A visão futura da blockchain é a descentralização, segurança e escalabilidade, mas geralmente só é possível alcançar duas delas, o que é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Ao longo dos anos, as pessoas têm explorado como aumentar a capacidade e a velocidade das transações da blockchain, garantindo a descentralização e a segurança, ou seja, resolvendo o problema de escalabilidade, que é um dos tópicos quentes no desenvolvimento atual da blockchain.
A descentralização, segurança e escalabilidade da blockchain são definidas de forma simples da seguinte maneira:
Descentralização: qualquer pessoa pode se tornar um nó e participar do sistema blockchain, quanto maior o número de nós, maior o grau de descentralização, garantindo que a rede não esteja sob o controle de poucos participantes centralizados.
Segurança: Quanto maior for o custo necessário para obter o controle do sistema de blockchain, maior será a segurança, capaz de resistir a ataques de uma proporção significativa de participantes.
Escalabilidade: a capacidade da blockchain de processar um grande número de transações.
A primeira grande bifurcação do protocolo da rede Bitcoin resultou de problemas de escalabilidade. Com o aumento do número de usuários e do volume de transações, a rede Bitcoin, com um limite de bloco de 1MB, começou a enfrentar congestionamentos; desde 2015, a comunidade Bitcoin apresentou divergências sobre a escalabilidade, com um lado a apoiar a expansão do bloco e o outro a apoiar a utilização do SegWit para otimizar a estrutura da cadeia principal. Em 1 de agosto de 2017, o lado que apoiava a expansão do bloco desenvolveu de forma independente um sistema cliente de 8MB, resultando na primeira grande bifurcação da Bitcoin, que deu origem a uma nova criptomoeda, o BCH.
A rede Ethereum também optou por sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização, limitando o volume de transações através da definição de um teto para as taxas de combustível dos blocos. Desde o CryptoKitties de 2017 até o surgimento posterior de aplicações como DeFi, GameFi e NFT, a demanda do mercado por throughput tem aumentado constantemente, mas o Ethereum consegue processar apenas 15-45 transações por segundo, resultando em aumento dos custos de transação e maior tempo de liquidação, tornando a maioria das DApps incapazes de suportar os custos operacionais, e toda a rede se tornou lenta e cara, necessitando urgentemente de uma solução para o problema de escalabilidade. A solução ideal para a escalabilidade é: aumentar a velocidade de transação e o throughput tanto quanto possível, sem sacrificar a descentralização e a segurança.
2. Tipos de planos de expansão
De acordo com o padrão "se alterar uma camada da mainnet", as soluções de escalabilidade podem ser divididas em duas grandes categorias: escalabilidade on-chain e escalabilidade fora da cadeia.
2.1 expansão em cadeia
Conceito central: uma solução para aumentar a capacidade através da alteração de um nível do protocolo da rede principal, sendo a principal solução atualmente a fragmentação.
A expansão na cadeia tem várias soluções, aqui estão brevemente duas:
Opção um: ampliar o espaço do bloco, aumentando o número de transações empacotadas em cada bloco, mas isso aumentará os requisitos dos dispositivos dos nós e diminuirá o grau de descentralização.
Opção dois: fragmentação, dividir o livro-razão da blockchain em várias partes, com diferentes nós responsáveis por diferentes registros, o cálculo em paralelo pode processar várias transações simultaneamente; pode reduzir a pressão de cálculo nos nós e o limiar de entrada, aumentar a velocidade de processamento de transações e o grau de descentralização; mas a potência de cálculo da rede total é dispersa, o que pode reduzir a segurança de toda a rede.
Alterar um protocolo de rede principal pode ter consequências negativas imprevisíveis, pequenas vulnerabilidades de segurança na camada subjacente podem ameaçar seriamente a segurança de toda a rede, podendo levar a bifurcações ou interrupções na atualização de reparos.
2.2 fora da cadeia expansão
Conceito central: solução de escalabilidade que não altera o protocolo da rede principal de camada 1 existente.
