Jump Crypto: Giải thích chi tiết về các đặc điểm, ưu điểm và nhược điểm của năm kiến trúc đa chuỗi

链捕手

特邀专栏作者

2022-06-02 11:30

Bài viết này có khoảng 10495 từ, đọc toàn bộ bài viết mất khoảng 15 phút

Bài báo này xem xét năm kiến trúc đa chuỗi độc lập: Polkadot, Cosmos, Avalanche, Polygon Supernets và Binance BAS.

Tóm tắt AI

Mở rộng

Bài báo này xem xét năm kiến trúc đa chuỗi độc lập: Polkadot, Cosmos, Avalanche, Polygon Supernets và Binance BAS.

Tiêu đề ban đầu: "Flavors of Standalone Multichain Architecture》

Biên dịch nguyên tác: Guo Qianwen, Chain Catcher

Tổng quan

Khả năng mở rộng từ lâu đã là một chủ đề được thảo luận rộng rãi trong lĩnh vực này. Các cuộc thảo luận xung quanh chuỗi khối nguyên khối và mô-đun, tỷ lệ ngang so với dọc, từ lâu đã trở thành tâm điểm của các cuộc trò chuyện cộng đồng.

Do đó, một quan điểm phổ biến đã xuất hiện - để thiết lập một môi trường thực thi chuyên biệt hoặc thậm chí là một công cụ cuối cùng (nghĩa là cuối cùng, đề cập đến trạng thái mà một giao dịch trên chuỗi khối đã đạt đến trạng thái xác nhận trạng thái giao dịch) cho một ứng dụng hoặc trường hợp sử dụng cụ thể . Ý tưởng này đặc biệt đề cập đến việc tách biệt và tối ưu hóa sự đồng thuận và tính toán dựa trên các yêu cầu về bảo mật và tốc độ của từng sản phẩm và từng ứng dụng, về mặt lý thuyết có thể giảm tải cho một chuỗi khối cơ bản duy nhất và cải thiện hiệu suất của nó. Nhưng cách tiếp cận này từ lâu đã bị cản trở bởi sự phức tạp tuyệt đối của cơ sở hạ tầng cần thiết để đảm bảo khả năng tương tác trong một kiến trúc như vậy.

Trong vài năm qua, chúng tôi đã đạt được tiến bộ đáng kể trong việc giải quyết những thách thức này theo những cách khác nhau. Quan trọng hơn, trong vài tháng qua, các lớp giao tiếp của một số môi trường đa chuỗi độc lập đã được tung ra, các lớp giao tiếp này có thể nói là phần quan trọng nhất của "câu đố" này. Trong khi đó, trong vài tuần qua, nhiều chuỗi khối L1/L2 đã công bố các điều chỉnh đối với kiến trúc, cung cấp cơ sở hạ tầng vượt trội cho các chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng, một lần nữa khơi lại cuộc thảo luận.

Trong bài đăng này, chúng tôi xem xét chi tiết các dạng kiến trúc khác nhau được phát triển để theo đuổi tầm nhìn này và so sánh sự đánh đổi của chúng về mặt đồng thuận chung, năng lực và khả năng tương tác. Cụ thể, chúng tôi nghiên cứu năm kiến trúc đa chuỗi độc lập: Polkadot, Cosmos, Avalanche, Polygon Supernets và Binance BAS.

Lưu ý: Bài viết này tập trung vào cơ sở hạ tầng đa chuỗi độc lập, trong đó các chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng chia sẻ các nhóm trình xác thực hoặc thuật toán đồng thuận.

tiêu chuẩn so sánh

Mức độ kết nối của các hệ sinh thái đa chuỗi độc lập thay đổi từ mức thấp như bộ công cụ dành cho nhà phát triển được chia sẻ đến mức cao như bộ trình xác thực được chia sẻ, công cụ cuối cùng và trạng thái. Nói một cách khách quan, mỗi cách tiếp cận đều có những ưu điểm riêng, nhưng tất cả đều có một số mức độ tối ưu hóa cho việc duy trì và tốc độ/dung lượng của bảo mật dùng chung.

Trong bài viết này, chúng tôi so sánh các hệ sinh thái này theo năm tham số chính.

