenas é possível confirmar transações na cadeia quando o canal está fechado.
A complexidade de lidar com grandes transações multipartidárias é alta
A atualização do estado requer a assinatura de todos os participantes
(# 3.1.5 Aplicação
Rede Lightning do Bitcoin
A rede Lightning do Bitcoin é um canal de pagamentos de baixo valor na rede Bitcoin, que utiliza canais de pagamentos fora da cadeia e, em seguida, forma uma rede de transações com a ajuda de intermediários, podendo resolver o problema de escalabilidade da rede Bitcoin. Teoricamente, a rede Lightning pode processar um milhão de transações por segundo.
Linha do tempo principal:
Rascunho do white paper publicado em fevereiro de 2015
Lançamento da primeira versão da mainnet em março de 2018
Em 2021, El Salvador adotou o Bitcoin como moeda legal e lançou uma carteira baseada na Lightning Network.
Em 2022, várias bolsas suportaram a rede Lightning
A ecologia inclui principalmente: a rede BTC de camada base, a solução de rede relâmpago ), serviços de nós e liquidez ###, e várias aplicações de serviços de pagamento e financeiros de camada superior.
Rede Lightning do Ethereum
A Rede Raiden é um canal de pagamento de baixo valor baseado no Ethereum, muito semelhante à Lightning Network, com o objetivo de permitir pagamentos de tokens ERC20 quase instantâneos, com baixas taxas e escaláveis no Ethereum.
Linha do tempo principal:
Fundada em 2017
Lançamento do primeiro cliente da mainnet em maio de 2020
Devido ao desenvolvimento técnico lento, ainda não foi amplamente adotado.
Celer Network
A Celer Network é essencialmente uma rede relâmpago com uma camada de incentivo aumentada de ### tokens $CELR(, que pode construir Dapps de blockchain de alta interação, rápidas, fáceis de usar, de baixo custo e seguras, como plataformas de e-sports, através de tecnologia de expansão fora da cadeia e modelos econômicos de incentivo.
)# 3.1.6 Comparação de Aplicações
As principais diferenças entre a rede Lightning do Bitcoin, a rede Lightning do Ethereum e a Celer Network:
Rede subjacente: baseada em Bitcoin, Ethereum e multi-chain
Função: a Lightning Network suporta apenas pagamentos, enquanto a Lightning Network e a Celer suportam aplicações mais complexas.
Nível de desenvolvimento: a rede Lightning é a mais madura, a rede Thunder está a desenvolver-se lentamente, a Celer está no meio.
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AirdropHunter007
· 07-26 03:25
Já está a falar de tps outra vez, não é?
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ForkThisDAO
· 07-26 03:21
Hehe, agora até a expansão é enganada pela Trindade Profana.
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BrokenDAO
· 07-26 03:19
Outra artigo sobre a Trindade Profana. Quanto mais nós, mais Descentralização? Não é a concentração do Poder de computação da Mineração...
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ValidatorViking
· 07-26 03:07
a escalabilidade testada em batalha sempre foi o chefe final, para ser honesto
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TommyTeacher1
· 07-26 03:03
Vamos primeiro resolver o TPS antes de falar sobre segurança.
Solução de escalabilidade fora da cadeia: Canais de Estado, Sidechains e a evolução do Layer 2
Explicação Profunda da Expansão fora da cadeia
Autor: Equipe da Cobo Ventures
1. A necessidade de expansão
O futuro da blockchain é uma visão grandiosa: descentralização, segurança e escalabilidade. Mas geralmente a blockchain só pode realizar duas dessas, enquanto satisfazer os três requisitos é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Durante anos, as pessoas têm explorado como resolver esse dilema, como aumentar 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, que é um dos tópicos mais discutidos no atual processo de desenvolvimento da blockchain.