A solução de escalabilidade fora da cadeia pode ser subdividida em Layer2 e outras soluções:
A solução Layer2 inclui:
Canal de Estado
cadeia lateral
Plasma
Rollups( agregações otimistas e agregações de conhecimento zero)
Outras opções incluem:
Validador
Validium
3. Profundidade de soluções para 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 resolução de disputas, realizando as interações entre usuários fora da cadeia, a fim de reduzir o tempo e o custo das transações, permitindo que o número de transações não seja limitado.
O canal de estado é um protocolo P2P simples, adequado para "aplicações baseadas em turnos", como jogos de tabuleiro para duas pessoas. Cada canal é gerido por um contrato inteligente de múltiplas assinaturas na rede principal, controlando os ativos depositados, verificando atualizações de estado e arbitrando disputas. Os participantes depositam fundos e bloqueiam-nos após a implementação do contrato, e o canal é oficialmente aberto após a confirmação da assinatura de ambas as partes. O canal permite transações fora da cadeia gratuitas e ilimitadas (, desde que o total da transferência não ultrapasse o token depositado ). Os participantes enviam alternadamente atualizações de estado e aguardam a confirmação da assinatura do outro. Normalmente, as atualizações de estado não são enviadas para a rede principal, sendo apenas dependentes da confirmação da rede principal em caso de disputa ou encerramento do canal. Ao fechar o canal, qualquer participante pode solicitar na rede principal e, se obtiver a assinatura unânime, a execução é imediata; caso contrário, é necessário esperar o término do "período de contestação" para receber os fundos restantes.
Os canais de estado podem reduzir significativamente a carga computacional da rede principal, aumentar a velocidade das transações e diminuir os custos de transação.
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 síntese sistemática do conceito de State Channel
2016/01: Joseph Poon e Thaddeus Dryja publicaram oficialmente o white paper da Lightning Network do Bitcoin
2017/11: Proposta da especificação de design do State Channel baseado na estrutura de canais de pagamento, Sprites.
2018/06:Counterfactual apresentou um design detalhado dos Canais de Estado Generalizados
2018/10: A Generalised State Channel Networks propôs os conceitos de State Channel Networks e Virtual Channels
2019/02: O conceito de canais de estado foi expandido para N-Party Channels, Nitro é o primeiro protocolo baseado nessa ideia.
2019/10: Pisa para resolver a questão da necessidade de os participantes estarem online continuamente, expandiu o conceito de Watchtowers
Fluxo de trabalho tradicional em cadeia: os usuários interagem com contratos inteligentes na mainnet, alterando o estado do contrato ao enviar transações. A desvantagem é que isso traz problemas de tempo e custo.
Fluxo de trabalho do canal de estado:
O usuário deposita fundos no endereço do contrato da mainnet, bloqueando os fundos até que o canal seja fechado
Os usuários podem realizar transações ilimitadas fora da cadeia, comunicando-se através de mensagens assinadas criptograficamente.
Se precisar de fechar o canal, o utilizador deve submeter o estado final ao contrato
Se a parte contrária aprovar a assinatura, os fundos são distribuídos de acordo com o estado final; caso contrário, é necessário aguardar o término do período de contestação.
Em um cenário pessimista:
Se um determinado utilizador não responder à atualização de estado, a outra parte pode submeter o último estado válido ao contrato para iniciar um desafio.
O contrato permite que a parte desafiada responda dentro de um determinado período.
Se não houver resposta, o contrato fechará automaticamente o canal e devolverá os fundos.
