ความคืบหน้าของโซลูชั่น Ethereum scaling เป็นอย่างไร?
หมายเหตุบรรณาธิการ: บทความนี้มาจากค่ายฐานบล็อกเชนหมายเหตุบรรณาธิการ: บทความนี้มาจาก
ค่ายฐานบล็อกเชน
ค่ายฐานบล็อกเชน
(ID: blockchain_camp), ที่มา: Breakermag, ผู้แต่ง: Andreas Wallendahl, ผู้แปล | Guoxi, บรรณาธิการที่รับผิดชอบ | George, พิมพ์ซ้ำโดยได้รับอนุญาตจาก Odaily
ความสามารถในการขยายขนาดเป็นจุดอ่อนที่สำคัญของ Ethereum มาโดยตลอด และการปรับปรุงความสามารถในการปรับขนาดในแผนการอัปเกรดของ Ethereum 2.0 ครอบคลุมพื้นที่ครึ่งหนึ่งของประเทศ วันนี้ครึ่งปีหลังจากเปิดตัวแผน Ethereum 2.0 ปัญหาด้านการขยายขนาดได้รับการปรับปรุงหรือไม่?
บทความนี้ส่วนใหญ่ให้ภาพรวมของโซลูชันความสามารถในการปรับขนาด Ethereum ที่มีอยู่และการแลกเปลี่ยนที่พวกเขาทำ ในขณะที่สรุปโซลูชันความสามารถในการปรับขนาดที่นอกกรอบสำหรับนักพัฒนาบล็อกเชน
ความสามารถในการปรับขนาดนั้นยากอะไร
ทำไมปัญหาเรื่องการขยายขนาดจึงยากนัก? ฉันมักจะพูดถึง "ไตรเลมมาความสามารถในการปรับขนาด (หรือที่เรียกว่าไตรเลมมา)" เพราะบล็อกเชนต้องทำการแลกเปลี่ยนระหว่างคุณสมบัติต่างๆ สำหรับบล็อกเชนทั้งหมด ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะได้รับคุณสมบัติสามประการของการกระจายอำนาจ ความสามารถในการปรับขนาด และความปลอดภัยในเวลาเดียวกัน
— Vitalik Buterin ผู้ร่วมก่อตั้ง Ethereum พฤศจิกายน 2017
บล็อกเชนสาธารณะที่ไม่ได้รับอนุญาต เช่น Bitcoin และ Ethereum ได้เลือกที่จะเพิ่มประสิทธิภาพคุณสมบัติสองประการของการกระจายอำนาจและความปลอดภัยในชั้นแรก ดังนั้นจึงไม่สามารถปรับขนาดได้ดี
ใน blockchain เหล่านี้ ผู้เข้าร่วมทุกคนสามารถเป็นผู้ตรวจสอบได้โดยใช้เวลาและเงินทุนที่ค่อนข้างต่ำ threshold ที่ต่ำได้ดึงดูดโหนดการขุดนับพันให้เข้าร่วมในการพิสูจน์การทำงาน ปกป้อง blockchain จากผลกระทบจากการโจมตีด้วยพลังคอมพิวเตอร์ 51% ซึ่งสูงขนาดนี้ ระดับของการกระจายอำนาจนำมาซึ่งความปลอดภัยระดับสูง จากข้อมูลใน เดือนเมษายน ปีนี้ ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการโจมตีด้วยพลังคอมพิวเตอร์ 51% บน Ethereum blockchain คือ 10 ต่อชั่วโมง ในฐานะพี่ใหญ่ในกลุ่มสกุลเงินดิจิตอล 51% ของการโจมตี Bitcoin blockchain อยู่ที่ $350,000 ต่อชั่วโมง
ด้วยการกระจายอำนาจระดับสูงและความปลอดภัยสูง Ethereum จึงเป็นที่ชื่นชอบของผู้คน ดังนั้นจึงกลายเป็นตัวเลือกแรกในระบบเศรษฐกิจบล็อกเชนระดับโลกและเป็นแพลตฟอร์มที่ดีสำหรับแอพพลิเคชั่นแบบกระจายอำนาจ
อย่างไรก็ตาม เบื้องหลังการกระจายอำนาจและความปลอดภัยของ Ethereum คือการเสียสละครั้งใหญ่ในด้านความสามารถในการปรับขนาด แม้ว่าขีดจำกัดความเร็วในการประมวลผลตามทฤษฎีของ Ethereum สำหรับธุรกรรมอย่างง่ายคือ 14-15 ธุรกรรมต่อวินาที แต่ในขณะนี้ Ethereum สามารถประมวลผลได้ประมาณ 5 ธุรกรรมต่อวินาทีเท่านั้น และเมื่อถึง 6 ธุรกรรมต่อวินาที โหลดจะโอเวอร์โหลด นั่นเป็นลำดับความสำคัญที่น้อยเกินไปสำหรับแอปผู้บริโภคทั่วไปหรือแอปการเงิน ไม่ต้องพูดถึงแพลตฟอร์มระดับโลก
ข้อจำกัดที่ใหญ่ที่สุดเกี่ยวกับความสามารถในการปรับขนาดของ Ethereum คือบล็อกเชนสาธารณะที่ไม่ได้รับอนุญาตอย่าง Ethereum นั้นต้องการทุกโหนดการขุดเพื่อตรวจสอบทุกธุรกรรม
—— Josh Stark, "ความเข้าใจเชิงลึกเกี่ยวกับโซลูชันการปรับขนาดเลเยอร์ที่สองของ Ethereum"
ด้วยปัญหาร้ายแรงเช่นนี้ เป็นไปได้ไหมที่ชุมชน Ethereum ทั้งหมดจะนั่งเฉยๆ? ไม่ อันที่จริง Ethereum Foundation มีแผนงานการวางแผนที่สมบูรณ์สำหรับการอัปเกรดโครงสร้างพื้นฐาน blockchain ใน Ethereum 2.0 ซึ่งความสามารถในการปรับขนาดมีบทบาทสำคัญ กล่าวคือ ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า Ethereum จะมุ่งเน้นไปที่การแก้ไขปัญหาความสามารถในการปรับขนาด
แต่ยังไม่สามารถดับความกระหายได้ จะเกิดอะไรขึ้นหากแอปพลิเคชันที่เรากำลังสร้างตอนนี้ต้องการความสามารถในการปรับขยาย แน่นอนว่าขึ้นอยู่กับสถานการณ์การใช้งานเฉพาะของคุณ แม้ว่า Ethereum 2.0 จะประสบความสำเร็จอย่างมากในแง่ของความสามารถในการปรับขนาดในอนาคต คุณอาจไม่ต้องการส่งธุรกรรมทั้งหมดไปยัง Ethereum mainnet / ชั้นแรก คุณจะยังคงเลือกโซลูชันชั้นที่สอง
วันนี้ Ethereum ยังคงมีจุดอ่อนที่สำคัญสามประการดังต่อไปนี้
ความเร็วต่ำ: ปริมาณงานของธุรกรรมต่ำเกินไป และบางครั้งจำนวนธุรกรรมเกินขีดความสามารถของบล็อกเชน ซึ่งจะทำให้เกิดเวลาแฝงสูงในเครือข่ายบล็อกเชน
แพง: ผู้ใช้ต้องจ่ายค่าธรรมเนียมน้ำมันสำหรับแต่ละธุรกรรม และเมื่อจำนวนธุรกรรมเพิ่มขึ้น ค่าธรรมเนียมน้ำมันและราคาของ Ethereum ก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย
ประสบการณ์ของผู้ใช้จำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงอย่างเร่งด่วน: ผู้ใช้ต้องลงนามในธุรกรรมแต่ละรายการ และไม่สามารถเริ่มธุรกรรมถัดไปได้จนกว่าธุรกรรมจะได้รับการยืนยันจากบล็อกเชน
โซลูชันความสามารถในการปรับขนาดคืออะไร?
ต่อไป เรามาพูดถึงโซลูชันการปรับขยายขนาดที่ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมแล้ว ในที่นี้ เราจะพูดถึงโซลูชันที่ใช้บ่อยที่สุด 5 รายการเท่านั้น แน่นอนว่า นี่ยังไม่ทั้งหมด นอกจากนี้ ยังมีอีกหลายด้านที่สามารถปรับปรุงได้ในอุตสาหกรรม โซลูชันความสามารถในการปรับขนาดสำหรับปริมาณงานของธุรกรรมบล็อกเชน เช่น การประมวลผลแบบออฟไลน์ของบล็อกเชน แต่เนื่องจากเหตุผลด้านพื้นที่ จะไม่ถูกกล่าวถึงในที่นี้
การเซ็นธุรกรรมนอกเชนของบล็อกเชน (ธุรกรรมเมตา): ใช้คีย์สาธารณะและคู่คีย์ส่วนตัวของ Ethereum เพื่อลงนามธุรกรรมภายใต้เชนบล็อกเชน คุณสามารถจัดเก็บธุรกรรมไว้ในเครื่องหรือส่งออก และแม้แต่โอนในรูปแบบเพียร์ทูเพียร์ เมื่อธุรกรรมขั้นสุดท้ายถูกส่งไปยังบล็อกเชน สถานะของบล็อกเชนจะได้รับการอัปเดตตามเนื้อหาของธุรกรรมและลายเซ็นดิจิทัล (เช่น การเพิ่มคะแนนเสียง ( #votes ) การอัปเดตราคาของเครื่อง Ethereum oracle ( ออราเคิล )).
ช่องทางสถานะ: การเชื่อมต่อที่สร้างขึ้นระหว่างคู่สัญญาภายใต้ห่วงโซ่บล็อกเชน ธุรกรรมแต่ละรายการจะอัปเดตสถานะปัจจุบัน และสถานะสุดท้ายจะถูกบันทึกในบล็อกเชนผ่านธุรกรรม
ไซด์เชนและบริดจ์ (บริดจ์): ผ่านสัญญาอัจฉริยะของทรานแซกชันบริดจ์และกลไกการถ่ายทอดทรานแซคชันที่สอดคล้องกัน เชนด้านข้างที่มีฟังก์ชันที่สมบูรณ์ของ Ethereum จะถูกยึดเข้ากับเครือข่ายหลักของ Ethereum
ชื่อเรื่องรอง


การแลกเปลี่ยนสำหรับโซลูชั่นที่ปรับขนาดได้
ความปลอดภัย ปริมาณงาน ความพร้อมใช้งาน และต้นทุนการใช้งานของแต่ละโซลูชันเป็นอย่างไร ตารางด้านล่างแสดงข้อมูลสรุปโดยละเอียด
ชื่อเรื่องรอง
หลักการและการใช้งานเฉพาะของแต่ละโซลูชัน
โซลูชันความสามารถในการขยายขนาดที่อธิบายไว้ด้านล่างนี้เป็นโอเพ่นซอร์สทั้งหมดและรองรับการใช้งานได้ทันที และคุณสามารถใช้โซลูชันเหล่านี้ในแอปพลิเคชันแบบกระจายศูนย์ได้ อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าโซลูชันความสามารถในการปรับขนาดเหล่านี้ยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนา และความปลอดภัยจะต้องได้รับการตรวจสอบอย่างรอบคอบก่อนที่แอปพลิเคชันของคุณจะเผยแพร่บน mainnet
เพื่อความสะดวกในการใช้งาน โซลูชันความสามารถในการขยายขนาดที่ยังไม่ได้ใช้งานหรือรหัสที่ยังไม่เป็นโอเพ่นซอร์สจะไม่แสดงไว้ที่นี่
1. การลงนามธุรกรรมภายใต้ blockchain (ธุรกรรมเมตา)
ผู้ใช้ใช้คู่คีย์สาธารณะและคีย์ส่วนตัวของ Ethereum เพื่อลงนามธุรกรรมภายใต้ห่วงโซ่บล็อกเชน และคู่คีย์สาธารณะและคีย์ส่วนตัวสามารถคำนวณได้ด้วยอัลกอริทึมแฮช keccak256
ธุรกรรมที่ลงนามนี้สามารถเก็บไว้ในระบบไฟล์ระหว่างดาวเคราะห์ (IPFS) หรือฐานข้อมูล จากนั้นจึงเพิ่มลงในธุรกรรมบน Ethereum mainnet เป็นแบทช์
ตัวอย่างเช่น หากคุณต้องการอ้างสิทธิ์ความเป็นเจ้าของบางสิ่งบน Ethereum mainnet คุณสามารถรวมการอ้างสิทธิ์เหล่านั้นเป็นธุรกรรมเดียวบน mainnet แทนที่จะออกธุรกรรมแยกต่างหากสำหรับการอ้างสิทธิ์แต่ละครั้ง
คุณสามารถส่งธุรกรรมนี้แบบจุดต่อจุดผ่านระบบจัดเก็บบันทึกแบบจุดต่อจุด scuttlebot เมื่อผู้รับตรวจสอบว่าธุรกรรมถูกต้องผ่านรหัสสาธารณะ เครือข่ายหลักของ Ethereum
หากการตั้งค่าของธุรกรรมอนุญาต สัญญาอัจฉริยะสามารถดำเนินการเนื้อหาของธุรกรรมหลังจากได้รับธุรกรรม
https://cryptoeconomics.study/
ในการประชุม Ethereum Developers Conference ในกรุงเบอร์ลิน ทีมงาน MakerDAO ของ Stablecoin ได้เสนอโซลูชัน Oracle ราคาแบบออฟไลน์ โดยอิงตามวิธีการลงนามธุรกรรมแบบออฟไลน์
https://view.ly/v/Rt275OYzLCI1
แหล่งอ้างอิง
https://blog.ethereum.org/2014/07/22/ethereum-and-oracles/
Karl Floersch: บทช่วยสอนพื้นฐานเกี่ยวกับฟังก์ชันแฮชและการเซ็นชื่อธุรกรรม
Mario Conti: ออราเคิลราคาขึ้นอยู่กับการลงนามธุรกรรมนอกเครือข่าย
Vitalik Buterin: Ethereum ออราเคิล
2. ช่องทางการชำระเงินและช่องทางสถานะ
ช่องทางของรัฐ
ทั้งสองฝ่ายในการทำธุรกรรมล็อคสถานะเริ่มต้นของบล็อกเชน (เช่น ยอดเงินในบัญชีของแต่ละฝ่าย) ในสัญญาอัจฉริยะ ซึ่งคุณสามารถคิดง่ายๆ ว่าเป็นเหมือนกระเป๋าเงินหลายลายเซ็น สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าเงินทุนในสัญญาอัจฉริยะยังคงถูกระงับระหว่างการดำเนินการของช่องสัญญาณของรัฐจนกว่าทั้งสองฝ่ายจะลงนามเพื่อปลดล็อก
ทั้งสองฝ่ายในการทำธุรกรรมทำธุรกรรมโดยการสื่อสารการอัปเดตของรัฐอย่างต่อเนื่อง เช่น การอัปเดตยอดคงเหลือในบัญชีของตน ตราบใดที่ทั้งสองฝ่ายตกลงในการอัปเดตสถานะขั้นสุดท้าย พวกเขาสามารถลงนามร่วมกันได้ทุกเมื่อเพื่อปลดล็อกเงินทุนที่ถูกล็อคไว้ในสัญญาอัจฉริยะ
เมื่อทั้งสองฝ่ายทำธุรกรรมเสร็จสิ้น ต่างฝ่ายต่างส่งการอัปเดตสถานะไปยังสัญญาอัจฉริยะ หากการอัปเดตสถานะของพวกเขาตรงกัน สถานะสุดท้าย (เช่น ยอดคงเหลือในบัญชีของแต่ละฝ่าย) จะถูกเขียนลงในบล็อกเชนซึ่งโดยทั่วไปจะเหมือนกับสถานะเริ่มต้นเมื่อเปิดช่องทางสถานะ ต่างกัน
ช่องทางการชำระเงิน
ช่องทางของรัฐสามารถกำหนดเป็นโทเค็น Ethereum และ ERC-20 เท่านั้น ในขณะที่ช่องทางการชำระเงินไม่มีข้อจำกัดนี้
โครงสร้างช่องทางการชำระเงินที่คล่องตัวทำให้สามารถรับปริมาณงานได้มากขึ้นและการออกแบบที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เนื่องจากช่องทางการชำระเงินจะอัปเดตเพียงสถานะเดียว (หรือน้อยมาก) นั่นคือยอดดุลสุทธิ
