ブロックチェーン拡張の歴史: ステートチャネル、DPoS、ラージブロック、サイドチェーン

原題：「ビットコインとイーサリアムの開発ボトルネックはもうすぐ解消される。過去の4つの主要な方向の拡大計画を振り返ってみると、どれに楽観的ですか?」 」

拡大拡大この言葉が世間の注目を集めてから4年が経ちました。

過去 4 年間、数え切れないほどのチームがブロックチェーンの拡張に並外れた努力をしてきましたが、その中にはビットコインやイーサリアムのスケーラビリティの向上に取り組んでいるチームもあれば、単にゼロから始めて、技術的な負担をかけずにさらに多くのことを達成したいと考えているチームもあります。より速いビットコインやイーサリアム。

そして、Arbitrum のメインネットはオンラインであり、「スケーリング」に関する私たちの本はオンラインです、最後から2番目の章になりました。数年後にはそう信じていますETH2.0 シャーディング + ロールアップ「最終章」では、拡張はブロックチェーン技術開発の主要テーマではなくなります。

副題

01 チャンネル ライトニング ネットワーク、Raiden、Celer、Connext

拡張ということになると、多くのベテラン プレイヤーの頭に最初に浮かぶ言葉はチャンネルかもしれません。

最も初期の拡張テクノロジーはビットコイン ライトニング ネットワークと見なされるべきであり、その後、Celer やその他のプロジェクトを含む、ETH 上にも同様の Raiden (ライトニング ネットワーク) が存在します。

Lightning Network は初期の拡張ソリューションであり、開発時期と現在のデータに基づいて間違いなく「失敗」であり、Raiden は ETH の拡張ソリューションの中で最も弱いものです。

他に理由はありません。チャネル テクノロジの原理は、取引の 2 者間で複数のマイクロペイメント チャネルを開き、相互に接続してネットワークを形成することです。ほとんどの場合、高頻度のトランザクション シナリオにのみ適しています。トランザクションオブジェクトが固定されており、チャネルノードがその金額をプレッジする必要があるため、さまざまなルーティングのボトルネックが非常に簡単に形成され、転送の失敗につながります。

2017年にライトニングネットワークの説明と導出のビデオがあり非常に人気がありましたが、チャネルノードの数が増えるにつれて、中規模および大規模のノード、つまりより大きなプレッジ額を持つノードがますます人気になるでしょう。ルーティングのボトルネックが発生します。そして、量が少ないノードは徐々に排除されます。

これは非常に簡単です。ライトニング ネットワークを介して A と Z 間で 10 BTC を転送したい場合、BTC 残高が 10 より大きい場合は B、C、D、およびその他のライトニング ノードが選択され、BTC 残高が 10 より小さい場合は選択されます。当然10個が選ばれます。このまま物事が進むと、ライトニング ネットワークがゆっくりと自発的に進化し、最も効率的な方法、つまり、いくつかの超大規模ノードがほぼすべてのルートに参加する方法に収束することは容易に推測できます。

えっと？これは従来のユーザー、銀行、ユーザーとどう違うのでしょうか?これらのスーパーノードは単なる銀行ではないでしょうか?これはやはり分散型ブロックチェーンとビットコインが主流なのでしょうか？

チャネル技術に関しては、Lightning Network を除けば、現時点で最も注目されているプロジェクトは Celer と Connext の 2 つですが、その理由は、現在の ETH のレイヤ 2 が著しく細分化されているためです。複数のレイヤ 2 間の状態チャネル ネットワークは、この「断片化」をある程度軽減しますが、不可欠な技術的ソリューションになるでしょう。

副題

 02 DPoS EOS，Tron，BSC

2017年から2018年にかけて最も有名な「イーサリアムキラー」としてのEOS、トロン、その技術的核心は間違いなくDPoSであり、その後、他の多くのDPoSおよびDPoSバリアントシリーズの高速チェーンが誕生し、現在では有名なBSCもDPoSです使用済み。