3.1.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Confirmação imediata da transação
Alta taxa de transferência
Baixos custos de transação
Boa privacidade
Desvantagens:
Necessário bloquear fundos antecipadamente
Capacidade do canal limitada
Os participantes devem monitorizar online de forma contínua
O custo de criação e fechamento de canais é alto
Utilidade limitada
3.1.5 Aplicação
Rede Lightning do Bitcoin:
Resumo:
A Rede Lightning é um canal de pagamentos de baixo valor na rede Bitcoin, a evolução tecnológica passou por: canais de pagamento unidirecionais, canais de pagamento bidirecionais e redes de pagamento multiusuário. Através de canais de pagamento fora da cadeia e intermediários, forma-se uma rede de transações que resolve o problema de escalabilidade da rede Bitcoin. O fluxo de uso é "depósito ( para estabelecer canal ) → transação na Rede Lightning ( atualiza o estado do canal ) → reembolso/ liquidação ( encerra o canal )". Teoricamente, pode processar milhões de transações por segundo.
Linha do tempo:
Fevereiro de 2015: Publicação do rascunho do white paper
Janeiro de 2016: Lançamento do white paper oficial, fundação da Lightning Labs
Março de 2018: Lançamento da primeira versão da mainnet LND 0.4
Junho de 2021: El Salvador adotou o Bitcoin como moeda de curso legal, lançando a carteira Chivo baseada na Lightning Network
2022: Várias plataformas de negociação suportam a rede Lightning
Outubro de 2022: A Rede Lightning tinha 76.236 canais de pagamento, com um total de 5049 BTC em fundos dos canais.
Desenvolvimento ecológico:
A ecologia da rede Lightning, de baixo para cima, consiste em: a rede BTC de base, infraestruturas centrais e várias DApps. As infraestruturas centrais incluem soluções da rede Lightning e serviços de liquidez para nós. Acima da infraestrutura estão aplicativos como serviços de pagamento e financeiros. Atualmente, existem mais de 20 categorias e mais de 100 aplicativos, abrangendo áreas como pagamentos, carteiras, gestão de nós, extensões de navegador, podcasts e streaming.
Rede Relâmpago do Ethereum:
Resumo:
A Lightning Network é um canal de pagamento de baixo valor baseado em Ethereum, semelhante à Lightning Network, que expande as transações on-chain através da criação de canais de estado, permitindo pagamentos rápidos e de baixo custo de tokens ERC20.
Linha do tempo:
Fundada em 2017, o fundador foi um dos desenvolvedores principais do Ethereum
ICO realizado em outubro de 2017, arrecadando mais de 30 milhões de dólares
Lançamento da primeira versão da mainnet Alderaan em maio de 2020
No final de 2021, várias bolsas retiraram o token RDN.
Atualmente não é amplamente adotado, as razões incluem:
Usar barreiras altas: quando as taxas de Gas do Ethereum são muito altas, o custo de abrir um canal é elevado.
Uma tecnologia de escalonamento mais avançada apareceu: na época, era a única solução de escalonamento do Ethereum, mas atualmente surgiram soluções melhores como Rollup.
Desenvolvimento ecológico:
Atualmente, o desenvolvimento do ecossistema está lento, e a equipe está reformulando para que funcione na rede Layer2 Rollup do Ethereum, a fim de reduzir os custos de Gas para a criação de canais. Em maio de 2022, foi lançado no Arbitrum, tornando-se L2 sobre L2. No futuro, irá mudar para um foco em Rollups, como uma solução complementar.
Celer Network:
Resumo:
A Celer Network é essencialmente uma rede de incentivos para a moeda CELR (, através de uma rede relâmpago, construindo DApps de interações de alta frequência rápidas e de baixo custo usando tecnologia de escalonamento fora da cadeia e um modelo econômico incentivado, como plataformas de e-sports.
Princípios técnicos:
Os usuários interagem no canal de estado fora da cadeia, apenas quando necessário ), como em caso de disputa (, é que a verificação ocorre na cadeia. Através do conversor de endereços fora da cadeia OAT, os endereços fora da cadeia podem ser mapeados exclusivamente para contratos inteligentes na cadeia.