Vamos primeiro definir de forma geral a descentralização, a segurança e a escalabilidade da blockchain:
A primeira grande bifurcação dura da rede Bitcoin surgiu devido a problemas de escalabilidade. Com o aumento do número de usuários e do volume de transações do Bitcoin, a rede Bitcoin, que tem um limite de 1MB por bloco, começou a enfrentar problemas de congestionamento; a partir de 2015, a comunidade Bitcoin teve divergências sobre o problema da escalabilidade, com um lado representado pelo Bitcoin ABC, que apoia a ampliação do bloco, e o outro lado representado pelo Bitcoin Core, que é a facção dos blocos pequenos, acreditando que a solução Segwit deve ser utilizada para otimizar a estrutura da cadeia principal. Em 1 de agosto de 2017, o cliente desenvolvido pelo Bitcoin ABC, com um limite de 8MB, começou a operar, resultando na primeira grande bifurcação dura da história do Bitcoin, que também deu origem à nova criptomoeda BCH.
Da mesma forma, a rede Ethereum também optou por sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização da rede; embora a rede Ethereum não tenha limitado o volume de transações como a rede Bitcoin, restringindo o tamanho do bloco, ela, de certa forma, transformou-se em um limite para as taxas de gás que um único bloco pode acomodar, mas o objetivo é o mesmo: alcançar o Consenso Sem Confiança e garantir a ampla distribuição dos nós. Quer a limitação seja removida ou aumentada, muitos nós menores com largura de banda, armazenamento e capacidade de computação insuficientes serão eliminados.
Desde os CryptoKitties de 2017, passando pelo verão DeFi, até o surgimento posterior de aplicações em cadeia como GameFi e NFT, a demanda do mercado por capacidade de processamento tem aumentado constantemente. No entanto, mesmo o Ethereum, que é Turing completo, consegue processar apenas de 15 a 45 transações por segundo ( TPS ), o que resulta em custos de transação cada vez maiores e tempos de liquidação mais longos. A maioria das Dapps tem dificuldade em suportar os custos operacionais, e toda a rede se torna lenta e cara para os usuários, sendo urgente resolver o problema de escalabilidade da blockchain. A solução ideal de escalabilidade é: aumentar a velocidade de transação da rede blockchain ( um tempo de finalização mais curto ) e uma capacidade de processamento de transações ( um TPS mais alto ), sem sacrificar a descentralização e a segurança.
2. Tipos de soluções de escalabilidade
Nós classificamos os planos de expansão em duas categorias principais: expansão em cadeia e expansão fora da cadeia, com base no critério "se altera uma camada da rede principal".
( 2.1 Expansão on-chain
Conceito central: uma solução que alcança a escalabilidade através da alteração de um nível do protocolo da rede principal, sendo a principal solução atual a fragmentação.
A escalabilidade em cadeia tem várias soluções, este artigo não irá se aprofundar, abaixo estão listadas duas soluções de forma resumida:
Modificar o código do protocolo da camada principal pode ter efeitos negativos imprevisíveis, uma vez que qualquer pequena vulnerabilidade de segurança subjacente pode ameaçar gravemente a segurança de toda a rede, forçando-a a realizar um fork ou interrupção para uma atualização de reparo. Por exemplo, o incidente de vulnerabilidade de inflação do Zcash em 2018: o código do Zcash foi modificado a partir do código da versão 0.11.2 do Bitcoin, e em 2018 um engenheiro descobriu uma vulnerabilidade crítica no código subjacente, que permitia a emissão ilimitada de tokens, e a equipe levou 8 meses a reparar secretamente o problema, tornando o incidente público apenas após a correção.
) 2.2 fora da cadeia expansão
Conceito central: solução de escalabilidade que não altera o protocolo da camada principal existente.
O plano de escalabilidade fora da cadeia pode ser subdividido em Layer2 e outras soluções:
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3. Propostas de expansão fora da cadeia
( Canais Estaduais 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 resolve disputas, e realizam a interação entre usuários fora da cadeia, para assim reduzir o tempo e o custo monetário das transações dos usuários, além de permitir que o número de transações não seja limitado.