1. Đồng thuận

Tất cả các hệ sinh thái đều đáp ứng các yêu cầu cơ bản về phòng thủ trước cuộc tấn công Sybil và thời gian thực hiện cuối cùng, vì vậy về bản chất không có cơ chế đồng thuận tối ưu nào. Tuy nhiên, cần so sánh: 1) loại mô hình đồng thuận cụ thể, 2) cơ chế đồng thuận được chia sẻ hoặc độc lập cho từng chuỗi và 3) các ưu đãi mã thông báo được chia sẻ hoặc độc lập. Các chuỗi có thể sử dụng cùng một cơ chế đồng thuận (chẳng hạn như Tendermint BFT), nhưng các trình xác thực của mỗi chuỗi được khuyến khích bằng các mã thông báo độc lập của riêng chúng hoặc ngược lại, tùy thuộc vào các tham số của hệ sinh thái. Cơ chế đồng thuận được chia sẻ và khuyến khích mã thông báo có nghĩa là lớp cơ sở có thể cung cấp bảo mật cao hơn, trong khi lựa chọn độc lập có nghĩa là thiết kế linh hoạt hơn.

2. Kết thúc/Trạng thái

Trong các hệ sinh thái này, một số chuỗi duy trì một số hình thức độc lập và một số chuỗi được hoàn thiện ở cấp độ tổng thể. Điều này cung cấp 1) bảo mật cao hơn và 2) khả năng tương tác toàn diện hơn. Tuy nhiên, điều này cũng mang lại sự đánh đổi về hạn chế năng lực, nếu số lượng chuỗi khối mô-đun vượt quá một con số nhất định, quá trình hoàn thiện sẽ bị chậm lại rất nhiều.

3. Quyền tự chủ của nút/nhóm trình xác thực được chia sẻ

Ngoài việc chia sẻ các cơ chế đồng thuận, các chuỗi khối riêng lẻ cũng có thể chia sẻ các nhóm trình xác thực. Trong ví dụ bên dưới, phạm vi chia sẻ trình xác thực từ một bộ trình xác thực duy nhất trên tất cả các chuỗi, đến nhiều bộ trình xác thực trong đó mỗi bộ trình xác thực cung cấp sự đồng thuận cho một số nhưng không phải tất cả các chuỗi khối cơ bản, đến bộ trình xác thực loại trừ lẫn nhau cho mỗi chuỗi khối cơ bản. Bộ trình xác thực được chia sẻ cung cấp bảo mật tập trung do giảm rủi ro cận biên của mỗi chuỗi khối mới, nhưng sự thỏa hiệp quy mô lớn trên các nút có thể dẫn đến tác động bất lợi trên tất cả các chuỗi được bảo mật bởi bộ trình xác thực. Trạng thái lý tưởng cho tham số này là một bộ trình xác thực duy nhất được phân phối đầy đủ để cung cấp bảo mật dùng chung cho một số lượng lớn chuỗi. Mặt khác, trạng thái rủi ro nhất của nó là một nhóm trình xác thực duy nhất với một số lượng nhỏ các nút tập trung.

4. Kiến trúc tương tác

Hầu hết các dự án được đề cập trong bài viết này đã áp dụng kiến trúc bắc cầu "burn burn + mint" hoặc "lock + mint". Các hệ thống này khác nhau ở: 1) định tuyến, tức là liệu các tin nhắn và mã thông báo có đi qua một bộ trình xác thực duy nhất với một số loại trạng thái quan sát trạng thái toàn cầu hay không hoặc liệu mỗi tuyến đường có độc lập hay không; được chia sẻ bởi hệ sinh thái hoặc thuê ngoài cho một tổ chức bên thứ ba. Hệ sinh thái càng gần với trạng thái định tuyến độc lập và thuê ngoài của bên thứ ba xác minh, thì chúng tôi càng ít khuyên bạn nên chọn hệ sinh thái cơ bản này cho các bản phát hành chuỗi mới. .

5. Tốc độ và dung lượng

Tốc độ và công suất phần lớn là biểu thị của các lựa chọn thiết kế ở trên và có thể được đo bằng thời gian để đạt đến trạng thái cuối cùng và số lượng chuỗi tối đa mà một hệ sinh thái có thể hỗ trợ. Ví dụ: một cấu trúc có tính hữu hạn được chia sẻ và một trạng thái toàn cầu duy nhất chỉ có thể chứa một số lượng chuỗi nhất định, do đó, thời gian hoàn thành sẽ chậm hơn đáng kể, đánh đổi để có được tính bảo mật cao hơn.

I. Polkadot Parachains

Tổng quan

Polkadot sớm hơn trong không gian, được xây dựng để hỗ trợ các chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng chia sẻ một trạng thái toàn cầu duy nhất. Theo kiến trúc Polkadot, các chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng (chuỗi song song) chia sẻ tài nguyên điện toán và đồng thuận với chuỗi khối cơ bản (được gọi là chuỗi chuyển tiếp) và chức năng chính của nó là duy trì trạng thái toàn cầu thống nhất.