ฉันควรทำอย่างไรหากมีข้อพิพาท
ตามการออกแบบโปรโตคอล การอัปเดตสถานะแต่ละรายการที่ลงนามโดยทั้งสองฝ่ายในการทำธุรกรรมจะได้รับหมายเลขสุ่มที่ไม่ซ้ำกัน (nonce) เพื่อระบุการอัปเดตสถานะแต่ละครั้ง ในกรณีที่มีข้อพิพาท สถานะล่าสุดของหมายเลขสุ่มจะใช้เป็นข้อมูลอ้างอิง
ในการทำธุรกรรม เมื่อฝ่าย A ส่งการอัปเดตสถานะ ระยะเวลาท้าทายของเขาก็จะเริ่มต้นขึ้นด้วย ในช่วงเวลานี้ ฝ่าย B สามารถส่งการอัปเดตสถานะด้วยสถานะที่ไม่ใหม่กว่า หากฝ่าย B ไม่ส่งการอัปเดตสถานะและตัวจับเวลาระยะเวลาท้าทายหมดอายุ สัญญาอัจฉริยะจะเลือกสถานะด้วยตัวเลขสุ่มที่ใหม่กว่า (นั่นคือ สถานะสุดท้ายที่ส่งโดยฝ่าย A) เป็นสถานะสุดท้าย อัปโหลดสถานะนี้ไปยัง บล็อกเชนและปฏิบัติตามสถานะนี้ ปลดล็อกและคืนเงิน
โครงการและการดำเนินการที่มีอยู่
Ethereum Raiden: โซลูชันช่องทางการชำระเงินที่ช่วยให้สามารถทำธุรกรรมได้เกือบจะทันที ค่าธรรมเนียมต่ำ และปรับขนาดได้ Lightning Network เป็นฟังก์ชันที่สมบูรณ์แบบของ Ethereum blockchain และเข้ากันได้กับโทเค็น ERC-20 ทั้งหมด
Connext: Connext กำลังสร้างโครงสร้างพื้นฐาน micropayment แบบ peer-to-peer แบบโอเพ่นซอร์ส ผลิตภัณฑ์แรกของพวกเขาใช้ช่องทางการชำระเงินบนบล็อกเชน Ethereum ซึ่งสามารถรวมธุรกรรมนอกเครือข่ายบล็อกเชนจำนวนมากเป็นธุรกรรมบนเครือข่ายจำนวนเล็กน้อย
3. โซ่ข้างและสะพานขนถ่าย
สะพานถ่ายโอน (หรือรีเลย์) ส่งข้อมูลการทำธุรกรรมจากเครือข่ายด้านข้างที่เรียกใช้อัลกอริทึมที่สอดคล้องกันตามลำดับไปยังเครือข่ายหลักของ Ethereum มันล็อคกองทุนหรือรัฐ (หรือทั้งสองอย่าง) บน mainnet และรันแอพพลิเคชั่นแบบกระจายศูนย์บน sidechains เพื่อรวบรวมและประมวลผลธุรกรรม
ผู้ใช้ฝากโทเค็น Ether/ERC-20 ของพวกเขาบน Ethereum mainnet ในสัญญาอัจฉริยะของบริดจ์
ในช่วงเวลานี้ แอปพลิเคชันแบบกระจายอำนาจจะยังคงทำงานต่อไป และเมื่อธุรกรรมทั้งหมดเสร็จสิ้น ผู้ใช้สามารถดึงโทเค็น Ethereum/ERC-20 ของตนเองบนเครือข่ายหลักของ Ethereum
ผู้ใช้เพียงจ่ายค่าธรรมเนียมการจัดการสำหรับธุรกรรมการฝากและถอนสองรายการ
สำหรับธุรกรรมที่ทำงานบน side chain ผู้ใช้อาจต้องจ่ายค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรมน้อยลง ทั้ง side chain Loom และ POA มีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน ดังนั้น Loom จะเรียกเก็บค่าธรรมเนียมแอพพลิเคชั่นแบบกระจายศูนย์โดยมีค่าธรรมเนียมในรูปแบบของ Loom token และผู้ใช้ POA จะต้องชำระเงิน ก๊าซในรูปของโทเค็น POA บนโซ่ด้านข้าง