Os canais de estado são protocolos P2P simples, adequados para "aplicações baseadas em turnos", como jogos de xadrez entre duas pessoas. Cada canal é gerido por um contrato inteligente multi-assinatura que opera na rede principal, o qual controla os ativos depositados no canal, verifica atualizações de estado e arbitra disputas entre os participantes ### com base em provas de fraude ### que contêm assinaturas e carimbos de data/hora. Após os participantes implantarem o contrato na rede blockchain, depositam uma quantia de fundos e bloqueiam-na; após a confirmação com a assinatura de ambas as partes, o canal é oficialmente aberto. O canal permite transações gratuitas fora da cadeia entre os participantes sem limites, desde que o valor líquido das transferências não exceda o total de tokens depositados (. Os participantes alternam o envio de atualizações de estado um ao outro, aguardando a confirmação da assinatura do outro. Assim que a confirmação de assinatura for recebida, a atualização de estado é considerada concluída. Normalmente, as atualizações de estado acordadas por ambas as partes não são enviadas para a rede principal; apenas em casos de disputas ou ao encerrar o canal é que se recorre à confirmação da rede principal. Quando é necessário encerrar o canal, qualquer participante pode solicitar uma transação na rede principal; se o pedido de saída receber a aprovação unânime de todos, a execução na cadeia ocorre imediatamente, ou seja, o contrato inteligente distribui os fundos bloqueados restantes com base nos saldos de cada participante no estado final do canal; se outros participantes não aprovarem a assinatura, todos devem aguardar o término do "período de contestação" para receber os fundos restantes.
Em suma, a solução de canais de estado pode reduzir significativamente a carga computacional da rede principal, aumentar a velocidade das transações e diminuir os custos das transações.
![Relatório de Pesquisa Profundidade: Análise Completa da Expansão fora da cadeia])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ead28de03be9fc22dcfe3f679ee36bc5.webp(
)# 3.1.2 Linha do Tempo
3.1.3 Princípios Técnicos
O principal fluxo do canal de estado é o seguinte:
Alice e Bob depositam fundos de suas respectivas contas EOA para o endereço do contrato na cadeia, esses fundos ficam bloqueados no contrato até que o canal seja fechado, momento em que o saldo é devolvido aos usuários; após a confirmação da assinatura de ambos, o canal de estado entre os dois é oficialmente aberto.
Alice e Bob podem teoricamente realizar um número ilimitado de transações fora da cadeia através deste canal, os participantes comunicam-se entre si por meio de mensagens assinadas criptograficamente ( em vez de se comunicarem com a rede blockchain ). Ambos os usuários precisam assinar cada transação para evitar fraudes de gasto duplo. Através dessas mensagens, eles propõem atualizações de estado de suas contas e aceitam as atualizações de estado propostas pelo outro.
Se Alice quiser encerrar o canal e as transações com Bob, ela precisa submeter o estado final de sua conta ao contrato. Se Bob assinar e aprovar, o contrato liberará os fundos bloqueados de acordo com o estado final de volta ao usuário correspondente. Se Bob não responder com a assinatura, o contrato liberará os fundos bloqueados de volta ao usuário correspondente após o término do período de contestação.
![Relatório de Pesquisa Profunda: Análise Completa da expansão fora da cadeia]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(
)# 3.1.4 Vantagens e Desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
(# 3.1.5 Aplicação
A rede Lightning do Bitcoin é um canal de pagamentos de baixo valor na rede Bitcoin, que utiliza canais de pagamentos fora da cadeia e, em seguida, forma uma rede de transações com a ajuda de intermediários, podendo resolver o problema de escalabilidade da rede Bitcoin. Teoricamente, a rede Lightning pode processar um milhão de transações por segundo.
Linha do tempo principal:
A ecologia inclui principalmente: a rede BTC de camada base, a solução de rede relâmpago ), serviços de nós e liquidez ###, e várias aplicações de serviços de pagamento e financeiros de camada superior.
A Rede Raiden é um canal de pagamento de baixo valor baseado no Ethereum, muito semelhante à Lightning Network, com o objetivo de permitir pagamentos de tokens ERC20 quase instantâneos, com baixas taxas e escaláveis no Ethereum.
Linha do tempo principal:
Devido ao desenvolvimento técnico lento, ainda não foi amplamente adotado.
A Celer Network é essencialmente uma rede relâmpago com uma camada de incentivo aumentada de ### tokens $CELR(, que pode construir Dapps de blockchain de alta interação, rápidas, fáceis de usar, de baixo custo e seguras, como plataformas de e-sports, através de tecnologia de expansão fora da cadeia e modelos econômicos de incentivo.
)# 3.1.6 Comparação de Aplicações
As principais diferenças entre a rede Lightning do Bitcoin, a rede Lightning do Ethereum e a Celer Network: