Tiến trình của các giải pháp mở rộng Ethereum như thế nào?

Lưu ý của biên tập viên: Bài viết này đến từTrại cơ sở chuỗi khốiLưu ý của biên tập viên: Bài viết này đến từ

Trại cơ sở chuỗi khối

Trại cơ sở chuỗi khối

(ID: blockchain_camp), nguồn: Breakermag, tác giả: Andreas Wallendahl, dịch giả | Guoxi, phụ trách biên tập | George, in lại với sự cho phép của Odaily.

Khả năng mở rộng luôn là một điểm đau lớn của Ethereum và việc cải thiện khả năng mở rộng trong kế hoạch nâng cấp của Ethereum 2.0 chiếm một nửa quốc gia. Hôm nay, nửa năm sau khi ra mắt kế hoạch Ethereum 2.0, vấn đề về khả năng mở rộng có được cải thiện không?

Bài viết này chủ yếu cung cấp tổng quan về các giải pháp khả năng mở rộng Ethereum hiện có và sự đánh đổi mà chúng tạo ra, đồng thời tóm tắt một số giải pháp khả năng mở rộng vượt trội cho các nhà phát triển chuỗi khối.

Điều gì là rất khó khăn về khả năng mở rộng?

Tại sao vấn đề về khả năng mở rộng lại khó như vậy? Tôi thường nói về "bộ ba bất khả thi về khả năng mở rộng (còn được gọi là bộ ba bất khả thi)" bởi vì các chuỗi khối phải đánh đổi giữa các thuộc tính khác nhau. Đối với tất cả các chuỗi khối, không dễ để có được ba thuộc tính phân cấp, khả năng mở rộng và bảo mật cùng một lúc.

— Vitalik Buterin, đồng sáng lập Ethereum, tháng 11 năm 2017

Các chuỗi khối công khai không cần cấp phép như Bitcoin và Ethereum đã chọn tối ưu hóa hai thuộc tính là phân cấp và bảo mật ở lớp đầu tiên, vì vậy chúng không mở rộng quy mô tốt.

Trong các chuỗi khối này, bất kỳ người tham gia nào cũng có thể trở thành người xác thực với thời gian và cam kết vốn tương đối thấp. Ngưỡng thấp đã thu hút hàng nghìn nút khai thác tham gia bằng chứng công việc, bảo vệ chuỗi khối khỏi bị ảnh hưởng bởi các cuộc tấn công 51% sức mạnh tính toán, mức cao này mức độ phân cấp mang lại mức độ bảo mật cao.Theo dữ liệu vào tháng 4 năm nay, chi phí thực hiện một cuộc tấn công 51% sức mạnh tính toán vào chuỗi khối Ethereum là 10 mỗi giờ.Là anh cả trong số các loại tiền điện tử, chi phí thực hiện một Cuộc tấn công 51% vào chuỗi khối Bitcoin là 350.000 đô la mỗi giờ.

Nhờ tính phi tập trung cao và tính bảo mật cao, Ethereum được mọi người ưa chuộng, từ đó trở thành lựa chọn hàng đầu trong nền kinh tế chuỗi khối toàn cầu và cung cấp một nền tảng tốt cho các ứng dụng phi tập trung.

Tuy nhiên, đằng sau tính phi tập trung và bảo mật của Ethereum là sự hy sinh rất lớn về khả năng mở rộng. Mặc dù giới hạn tốc độ xử lý lý thuyết của Ethereum đối với các giao dịch đơn giản là 14-15 giao dịch mỗi giây, nhưng hiện tại, Ethereum chỉ có thể xử lý khoảng 5 giao dịch mỗi giây và khi đạt đến 6 giao dịch mỗi giây, tải sẽ bị quá tải. Đó là một mức độ quá nhỏ đối với bất kỳ ứng dụng tiêu dùng hoặc ứng dụng tài chính chính thống nào, chứ đừng nói đến một nền tảng toàn cầu.

Hạn chế lớn nhất đối với khả năng mở rộng của Ethereum là một chuỗi khối công khai không được phép như Ethereum yêu cầu mọi nút khai thác phải xác minh mọi giao dịch.

—— Josh Stark, "Hiểu sâu về giải pháp mở rộng lớp thứ hai của Ethereum"

• Với một vấn đề nghiêm trọng như vậy, lẽ nào toàn bộ cộng đồng Ethereum chỉ ngồi yên? Không, trên thực tế, Ethereum Foundation có một lộ trình lập kế hoạch hoàn chỉnh cho việc nâng cấp cơ sở hạ tầng chuỗi khối trong Ethereum 2.0, trong đó khả năng mở rộng đóng một vai trò quan trọng, nghĩa là trong vài năm tới, Ethereum sẽ tập trung vào giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng.

• Nhưng xa không thể làm dịu cơn khát gần, nếu ứng dụng chúng ta đang xây dựng bây giờ yêu cầu khả năng mở rộng thì sao? Tất nhiên, nó phụ thuộc vào kịch bản sử dụng cụ thể của bạn. Ngay cả khi Ethereum 2.0 là một thành công lớn về khả năng mở rộng trong tương lai, bạn có thể không muốn gửi tất cả các giao dịch đến mạng chính / lớp đầu tiên của Ethereum, bạn vẫn sẽ chọn giải pháp lớp thứ hai.

• Ngày nay, Ethereum vẫn có ba điểm yếu lớn sau đây

Tốc độ chậm: Thông lượng giao dịch quá thấp và đôi khi số lượng giao dịch vượt quá khả năng chịu tải của chuỗi khối, điều này sẽ gây ra độ trễ cao trong mạng chuỗi khối.

Đắt tiền: Người dùng cần trả phí gas cho mỗi giao dịch và khi số lượng giao dịch tăng lên, phí gas và giá của Ethereum cũng sẽ tăng theo.

• Trải nghiệm người dùng cần được cải thiện khẩn cấp: người dùng phải ký vào từng giao dịch và không thể bắt đầu giao dịch tiếp theo cho đến khi giao dịch được xác nhận bởi chuỗi khối.

• Các giải pháp khả năng mở rộng là gì?

• Tiếp theo, hãy nói về các giải pháp khả năng mở rộng đã được triển khai trong ngành. Ở đây chúng tôi chỉ thảo luận về năm giải pháp được sử dụng phổ biến nhất. Tất nhiên, đây không phải là tất cả. Ngoài ra, có rất nhiều lĩnh vực có thể được cải thiện trong ngành .Các giải pháp về khả năng mở rộng cho thông lượng giao dịch chuỗi khối, chẳng hạn như tính toán chuỗi khối ngoài chuỗi, nhưng vì lý do không gian, sẽ không được thảo luận ở đây.

• Ký giao dịch ngoài chuỗi chuỗi khối (giao dịch meta): sử dụng cặp khóa công khai và khóa riêng của Ethereum để ký các giao dịch trong chuỗi chuỗi khối, bạn có thể lưu trữ giao dịch cục bộ hoặc gửi đi và thậm chí chuyển giao dịch theo cách ngang hàng , khi giao dịch cuối cùng được gửi đến blockchain, trạng thái của blockchain sẽ được cập nhật theo nội dung của giao dịch và chữ ký số (ví dụ: thêm phiếu bầu ( #votes ), cập nhật giá của máy tiên tri Ethereum ( tiên tri )).

• Kênh trạng thái: Kết nối được thiết lập giữa các đối tác trong chuỗi chuỗi khối, mỗi giao dịch sẽ cập nhật trạng thái hiện tại và trạng thái cuối cùng sẽ được ghi lại trên chuỗi khối thông qua một giao dịch.

Chuỗi bên và cầu nối (Bridges): Thông qua hợp đồng thông minh cầu nối giao dịch và cơ chế chuyển tiếp giao dịch tương ứng, chuỗi bên chứa các chức năng hoàn chỉnh của Ethereum sẽ được neo vào mạng chính của Ethereum.

tiêu đề phụ

Đánh đổi cho các giải pháp khả năng mở rộng

Điều gì về bảo mật, thông lượng, tính khả dụng và chi phí sử dụng của từng giải pháp? Bảng dưới đây cung cấp một bản tóm tắt chi tiết.

tiêu đề phụ

Nguyên tắc và cách thực hiện cụ thể của từng giải pháp

• Các giải pháp khả năng mở rộng được mô tả bên dưới đều là nguồn mở và được hỗ trợ ngay lập tức và bạn có thể sử dụng chúng trong các ứng dụng phi tập trung. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các giải pháp khả năng mở rộng này vẫn đang trong giai đoạn phát triển và tính bảo mật của chúng phải được kiểm tra cẩn thận trước khi ứng dụng của bạn hoạt động trên mạng chính.

• Để dễ sử dụng, các giải pháp khả năng mở rộng chưa được triển khai hoặc mã của chúng chưa phải là nguồn mở sẽ không được liệt kê ở đây.

• 1. Ký giao dịch theo blockchain (giao dịch meta)

• Người dùng sử dụng cặp khóa công khai và khóa riêng của Ethereum để ký các giao dịch trong chuỗi blockchain và cặp khóa chung và khóa riêng có thể được tính toán bằng thuật toán băm keccak256.

• Giao dịch đã ký này có thể được lưu trữ trong Hệ thống tệp liên hành tinh (IPFS) hoặc cơ sở dữ liệu, sau đó được thêm vào các giao dịch trên mạng chính Ethereum theo đợt.