Các nhóm đồng thuận, cuối cùng và xác thực

Polkadot chạy một sự đồng thuận bằng chứng cổ phần được đề xuất trên lớp chuỗi chuyển tiếp. Trong kiến trúc này, có ba loại nút.

Những người đề cử chọn những người xác thực đáng tin cậy và đặt cược một số DOT của họ cho họ. Họ chia sẻ phần thưởng cho người xác thực, nhưng người xác nhận cũng bị cắt nếu họ tham gia vào hoạt động độc hại.

Trình xác thực:

Trình xác thực trên Chuỗi chuyển tiếp tham gia vào quá trình sản xuất khối và đồng thuận. Không giống như các chuỗi khối nguyên khối độc lập, trình xác thực Chuỗi chuyển tiếp phải đạt được sự đồng thuận về trạng thái của nhiều chuỗi và giao dịch riêng lẻ.

Người soát lỗi:

Người đối chiếu thu thập các giao dịch trên một parachain cụ thể và đề xuất một khối các giao dịch ứng cử viên cũng như bằng chứng về sự chuyển đổi trạng thái sang trình xác thực chuỗi chuyển tiếp. Mỗi bộ đối chiếu duy trì một nút trên chuỗi chuyển tiếp và parachain mà nó hoạt động. Họ tích lũy các giao dịch trên các parachain của riêng mình, tạo ra các khối chưa được niêm phong mà họ cung cấp cho một hoặc nhiều trình xác thực chuỗi chuyển tiếp cùng với bằng chứng chuyển đổi trạng thái. Khối không được coi là cuối cùng cho đến khi những người xác thực chuỗi chuyển tiếp đạt được sự đồng thuận.

Mặc dù các parachains chia sẻ trạng thái toàn cầu, nhưng họ có thể tự do chọn thuật toán đồng thuận cụ thể mà họ chạy (GRANDPA/Tendermint/pBFT truyền thống, v.v.) để kích hoạt xác thực cấp độ parachain trước khi thanh toán trên chuỗi chuyển tiếp (Polkadot/Kusama).

Một tính năng độc đáo của sự đồng thuận Polkadot là nó tách biệt sản xuất khối và khối cuối cùng; hoạt động theo một khuôn khổ đồng thuận lai.

Cơ chế sản xuất khối: Hệ thống phân bổ ngẫu nhiên phần mở rộng khối BABE (Blind Assignment for Block Extension)

Người xác thực được chọn để đặt hàng và tạo khối cho các vị trí 6 giây dựa trên giá trị của cổ phần và chu kỳ ngẫu nhiên của Polkadot. Với lựa chọn ngẫu nhiên này, mỗi vị trí có thể kết thúc bằng một, nhiều hoặc không có ứng cử viên sản xuất khối nào. Việc sản xuất khối biến thành một cuộc cạnh tranh khi nhiều người xác thực được chọn vào cùng một vị trí. Trong trường hợp không có trình xác thực nào được chọn, vòng lựa chọn thứ hai sẽ diễn ra. Sau khi một khối được tạo, thông báo sẽ được truyền đến các trình xác thực khác.

Công cụ cuối cùng: GRANDPA (Thỏa thuận tiền tố dẫn xuất tổ tiên đệ quy dựa trên GHOST) Thỏa thuận tiền tố dẫn xuất tổ tiên đệ quy dựa trên GOSHT

Cuối cùng, Polkadot đã áp dụng phương pháp đồng thuận bảo mật cao nhất, đồng thời cung cấp một số tính linh hoạt cho các parachains. Mỗi parachain có thể tạo ra một thiết kế dựa trên "sự đồng thuận" ở cấp độ chuỗi để đề xuất các khối cho chuỗi chuyển tiếp, nhưng kết quả cuối cùng chỉ được thực hiện trên chuỗi chuyển tiếp Polkadot, được đảm bảo bởi một nhóm người xác minh phải cam kết tham gia bằng mã thông báo DOT. Polkadot có khoảng 100 người xác thực đang hoạt động (tối đa 1000) và mỗi người xác thực có tối đa 256 người đề cử. Bộ xác thực được chia sẻ của nó hy sinh một số tính linh hoạt trong thiết kế để đảm bảo bảo đảm an ninh cao hơn cho các dự án parachain. Sự đồng thuận tập trung ở cấp độ chuỗi chuyển tiếp có thể mang lại tính bảo mật được chia sẻ cao hơn, nhưng nó cũng sẽ hy sinh một số hiệu suất: số lượng parachains là cố định và sau con số này, thời gian hoàn tất sẽ bị chậm lại rất nhiều.

khả năng tương tác

Theo kiến trúc này, các thành phần này, đặc biệt là chuỗi chuyển tiếp, giao tiếp với nhau thông qua XCM tiêu chuẩn giao tiếp duy nhất của Polkadot.

Ở cấp độ vĩ mô, tất cả các thông báo trong hệ thống phân phối thông tin chuỗi chéo Polkadot sẽ được truyền qua chuỗi chuyển tiếp, do đó tiếp tục bảo mật. Có hai loại tin nhắn có thể được chuyển:
Upwardly pass messages (UMP): tin nhắn từ một parachain đến chuỗi chuyển tiếp
Downwardly Delivered Message (DMP): Một tin nhắn từ chuỗi chuyển tiếp đến một trong các parachain.

Thông tin đi vào một parachain được gọi là đầu vào, trong khi thông tin đi ra ngoài được gọi là đầu ra.

Sau đây là quá trình chuyển một tin nhắn từ parachain A sang parachain B:
Parachain A phát hành một UMP, được truyền tới tất cả các nút trình xác thực trên chuỗi chuyển tiếp như một phần của đợt thoát.
Các nút đối chiếu trên parachain B tìm kiếm các thông báo mục nhập mới mỗi khi chúng gửi một ứng cử viên khối mới vào chuỗi chuyển tiếp.
Thông tin mục nhập được thêm vào hàng đợi xử lý của Parachain B và sẽ được chuyển đến nút trình xác thực trong đề xuất khối tiếp theo.

Trong quá trình chuyển giao tài sản, các tài sản cơ bản bị hủy trên chuỗi khối A và được phát hành lại trên chuỗi khối B.

Do tất cả các thông báo đều đi qua một trình xác thực duy nhất quan sát trạng thái toàn cầu (được chia sẻ với chuỗi chuyển tiếp Polkadot) và tất cả các chuỗi được xây dựng trên cùng một tiêu chuẩn, điều này làm cho mô hình ghi+đúc trở nên hiệu quả. Lớp khả năng tương tác của Polkadot là một trong những lớp hiệu quả và an toàn nhất trong không gian. Do đó, nên chọn xây dựng các dự án trong hệ sinh thái của mình, vì XCM có thể được sử dụng để kết nối liền mạch với các dù chuỗi hiện có và mượn các hiệu ứng mạng này để khởi động.

Cái giá của việc có bảo mật được chia sẻ cao hơn là sau khi số lượng parachains đạt đến một giá trị nhất định, thời gian hoàn thành sẽ bị chậm lại rất nhiều. Ở Polkadot, ước tính có khoảng 100 chuỗi song song được sử dụng để cho thuê và mục đích là để giảm tác động của giới hạn này. Với sự hỗ trợ của cộng đồng, các dự án có thể đặt giá thầu cho việc sử dụng parachains thông qua cam kết DOT. Sau khi hạn ngạch hết hạn, họ phải đấu thầu lại với những người tham gia khác để duy trì hạn ngạch. Đây là cơ chế quản trị mặc định dành cho các dự án có nhiều hoạt động và hỗ trợ cộng đồng nhất, tránh được một phần hạn chế về năng lực, nhưng điều đó cũng có nghĩa là rào cản gia nhập đối với các dự án mới tham gia hệ sinh thái là tương đối cao.

II. Cosmos

Tổng quan

SDK Cosmos là một bộ công cụ có sự đồng thuận và thực thi vượt trội, cho phép mọi người tạo chuỗi khối PoA/PoS của riêng họ. Không giống như các hệ sinh thái khác được đề cập trong bài viết này, Cosmos được xây dựng trên tiền đề là các máy ảo dựa trên hợp đồng thông minh có tính linh hoạt, chủ quyền và hiệu suất hạn chế. Do đó, thay vì xây dựng một máy ảo duy nhất có thể chạy nhiều ứng dụng, Cosmos khuyến khích và tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo các chuỗi khối riêng biệt cho từng trường hợp sử dụng. Theo cấu trúc này, các nhà phát triển ứng dụng có thể hoạt động linh hoạt xung quanh các kiến trúc, ngôn ngữ, v.v. cụ thể khi xây dựng và đạt được khả năng tương tác thông qua lớp giao tiếp đa chuỗi IBC của Cosmos. Các chuỗi khối riêng lẻ được gọi là vùng, trong khi các mô-đun được kết nối được gọi là trung tâm.

Bộ đồng thuận, tính hoàn thiện và bộ xác thực

Trong hệ sinh thái Cosmos, không giống như Polkadot, mỗi chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng duy trì trạng thái độc lập của riêng mình, đạt được tính hữu hạn độc lập trên mỗi khối. Với SDK Cosmos, các nhà phát triển chỉ cần xác định máy trạng thái (tức là ứng dụng) và có thể dựa vào lõi Tendermint của Cosmos (một lớp phần mềm dùng chung) để thúc đẩy sự đồng thuận và kết nối mạng. Tendermint chạy một thuật toán đồng thuận dựa trên BFT mà các trình xác thực trong mỗi khu vực độc lập có thể tận dụng để tạo điều kiện chuyển đổi trạng thái và duy trì các trạng thái độc lập. Trong mỗi chuỗi khối/khu vực, mỗi kỷ nguyên chọn ngẫu nhiên một trình xác nhận để đề xuất khối tiếp theo; nếu hơn 2/3 số trình xác thực chứng minh tính hợp lệ của nó, thì khối đó có thể được coi là hợp lệ. Bộ trình xác thực và thiết kế khuyến khích cụ thể có thể được xác định ở cấp độ ứng dụng/máy trạng thái.

Tendermint là một lớp phần mềm dùng chung mà mỗi chuỗi khối/khu vực phải kết nối thông qua một giao diện chuyên dụng gọi là ABCI (Giao diện chuỗi khối ứng dụng). Các giao dịch từ mỗi vùng được chuyển đến lõi Tendermint dưới dạng các byte giao dịch thông qua ABCI và trình xác minh sắp xếp các byte này cho mục đích cuối cùng và gửi mã trở lại máy trạng thái thông qua ABCI để chứng minh tính hợp lệ của các giao dịch này.

Nói chung, Cosmos đã chọn một sự đánh đổi hơi khác so với Polkadot, đó là các chuỗi chia sẻ cơ chế đồng thuận, nhưng mỗi chuỗi vẫn độc lập và không yêu cầu cùng một bộ xác thực và cơ chế khuyến khích để được đảm bảo. Sự đồng thuận được chia sẻ cung cấp một mức độ bảo mật, trong khi xác định độc lập các ưu đãi và duy trì trạng thái độc lập mang lại sự linh hoạt trong thiết kế cho từng dự án. Sự đồng thuận được tiêu chuẩn hóa cũng dẫn đến nhiều chồng chéo trình xác thực hơn, kết hợp với việc phân phối lớn các trình xác thực, cũng làm tăng tính bảo mật được chia sẻ, mặc dù không ở cùng mức độ như Polkadot. Cosmos đang bắt đầu chuẩn bị vào cuối năm 2021 để giới thiệu bảo mật chia sẻ/liên chuỗi. Theo khuôn khổ được đề xuất này, các chuỗi đơn lẻ sẽ có thể vay/chia sẻ bảo đảm an ninh từ Cosmos Central. Trình xác thực sẽ có thể chạy hai nút, một trên trung tâm và một trên khu vực, đồng thời nhận phí và phần thưởng khi tham gia vào sự đồng thuận của cả hai nút. Các mã thông báo được thế chấp tại trung tâm sẽ đóng vai trò là tài sản thế chấp chung cho sự đồng thuận toàn vẹn của hai nơi. sẽ tăng tính khả dụng của các chuỗi mới.

khả năng tương tác

Do mỗi quận đều có chủ quyền và duy trì trạng thái độc lập nên việc liên lạc giữa các quận ngày càng trở nên quan trọng. Cosmost quan sát trạng thái của các vùng được kết nối với trung tâm thông qua trung tâm (đóng vai trò là tuyến đường kết nối các vùng). Cosmos Hub là trung tâm đầu tiên trong hệ sinh thái Cosmos, nơi kết nối hầu hết các quận ban đầu có giá trị cao. Thông qua Cosmos Hub, các quận được kết nối có thể giao tiếp với nhau. Kiến trúc cụ thể để trao đổi thông tin được gọi là Giao tiếp liên chuỗi khối, viết tắt là IBC. Ứng dụng khách IBC là một ứng dụng khách nhẹ theo dõi trạng thái đồng thuận của từng chuỗi và các bằng chứng cần thiết để xác minh chính xác các bằng chứng chống lại trạng thái đồng thuận của ứng dụng khách.

Theo kiến trúc IBC, từ khi bắt đầu chuyển mã thông báo, mỗi chuỗi sẽ nhận thông tin tiêu đề từ chuỗi kia để theo dõi bộ trình xác thực của chuỗi kia. Sau đó, địa chỉ gửi trên chuỗi nguồn sẽ gửi một gói tiền xu, được ghi lại bởi trung tâm. Trình xác thực trung tâm phải đồng ý về tính hợp lệ của giao dịch và khóa các mã thông báo đó trong hợp đồng trên chuỗi nguồn. Sau đó, trung tâm đưa ra bằng chứng tại điểm đến đề xuất đúc các mã thông báo được bọc của các tài sản bị khóa này trên chuỗi đích. Sau đó, trình xác thực trên chuỗi đích sẽ khớp chứng thực với tiêu đề chuỗi nguồn và sau đó phê duyệt chức năng này trong khối tiếp theo để đúc tài sản được bao bọc trên chuỗi đích. Nếu các hành động trên không diễn ra, tài sản bị khóa trên chuỗi nguồn sẽ được trả về địa chỉ người gửi. Sau đó, các đại diện tài sản được bao bọc sẽ bị hủy trên chuỗi đích thông qua trung tâm, để có thể mở khóa các tài sản cơ bản trên chuỗi nguồn.

Trong Cosmos, việc định tuyến được quản lý bởi một bộ trình xác thực duy nhất và được phân phối đầy đủ, quan sát trạng thái của tất cả các chuỗi khối và hầu hết các trình xác thực này được chia sẻ với các chuỗi khối để nó có thể nhắn tin theo vùng cung cấp đảm bảo an ninh đầy đủ. Điều này cũng cung cấp một lý do chính đáng để xây dựng trong hệ sinh thái Cosmos, vì điểm thất bại là tập trung và đủ phi tập trung.

Vì tính hữu hạn không tập trung vào một chuỗi duy nhất, nên về mặt lý thuyết, Cosmos có thể có vô số khu vực và trung tâm. Vì vậy, không giống như Polkadot, nó không gặp khó khăn gì khi xây dựng các chuỗi mới với các dự án mới. Sự đánh đổi ở đây là giảm tải một số bảo mật cho khu vực (cho phép khu vực thiết kế các ưu đãi của riêng mình và thu hút người xác nhận) để đổi lấy tính linh hoạt trong thiết kế và khả năng cao hơn để chứa nhiều chuỗi khối riêng lẻ hơn.

III. Avalanche subnets

Tổng quan

Avalanche là một hệ sinh thái chuỗi khối được xác thực bởi các nhóm nút được gọi là mạng con. Các mạng con được tự do lựa chọn cơ chế đồng thuận của riêng mình, bao gồm biến thể đồng thuận mới của Avalanche dựa trên việc lấy mẫu con ngẫu nhiên lặp đi lặp lại. Mỗi chuỗi khối trong một mạng con chia sẻ tài nguyên máy tính và đồng thuận, nhưng cuối cùng vẫn duy trì trạng thái riêng của nó và không có trạng thái chia sẻ toàn cầu.

Bộ đồng thuận, tính hoàn thiện và bộ xác thực

Để hiểu rõ hơn về kiến trúc của nó, chúng ta phải hiểu 3 phần chính:

Đồng thuận kiểu tuyết lở

Đề cập đến lấy mẫu phụ ngẫu nhiên lặp đi lặp lại. Sự đồng thuận của Avalanche được xây dựng trên thuật toán Snowball, sử dụng việc lấy mẫu con ngẫu nhiên lặp đi lặp lại để đạt được sự đồng thuận. Theo hệ thống này, mỗi nút hỏi ngẫu nhiên k số nút lân cận để xác định xem giao dịch có chính xác hay không. Quá trình này được lặp lại cho đến khi đạt được đại biểu xác định trước x nhất định và các nút ở mức độ tin cậy cao (ít nhất là xác suất va chạm hàm băm của Bitcoin) và cuối cùng mạng đồng ý về tính hợp lệ của giao dịch.

Snowman và Avalanche, hai mô hình đồng thuận dựa trên PoS chính trong hệ sinh thái Avalanche, sử dụng mẫu phụ ngẫu nhiên lặp đi lặp lại. Sự khác biệt giữa hai loại này là Avalanche sử dụng kiến trúc DAG (Directed Acyclic Graph), trong khi Snowman được xây dựng cho các chuỗi khối tuyến tính. Sự khác biệt chính giữa hệ thống dựa trên DAG và chuỗi khối tuyến tính là tính hữu hạn của chuỗi khối tuyến tính được sắp xếp theo thứ tự, trong khi ở hệ thống dựa trên DAG, trạng thái của nó gần với mạng giao dịch hơn với tính hữu hạn bị rối loạn. Các chuỗi khối trong hệ sinh thái Avalanche có thể chọn sử dụng một trong hai mô hình đồng thuận hoặc áp dụng mô hình của riêng chúng.

Mạng con (Subnet)

Mạng con là tập hợp các trình xác thực có thể cung cấp sự đồng thuận trên một số chuỗi khối trong khuôn khổ Avalanche. Mỗi chuỗi khối có một mạng con, nhưng mỗi mạng con có thể xác thực nhiều chuỗi khối. Bởi vì mỗi chuỗi khối có thể xác minh độc lập, trạng thái toàn cầu là phi tuyến tính giữa các chuỗi khối, do đó không có bảo mật được chia sẻ giữa các chuỗi khối.

máy ảo (VM)

Máy ảo xác định logic cấp ứng dụng của chuỗi khối. Avalanche hy vọng sẽ cung cấp cho mỗi blockchain một loạt mã hoạt động để nó lựa chọn, xử lý và chuyển đổi trạng thái, v.v., thay vì chỉ cung cấp một bộ mã hoạt động. Các tùy chọn hiện tại bao gồm Subnet EVM (EthereumVM được xây dựng cho mạng con), AvalancheVM (chuỗi DAG), SpacesVM (máy ảo lưu trữ một khóa:giá trị) và BlobVM (máy ảo lưu trữ dữ liệu nhị phân). Ngoài ra, các dự án được tự do triển khai các máy ảo tùy chỉnh của riêng họ.

Tiền đề của kiến trúc Avalanche là ba thành phần này phù hợp với một khung mô-đun có quy mô siêu tuyến tính với sự phát triển của mạng con/trình xác thực.

Ở dạng hiện tại của Avalanche, có một mạng chính được xác nhận bởi tất cả những người xác nhận tham gia Avalanche, với ba chuỗi khối bên dưới nó.
Chuỗi P: Chuỗi khối tuyến tính dựa trên sự đồng thuận của Yeti, được sử dụng để tạo trình xác thực, thêm người ủy quyền, tạo mạng con và các tác vụ khác.
X-Chain: Chuỗi khối loại DAG dựa trên sự đồng thuận của Avalanche để trao đổi tài sản.

Chuỗi C: Một chuỗi khối tuyến tính dựa trên sự đồng thuận của Yeti, chạy EVM, dành cho các hợp đồng thông minh nói chung.

Các hoán vị khác nhau của các trình xác thực này sau đó có thể tạo thành các mạng con, xác thực các chuỗi khối tham gia tăng dần.

Điều trên đúng với mạng con mặc định với ~1450 trình xác thực hiện nay, quá trình chuyển đổi sang mạng con mới vẫn còn phải chờ xem. Nói tóm lại, sự đánh đổi mà Avalanche đưa ra là tải mức độ bảo mật cao hơn lên mỗi mạng con để đổi lấy tính linh hoạt cao hơn.

khả năng tương tác

Do tính mô đun của kiến trúc và thực tế là các chuỗi khác nhau trong hệ sinh thái có nhiều trạng thái đồng thời (trái ngược với một trạng thái toàn cầu duy nhất), giao tiếp giữa chuỗi và mạng con chéo trở thành một vấn đề đáng quan tâm.

Chuyển giao chuỗi chéo trong một mạng con duy nhất: Vì mỗi mạng con có một bộ trình xác thực cho tất cả các chuỗi khối trong mạng con đó nên vấn đề này tương đối dễ giải quyết. Chúng tôi có thể đưa ra một ví dụ như chuyển nội dung giữa các chuỗi X, C và P của mạng con chính/mặc định. Vì có ít nhất 3 trạng thái đồng thời trong kiến trúc này nên mọi tài sản Z không được tồn tại trong bất kỳ tài khoản nào ở trạng thái hiện tại của chuỗi gửi trước khi nó có thể là một phần của quá trình chuyển đổi trong chuỗi nhận. Do đó, khi người dùng yêu cầu chuyển Z từ chuỗi X sang chuỗi C chẳng hạn, những người xác thực mạng con trước tiên phải đồng ý ghi Z trên chuỗi X và sau đó đúc Z trên chuỗi C. Quá trình này được thực hiện tương đối dễ dàng bởi thực tế là cùng một bộ trình xác thực chịu trách nhiệm về sự đồng thuận trên tất cả các chuỗi trong mạng con.