A arquitetura inclui três camadas:
cChannel: Conjunto de canais de estado amplos e cadeias laterais
cRoute:fora da cadeia pagamento de roteamento
cOS: fora da cadeia aplicação programa desenvolvimento quadro e ambiente de execução
Linha do tempo:
Fundado em 2018, a equipe é composta por membros de universidades renomadas
Em março de 2019, o token CELR foi emitido na Binance Launchpad
Lançamento da mainnet em julho de 2019, lançamento da primeira rede de canais de estado genéricos e da plataforma de eSports CelerX
Desenvolvimento ecológico:
Com o desenvolvimento do ecossistema blockchain em direção a múltiplas cadeias, a Celer Network se transformou em uma plataforma de agregação de escalabilidade L2 que suporta cross-chain, lançando produtos como o protocolo DeFi Layer2.finance, o protocolo de informação cross-chain Celer IM e a ponte de ativos cBridge. A cBridge já suporta 139 tokens e 38 cadeias. Em novembro de 2022, foi integrada ao MetaMask Bridges Beta e à testnet zkSync 2.0.
)# 3.1.6 Comparação de Aplicações
Rede Lightning do Bitcoin:
Principal finalidade: pagamentos pequenos em Bitcoin
Características técnicas: HTLC suporta pagamentos de múltiplos saltos
Desenvolvimento ecológico: aplicação ampla, capacidade on-chain em crescimento constante
Vantagens: baixas taxas, transações rápidas, maior escalabilidade da rede Bitcoin
Desvantagens: necessidade de pré-armazenar fundos, capacidade limitada do canal, roteamento complexo
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NftCollectors
· 12h atrás
A partir dos dados, a expansão é o caminho necessário para que todo o ecossistema se dirija a uma aplicação em larga escala, e ninguém pode evitar este tema.
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SleepyArbCat
· 12h atrás
mev Arbitragem cansado, não quero me mover.
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StableGeniusDegen
· 13h atrás
Fazer escalabilidade? Para que serve um alto tps?
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PaperHandSister
· 13h atrás
Triângulo impossível? Não se pode simplesmente ficar deitado?
Análise Profunda da Expansão Fora da Cadeia: Da Rede de Iluminação do Bitcoin às Soluções Layer2 do Ethereum
Explicação Profunda da Expansão fora da cadeia
1. A necessidade de escalabilidade
A visão futura da blockchain é a descentralização, segurança e escalabilidade, mas geralmente só é possível alcançar duas delas, o que é conhecido como o problema do triângulo impossível da blockchain. Ao longo dos anos, as pessoas têm explorado como aumentar a capacidade e a velocidade das transações da blockchain, garantindo a descentralização e a segurança, ou seja, resolvendo o problema de escalabilidade, que é um dos tópicos quentes no desenvolvimento atual da blockchain.
A descentralização, segurança e escalabilidade da blockchain são definidas de forma simples da seguinte maneira:
Descentralização: qualquer pessoa pode se tornar um nó e participar do sistema blockchain, quanto maior o número de nós, maior o grau de descentralização, garantindo que a rede não esteja sob o controle de poucos participantes centralizados.
Segurança: Quanto maior for o custo necessário para obter o controle do sistema de blockchain, maior será a segurança, capaz de resistir a ataques de uma proporção significativa de participantes.
Escalabilidade: a capacidade da blockchain de processar um grande número de transações.
A primeira grande bifurcação do protocolo da rede Bitcoin resultou de problemas de escalabilidade. Com o aumento do número de usuários e do volume de transações, a rede Bitcoin, com um limite de bloco de 1MB, começou a enfrentar congestionamentos; desde 2015, a comunidade Bitcoin apresentou divergências sobre a escalabilidade, com um lado a apoiar a expansão do bloco e o outro a apoiar a utilização do SegWit para otimizar a estrutura da cadeia principal. Em 1 de agosto de 2017, o lado que apoiava a expansão do bloco desenvolveu de forma independente um sistema cliente de 8MB, resultando na primeira grande bifurcação da Bitcoin, que deu origem a uma nova criptomoeda, o BCH.
A rede Ethereum também optou por sacrificar uma parte da escalabilidade para garantir a segurança e a descentralização, limitando o volume de transações através da definição de um teto para as taxas de combustível dos blocos. Desde o CryptoKitties de 2017 até o surgimento posterior de aplicações como DeFi, GameFi e NFT, a demanda do mercado por throughput tem aumentado constantemente, mas o Ethereum consegue processar apenas 15-45 transações por segundo, resultando em aumento dos custos de transação e maior tempo de liquidação, tornando a maioria das DApps incapazes de suportar os custos operacionais, e toda a rede se tornou lenta e cara, necessitando urgentemente de uma solução para o problema de escalabilidade. A solução ideal para a escalabilidade é: aumentar a velocidade de transação e o throughput tanto quanto possível, sem sacrificar a descentralização e a segurança.
2. Tipos de planos de expansão
De acordo com o padrão "se alterar uma camada da mainnet", as soluções de escalabilidade podem ser divididas em duas grandes categorias: escalabilidade on-chain e escalabilidade fora da cadeia.
2.1 expansão em cadeia
Conceito central: uma solução para aumentar a capacidade através da alteração de um nível do protocolo da rede principal, sendo a principal solução atualmente a fragmentação.
A expansão na cadeia tem várias soluções, aqui estão brevemente duas:
Opção um: ampliar o espaço do bloco, aumentando o número de transações empacotadas em cada bloco, mas isso aumentará os requisitos dos dispositivos dos nós e diminuirá o grau de descentralização.
Opção dois: fragmentação, dividir o livro-razão da blockchain em várias partes, com diferentes nós responsáveis por diferentes registros, o cálculo em paralelo pode processar várias transações simultaneamente; pode reduzir a pressão de cálculo nos nós e o limiar de entrada, aumentar a velocidade de processamento de transações e o grau de descentralização; mas a potência de cálculo da rede total é dispersa, o que pode reduzir a segurança de toda a rede.
Alterar um protocolo de rede principal pode ter consequências negativas imprevisíveis, pequenas vulnerabilidades de segurança na camada subjacente podem ameaçar seriamente a segurança de toda a rede, podendo levar a bifurcações ou interrupções na atualização de reparos.
2.2 fora da cadeia expansão
Conceito central: solução de escalabilidade que não altera o protocolo da rede principal de camada 1 existente.
A solução de escalabilidade fora da cadeia pode ser subdividida em Layer2 e outras soluções:
A solução Layer2 inclui:
Outras opções incluem:
3. Profundidade de soluções para 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 resolução de disputas, realizando as interações entre usuários fora da cadeia, a fim de reduzir o tempo e o custo das transações, permitindo que o número de transações não seja limitado.
O canal de estado é um protocolo P2P simples, adequado para "aplicações baseadas em turnos", como jogos de tabuleiro para duas pessoas. Cada canal é gerido por um contrato inteligente de múltiplas assinaturas na rede principal, controlando os ativos depositados, verificando atualizações de estado e arbitrando disputas. Os participantes depositam fundos e bloqueiam-nos após a implementação do contrato, e o canal é oficialmente aberto após a confirmação da assinatura de ambas as partes. O canal permite transações fora da cadeia gratuitas e ilimitadas (, desde que o total da transferência não ultrapasse o token depositado ). Os participantes enviam alternadamente atualizações de estado e aguardam a confirmação da assinatura do outro. Normalmente, as atualizações de estado não são enviadas para a rede principal, sendo apenas dependentes da confirmação da rede principal em caso de disputa ou encerramento do canal. Ao fechar o canal, qualquer participante pode solicitar na rede principal e, se obtiver a assinatura unânime, a execução é imediata; caso contrário, é necessário esperar o término do "período de contestação" para receber os fundos restantes.
Os canais de estado podem reduzir significativamente a carga computacional da rede principal, aumentar a velocidade das transações e diminuir os custos de transação.
3.1.2 Linha do tempo
3.1.3 Princípios Técnicos
Fluxo de trabalho tradicional em cadeia: os usuários interagem com contratos inteligentes na mainnet, alterando o estado do contrato ao enviar transações. A desvantagem é que isso traz problemas de tempo e custo.
Fluxo de trabalho do canal de estado:
Em um cenário pessimista:
3.1.4 Vantagens e desvantagens
Vantagens:
Desvantagens:
3.1.5 Aplicação
Rede Lightning do Bitcoin:
Resumo: A Rede Lightning é um canal de pagamentos de baixo valor na rede Bitcoin, a evolução tecnológica passou por: canais de pagamento unidirecionais, canais de pagamento bidirecionais e redes de pagamento multiusuário. Através de canais de pagamento fora da cadeia e intermediários, forma-se uma rede de transações que resolve o problema de escalabilidade da rede Bitcoin. O fluxo de uso é "depósito ( para estabelecer canal ) → transação na Rede Lightning ( atualiza o estado do canal ) → reembolso/ liquidação ( encerra o canal )". Teoricamente, pode processar milhões de transações por segundo.
Linha do tempo:
Desenvolvimento ecológico: A ecologia da rede Lightning, de baixo para cima, consiste em: a rede BTC de base, infraestruturas centrais e várias DApps. As infraestruturas centrais incluem soluções da rede Lightning e serviços de liquidez para nós. Acima da infraestrutura estão aplicativos como serviços de pagamento e financeiros. Atualmente, existem mais de 20 categorias e mais de 100 aplicativos, abrangendo áreas como pagamentos, carteiras, gestão de nós, extensões de navegador, podcasts e streaming.
Rede Relâmpago do Ethereum:
Resumo: A Lightning Network é um canal de pagamento de baixo valor baseado em Ethereum, semelhante à Lightning Network, que expande as transações on-chain através da criação de canais de estado, permitindo pagamentos rápidos e de baixo custo de tokens ERC20.
Linha do tempo:
Atualmente não é amplamente adotado, as razões incluem:
Desenvolvimento ecológico: Atualmente, o desenvolvimento do ecossistema está lento, e a equipe está reformulando para que funcione na rede Layer2 Rollup do Ethereum, a fim de reduzir os custos de Gas para a criação de canais. Em maio de 2022, foi lançado no Arbitrum, tornando-se L2 sobre L2. No futuro, irá mudar para um foco em Rollups, como uma solução complementar.
Celer Network:
Resumo: A Celer Network é essencialmente uma rede de incentivos para a moeda CELR (, através de uma rede relâmpago, construindo DApps de interações de alta frequência rápidas e de baixo custo usando tecnologia de escalonamento fora da cadeia e um modelo econômico incentivado, como plataformas de e-sports.
Princípios técnicos: Os usuários interagem no canal de estado fora da cadeia, apenas quando necessário ), como em caso de disputa (, é que a verificação ocorre na cadeia. Através do conversor de endereços fora da cadeia OAT, os endereços fora da cadeia podem ser mapeados exclusivamente para contratos inteligentes na cadeia.
A arquitetura inclui três camadas:
Linha do tempo:
Desenvolvimento ecológico: Com o desenvolvimento do ecossistema blockchain em direção a múltiplas cadeias, a Celer Network se transformou em uma plataforma de agregação de escalabilidade L2 que suporta cross-chain, lançando produtos como o protocolo DeFi Layer2.finance, o protocolo de informação cross-chain Celer IM e a ponte de ativos cBridge. A cBridge já suporta 139 tokens e 38 cadeias. Em novembro de 2022, foi integrada ao MetaMask Bridges Beta e à testnet zkSync 2.0.
)# 3.1.6 Comparação de Aplicações
Rede Lightning do Bitcoin:
Rede Lightning do Ethereum:
Celer Network:
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