実際、DPoS は 2014 年に Bitshare によって最初に提案されましたが、2017 年に主流の注目を集めたのは EOS でした。

EOS は発売されるやいなや物議を醸しており、批評家は 21 ノードの設計が量とハードウェア要件の点で完全に「分散化されていない」と非難しました。現段階では人類の政治分野における「代表制民主主義」と一致しており、BTC PoWの現在影響力のある大規模マイニングプールの数は実際には21にも満たないと反論した。

客観的に見ると、EOSはネットワーク全体のCPUやメモリを売買可能なリソースに変換するなど、ブロックチェーンに多くの新しいアイデアをもたらし、「憲法」を備えた初めてのブロックチェーンであり、仲裁という概念を提案しました。法廷では「連鎖投票」という概念が人々の心に深く根付いている…。

もちろん拡張には関係ないので今回は紹介しません。

容量拡張の分野において、DPoSの最大の特徴は、21台の「高性能スーパーノード」がパッケージング、ブロック生成、検証などのすべてのトランザクションを処理できることです。

ここで強調する必要がある概念は、「高性能スーパーノード」です。これは、後で他の拡張ソリューションについて説明するときによく登場します。

DPoS は本質的には PoS ですが、通常の PoS とは異なります。ネットワーク全体のパフォーマンスと TPS を向上させるために、DPoS は以前の PoS よりもノードに対する要件が限りなく高く、ノードには超高いコンピューティング性能と十分なコンピューティング性能が求められます。チェーン全体の処理能力とノード間の通信速度を可能な限り向上させることは、従来の PoW および PoS におけるバレル理論の短いボードをすべて削除し、基本的に必要な 21 枚のボードのみを使用することに相当します。長さが同じで丈夫なこのバレルを作ります。

DPoS の 21 ノードは、トークン所有者チェーンでの投票によって選出されます。

DPoS のさまざまなバリアント、LPoS、BPoS、NPoS などのコンセンサス メカニズム、および背後にある多くの新しいパブリック チェーン (IOST、Algorand など) には、実際には EOS の影がありますが、ノードの数は 21 ではなくなりました。 DPoS では、D の削除により、ノードの生成方法が直接投票から委任投票、検証可能なランダム関数指定などに変更されました。ノードのハードウェアに対する要件は EOS ほど「変態」ではありませんが、高いパフォーマンスは依然として維持されています。必要。

非常に興味深いのは、現時点でこれらすべての「XPoS」の中で最も有能なものが最も若く、オリジナリティがほとんどなく、ETHをフォークしただけでコンセンサスメカニズムをPoWからDPoSに変更するということです。BSC、一種の皮肉なのかわかりません。

副題

03 ビッグブロック BCH、BSV

大きなブロックは、DPoS よりも「直感的な」拡張方法です。

現在 TPS が非常に低いため、ブロックに収容できるトランザクションが少なすぎることが主な理由です。その後、ブロックを 10 倍、場合によっては 100 倍、1M から 10M、100M、さらには 1G に拡張します。 . TPSは対応しません 10倍、100倍、1000倍に拡大されましたか？

このビッグブロックは主にBTCの拡張を中心に展開しており、ETHとは何の関係もなく、ブロックチェーンの歴史の中で有名なブロックチェーンも誕生しました。BCHとBSVの分岐イベント画像の説明

(写真はインターネットから)

このうち、BCH はネットワークのニーズやインターネットの技術進歩に合わせてブロックサイズを段階的に拡大する必要があると考えられる「中程度の大きなブロック」のジャンルとみなされ、BSV は「非常に大きなブロック」のジャンルとされ、これは最初からブロックサイズを増加させます。その後、「無制限のブロック」の拡張プランが公開されました。

しかし、単純にブロックサイズを増やすことは想像ほど簡単ではなく、2018年末のBCHストレステストでは全ノードの16%がオフラインでデータ同期ができず、2019年4月のBSVストレステストでは6ブロックが発生しました。再編。単一ブロック（ブロックの上限ではありません）のデータが徐々に増加するにつれて、ノードの切断、ブロックの再編成、孤立ブロックなどの一連の問題が徐々に現れます。

BSV を例に挙げると、BSV の概念では、最終的に成熟した形式は EOS に似たスーパー ノード スタイルになるはずで、ハードウェアと帯域幅の要件は EOS よりもさらに高く、ほぼデータセンター レベルになるはずです。最終的には、市場における適者生存により、数台から十数台の「超高性能スーパーノード」がマイナーとして残ることになります。投票を行わないだけで、純粋な PoW を維持します。強調されているのはノードの数や「分散化」ではなく、「パーミッションレス」です。

ほら、ここでも高性能ノードが登場します。

高性能ノードの使用がブロックチェーンの最も重要な機能である分散化に悪影響を与えるかどうかは依然として議論の的であり、大規模なブロックが高性能ノードの最前線を代表するものであることは間違いありません。

また、2 つのプロジェクトは、スマート コントラクトの方向でまったく異なる道をたどっています。BCH は最初にワームホール プロトコルを起草しましたが、後に失敗が宣言され、純粋な電子マネー ルートに戻りました。BSC が普及した後、ワームホールの開発を開始しました。 SmartBCH の BSC と同様のサイドチェーンは EVM と互換性があり、ほぼ完成していると言われており、近いうちに皆さんも体験することになると思います。

副題

04 サイドチェーンマティック、スケイル、BSC、ヘコ、ニア、エイバックス、ファントム

厳密に言えば、サイドチェーン自体は単なる概念であり、具体的な拡張技術ではありません。

例えば、現在のMaticとSkaleはサイドチェーンであり、どちらもPoSチェーンであり、コンセンサスメカニズムは異なりますが、いずれもETHにサービスを提供しており、当初の目的はETHの拡大です。

BSCやHECOなどの「取引プラットフォームチェーン」がETHを直接フォークし、その後コンセンサスがDPoSに変更されたもので、ETH上の多くの資産もクロスできるため、ETHのサイドチェーンとみなすこともできます。

Near はシャーディング、Avax、Fantom は DAG... 初期の位置付けはネイティブの高速チェーンです。しかし、技術的な手段が何であれ、ETHへの橋渡しをする限り、それはある意味ETHのサイドチェーンとみなすことができます。

EOS 上にブリッジが構築され、ETH に接続されている場合、EOS は ETH のサイドチェーンであるとも言えます。

もちろん、サイドチェーンの概念は実際には相互的なものです。たとえば、Polkadot には ETH の「ブリッジ」を担当する Moonbeam のようなパラチェーンがあり、最初は間違いなく Polkadot にブリッジされた ETH 上の多くの資産が存在しますが、Polkadot は ETH のサイドチェーンとみなすこともできると感じます。

しかし、ある日、Polkadot 上の資産が ETH よりも豊かになり、市場価値が ETH より大きくなり、多くのネイティブ資産がブリッジを介して Polkadot から ETH に移動する場合、ETH は Polkadot のサイドチェーンであるとも言えますか?

したがって、サイドチェーン自体は相互の概念です。ただ、現時点では基本的にETHが唯一であり、ほとんどすべての貴重な資産がETHにあり、ETH自体のパフォーマンスが弱いため、人々は「ETHへの橋を架ける」チェーンはすべてETHのサイドチェーンと見なすことができると感じています。

各サイドチェーンはそれ自体が独立したブロックチェーンです。パフォーマンス、セキュリティなどはすべて独自のチェーンのノードに完全に依存しており、ETH とは何の関係もありません。サイドチェーンとレイヤー 2 の違いを知ることは、ブロックチェーンの拡張 (ここでは特に ETH の拡張を指します) を完全に理解しているかどうかをテストするための重要な質問です。

次のパートでは、レイヤー 2 のプラズマとロールアップ、シャーディングとパラチェーンを含む他のいくつかの主流の拡張ソリューション、および Solana、Flow、Avax などの「非主流」の拡張ソリューションについて引き続き説明しますので、ご期待ください。