• Ví dụ: nếu bạn muốn xác nhận quyền sở hữu một thứ gì đó trên mạng chính Ethereum, bạn có thể tổng hợp các yêu cầu đó thành một giao dịch trên mạng chính thay vì phát hành một giao dịch riêng cho từng yêu cầu.

Bạn có thể chuyển giao dịch này từ điểm này sang điểm khác thông qua scuttlebot của hệ thống lưu trữ nhật ký điểm-điểm. Khi người nhận xác minh rằng giao dịch hợp lệ thông qua khóa công khai, giao dịch có thể được sử dụng làm đầu vào tiên tri của hợp đồng thông minh trên mạng chính Ethereum.

• Nếu cài đặt của giao dịch cho phép, hợp đồng thông minh có thể thực hiện nội dung của giao dịch sau khi nhận được giao dịch.

  https://cryptoeconomics.study/

• Tại Hội nghị các nhà phát triển Ethereum ở Berlin, nhóm MakerDAO của stablecoin đã đề xuất một giải pháp tiên tri về giá ngoài chuỗi dựa trên phương thức ký giao dịch ngoài chuỗi.

  https://view.ly/v/Rt275OYzLCI1

• nguồn tham khảo

  https://blog.ethereum.org/2014/07/22/ethereum-and-oracles/

Karl Floersch: Hướng dẫn cơ bản về hàm băm và ký giao dịch

Mario Conti: Một tiên tri về giá dựa trên việc ký kết giao dịch ngoài chuỗi

• Vitalik Buterin: Ethereum Oracle

• 2. Kênh thanh toán và kênh trạng thái

• kênh nhà nước

Cả hai bên tham gia giao dịch đều khóa trạng thái ban đầu của chuỗi khối (ví dụ: số dư tài khoản của mỗi bên) trong một hợp đồng thông minh mà bạn có thể nghĩ đơn giản là ví đa chữ ký. Điều này đảm bảo rằng tiền trong hợp đồng thông minh vẫn bị đóng băng trong quá trình hoạt động của kênh trạng thái cho đến khi cả hai bên ký để mở khóa.

Hai bên tham gia giao dịch tiến hành giao dịch bằng cách liên tục truyền đạt các cập nhật trạng thái, chẳng hạn như cập nhật số dư tài khoản tương ứng của họ. Miễn là cả hai bên đồng ý về bản cập nhật trạng thái cuối cùng, họ có thể đồng ký bất cứ lúc nào để mở khóa số tiền bị khóa trong hợp đồng thông minh.

Khi cả hai bên hoàn thành giao dịch, mỗi bên sẽ gửi một bản cập nhật trạng thái cho hợp đồng thông minh. Nếu các cập nhật trạng thái của họ khớp với nhau, thì trạng thái cuối cùng (giả sử số dư tài khoản của mỗi bên) được ghi vào chuỗi khối, thường giống với trạng thái ban đầu khi kênh trạng thái được mở.

kênh thanh toán

• Các kênh trạng thái chỉ có thể được mệnh giá bằng mã thông báo Ethereum và ERC-20, trong khi các kênh thanh toán không có giới hạn này.

• Cấu trúc hợp lý của các kênh thanh toán cho phép thông lượng lớn hơn và thiết kế hiệu quả hơn, vì các kênh thanh toán chỉ cập nhật một (hoặc rất ít) trạng thái: số dư ròng.

Tôi nên làm gì nếu có tranh chấp?

• Theo thiết kế giao thức, mỗi cập nhật trạng thái được ký bởi cả hai bên tham gia giao dịch sẽ được gán một số ngẫu nhiên duy nhất ( nonce ) để xác định từng cập nhật trạng thái. Trong trường hợp có tranh chấp, trạng thái mới nhất của số ngẫu nhiên được sử dụng làm tham chiếu.

• Trong một giao dịch, khi bên A gửi cập nhật trạng thái, thời gian thử thách của anh ta cũng bắt đầu. Trong thời gian này, Bên B có thể gửi bản cập nhật trạng thái với một bản cập nhật mới hơn. Nếu Bên B không gửi bản cập nhật trạng thái và bộ đếm thời gian thử thách hết hạn, hợp đồng thông minh sẽ chọn trạng thái có số ngẫu nhiên mới hơn (nghĩa là trạng thái do Bên A gửi lần cuối) làm trạng thái cuối cùng, tải trạng thái này lên chuỗi khối và tuân theo trạng thái này Mở khóa và trả lại tiền.

Các dự án hiện có và triển khai

Ethereum Raiden: Một giải pháp kênh thanh toán cho phép giao dịch gần như ngay lập tức, phí thấp và có thể mở rộng. Lightning Network là một chức năng hoàn hảo của chuỗi khối Ethereum và nó tương thích với tất cả các mã thông báo ERC-20.

• Connext: Connext đang xây dựng cơ sở hạ tầng thanh toán vi mô ngang hàng mã nguồn mở. Sản phẩm đầu tiên của họ sử dụng các kênh thanh toán trên chuỗi khối Ethereum, có thể tổng hợp nhiều giao dịch ngoài chuỗi khối thành một số lượng nhỏ các giao dịch trên chuỗi.

• 3. Chuỗi bên và cầu chuyển

• Cầu chuyển (hoặc chuyển tiếp) truyền thông tin giao dịch từ các chuỗi bên chạy thuật toán đồng thuận tương ứng của chúng đến mạng chính Ethereum. Nó khóa tiền hoặc trạng thái (hoặc cả hai) trên mạng chính và chạy các ứng dụng phi tập trung trên các chuỗi bên để thu thập và xử lý các giao dịch.

• Người dùng gửi mã thông báo Ether/ERC-20 của họ trên mạng chính Ethereum vào hợp đồng thông minh cầu nối.

• Trong thời gian này, ứng dụng phi tập trung sẽ tiếp tục chạy và khi tất cả các giao dịch được hoàn thành, người dùng có thể truy xuất mã thông báo Ethereum/ERC-20 của riêng họ trên mạng chính Ethereum.

Người dùng chỉ cần trả phí xử lý cho hai giao dịch gửi và rút tiền.

• Đối với các giao dịch chạy trên chuỗi bên, người dùng cũng có thể phải trả ít phí giao dịch hơn. gas dưới dạng mã thông báo POA trên chuỗi bên.

  Parity Bridge Ropsten-Kovan Ether-ERC20 Test Deployment

• Để loại bỏ chi phí gas trên sidechains, bạn có thể chạy dapps trên một blockchain riêng tư, nhưng một trong những thách thức lớn nhất khi làm như vậy là bạn cần thu hút những người khai thác để khai thác trên blockchain riêng tư.

• nguồn tham khảo

  https://wiki.parity.io/Bridge

• Xem video: Triển khai thử nghiệm cầu chẵn lẻ bằng cách sử dụng mã thông báo Ether/ERC-20 trên mạng thử nghiệm Ethereum của Ropsten và Kovan

  https://github.com/poanetwork/poa-bridge-contracts

Công ty quản lý tài sản chuỗi khối Melonport và công ty nền tảng chuỗi khối Colony đã bắt đầu triển khai và thử nghiệm cầu Parity, nền tảng thương mại phi tập trung Swarm.City và tổ chức phi lợi nhuận chuỗi khối Giveth đang thử nghiệm nhắn tin trên cầu

• Thuyết minh chi tiết công nghệ cầu chuyển:

  Cầu chuyển đổi mã hợp đồng thông minh:

• Các dự án hiện có và triển khai

• Mạng POA là một nền tảng dựa trên Ethereum nhằm cung cấp một khung mã nguồn mở cho các hợp đồng thông minh.

Mạng POA là một giải pháp sidechain của Ethereum, sử dụng Bằng chứng về quyền hạn (POA) về cơ chế đồng thuận.

Loom là một giải pháp khả năng mở rộng lớp 2 của Ethereum được thiết kế cho các ứng dụng phi tập trung như mạng xã hội và trò chơi yêu cầu thông lượng rất cao. Các nhà phát triển có thể sử dụng Bộ công cụ phát triển phần mềm Loom (SDK) để xây dựng một sidechain được tối ưu hóa cho khả năng mở rộng: Chuỗi khối ứng dụng phi tập trung (dAppChain), sử dụng cơ chế đồng thuận DPoS.

• Sidechain đàn hồi của SKALE kế thừa tất cả các ưu điểm của sidechain tiêu chuẩn, đồng thời nó cũng cung cấp sự đảm bảo an ninh do một mạng phi tập trung hoàn toàn mang lại. Chuỗi bên đàn hồi có các đặc điểm về hiệu suất mạnh mẽ, khả năng cấu hình và khả năng tương thích với giao thức Ethereum/Web3.

• 4. Chuỗi huyết tương

• Tổng quan về công nghệ chuỗi plasma

• Khởi tạo chuỗi Plasma, viết hợp đồng thông minh và gửi chúng tới chuỗi khối gốc;

Các giao dịch được chạy trong chuỗi Plasma và chuỗi Plasma thường xuyên gửi dữ liệu (băm khối trong chuỗi Plasma) đến chuỗi khối gốc;

Các quy tắc đồng thuận của chuỗi Plasma được xây dựng dựa trên bằng chứng gian lận. Nếu một khối không hợp lệ, bất kỳ ai cũng có thể gửi bằng chứng về sự vô hiệu của khối để khôi phục chuỗi khối;

• Mỗi chuỗi Plasma có thể có các quy tắc riêng, được tối ưu hóa cho các ứng dụng phi tập trung có mục đích đặc biệt.

• Các dự án hiện có và triển khai