Parity Bridge Ropsten-Kovan Ether-ERC20 Test Deployment
เพื่อลดค่าใช้จ่ายก๊าซใน sidechains คุณสามารถรัน dapps บน blockchain ส่วนตัวได้ แต่หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการทำเช่นนั้นคือคุณต้องดึงดูดนักขุดให้มาขุดบน blockchain ส่วนตัว
แหล่งอ้างอิง
https://wiki.parity.io/Bridge
ดูวิดีโอ: การปรับใช้การทดสอบ Parity Bridge โดยใช้โทเค็น Ether/ERC-20 บนเครือข่ายการทดสอบ Ethereum ของ Ropsten และ Kovan
https://github.com/poanetwork/poa-bridge-contracts
บริษัทจัดการสินทรัพย์บล็อกเชน Melonport และบริษัทแพลตฟอร์มบล็อกเชน Colony ได้เริ่มใช้งานและทดสอบสะพาน Parity และแพลตฟอร์มการค้าแบบกระจายอำนาจ Swarm.City และบล็อกเชนที่ไม่หวังผลกำไร Giveth กำลังทดสอบการส่งข้อความบนสะพาน
คำอธิบายโดยละเอียดของเทคโนโลยีทรานสเฟอร์บริดจ์:
รหัสสัญญาอัจฉริยะของทรานซิชันบริดจ์:
โครงการและการดำเนินการที่มีอยู่
POA Network เป็นแพลตฟอร์มที่ใช้ Ethereum ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้เฟรมเวิร์กโอเพ่นซอร์สสำหรับสัญญาอัจฉริยะ
POA Network เป็นโซลูชันด้านเชนของ Ethereum ซึ่งใช้ Proof of Authority (POA) ในแง่ของกลไกที่สอดคล้องกัน

Loom เป็นโซลูชันการปรับขนาด Ethereum เลเยอร์ 2 ที่ออกแบบมาสำหรับแอปพลิเคชันแบบกระจายอำนาจ เช่น โซเชียลและเกมที่ต้องการปริมาณงานสูงมาก นักพัฒนาสามารถใช้ Loom Software Development Kit (SDK) เพื่อสร้าง sidechain ที่ได้รับการปรับให้เหมาะกับความสามารถในการปรับขนาดได้: Decentralized Application Blockchain (dAppChain) ซึ่งใช้กลไกฉันทามติของ DPoS
ไซด์เชนที่ยืดหยุ่นของ SKALE สืบทอดข้อดีทั้งหมดของไซด์เชนมาตรฐาน ในขณะที่ยังให้การรับประกันความปลอดภัยของเครือข่ายที่กระจายอำนาจอย่างเต็มที่ ห่วงโซ่ด้านข้างแบบยืดหยุ่นมีลักษณะของประสิทธิภาพที่ทรงพลัง ความสามารถในการกำหนดค่า และความเข้ากันได้กับโปรโตคอล Ethereum/Web3
4. โซ่พลาสมา
ภาพรวมของเทคโนโลยี Plasma Chain
เริ่มต้น Plasma chain เขียนสัญญาอัจฉริยะ และส่งไปยัง root blockchain
ธุรกรรมถูกเรียกใช้ใน Plasma chain และ Plasma chain ส่งข้อมูลเป็นประจำ (บล็อกแฮชใน Plasma chain) ไปยัง root blockchain
กฎที่เป็นเอกฉันท์ของ Plasma chain สร้างขึ้นจากหลักฐานการฉ้อโกง หากบล็อกไม่ถูกต้อง ทุกคนสามารถส่งหลักฐานการบล็อกไม่ถูกต้องเพื่อย้อนกลับบล็อกเชน
Plasma chain แต่ละอันสามารถมีกฎของตัวเองได้ ซึ่งปรับให้เหมาะกับการใช้งานแบบกระจายศูนย์เพื่อวัตถุประสงค์พิเศษ
โครงการและการดำเนินการที่มีอยู่