Chuyển giao chuỗi chéo giữa các mạng con khác nhau: So sánh chuyển giao chuỗi chéo giữa các mạng con khác nhau là một thách thức vì bộ trình xác thực không còn giống nhau nữa. Trong trường hợp này, cầu nối bên ngoài với bộ lặp của bên thứ ba trở nên quan trọng. Kiến trúc Avalanche hiện tại có một mô-đun để triển khai các cầu nối giữa nhiều mạng con. Mỗi phiên bản có thể được tùy chỉnh thành 1) ghi và đúc hoặc 2) khóa và đúc. Không giống như truyền một mạng con, điều này dựa vào các bộ chuyển tiếp của bên thứ ba để quan sát các điểm cháy hoặc khóa trên chuỗi gửi và chuyển tiếp thông báo này đến chuỗi nhận để bắt đầu quá trình đúc. Dưới đây là tổng quan về một ví dụ triển khai kết nối các mạng con WAGMI và Fuji:

Với thiết lập hiện tại, mỗi cặp mạng con yêu cầu một cầu nối độc lập, ngưỡng cho các bộ lặp có thể thấp bằng một và việc thực thi các bộ lặp được thuê ngoài cho Chainsafe. Đây là một giải pháp ngắn hạn có thể chấp nhận được, nhưng một cây cầu duy nhất với mạng lưới các bộ lặp phân tán có thể an toàn hơn về lâu dài.

Thông điệp nội bộ mạng con của Avalanche tương tự như Cosmos và Polkadot, v.v., với một bộ trình xác thực duy nhất quan sát trạng thái trên mỗi chuỗi và tạo điều kiện chuyển giao. Miễn là bộ trình xác thực được phân phối đầy đủ, nó có thể cung cấp các đảm bảo bảo mật được chia sẻ hợp lý, do đó, kiến trúc này cũng được khuyến nghị. Tuy nhiên, việc truyền thông tin giữa các mạng con vẫn cần được cải thiện và hiện đang dựa vào các bộ lặp của bên thứ ba, do đó, miễn là các cầu nối của bên thứ ba có bảo đảm an ninh của riêng họ, kết quả sẽ tương đối hợp lý. Do đó, việc triển khai trong một mạng con hiện có sẽ phù hợp hơn là triển khai trực tiếp một mạng con mới.

Tương tự như Cosmos, Avalanche áp dụng trạng thái phân tán để hỗ trợ nhiều chuỗi khối độc lập. Do tính linh hoạt của cơ chế đồng thuận và bộ trình xác thực, một số chuỗi khối trong hệ sinh thái Avalanche cũng có thể có thời gian tạo khối ngắn hơn dựa trên số lượng người tham gia trong mỗi mạng con; ví dụ: thời gian kết thúc chuỗi C là 2 giây và tất cả các chuỗi khác ngoài chuỗi đó hiện có thời gian hoàn thành dưới giây.

IV. Polygon Supernets

Tổng quan

Polygon là chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng dùng ngay được công bố mới nhất trong chuỗi hệ sinh thái này, được gọi là Supernet. Tương tự như SDK Cosmos, Polygon có một khung mô-đun có tên là Edge, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo các mạng độc lập. Người dùng có thể tận dụng khung để triển khai các chuỗi khối bảo mật hoặc chủ quyền được chia sẻ. Cả hai loại chuỗi đều duy trì các trạng thái riêng biệt, nhưng chuỗi bảo mật được chia sẻ sử dụng một bộ trình xác thực được chia sẻ, trong khi các chuỗi khối có chủ quyền triển khai trình xác thực của riêng chúng.

Các nhóm đồng thuận, cuối cùng và xác thực

Có hai loại đồng thuận có thể được sử dụng trong supernet:
IBFT PoA (Istanbul BFT Proof of Authority): Sự đồng thuận mặc định của Polygon Edge. là một nhóm người xác nhận cố định và người xác nhận có thể thêm và/hoặc xóa người xác nhận theo đa số (51%) biểu quyết. Sự đồng thuận đạt được bằng biểu quyết đa số (2/3). Người xác thực thay phiên nhau đề xuất các khối mới. Nó phù hợp hơn với chuỗi khối có chủ quyền trong khuôn khổ siêu mạng.

Kiến trúc siêu mạng được thúc đẩy bởi các mã thông báo MATIC và khoảng 200 người xác minh tham gia vào mô-đun PoS bảo mật dùng chung, mang đến sự đảm bảo bảo mật dùng chung mạnh mẽ. Đổi lại, các dự án phải hy sinh tính linh hoạt để thiết kế các ưu đãi của riêng họ và sử dụng các mã thông báo gốc gắn liền với sự đồng thuận. Đối với các dự án tập trung vào việc xây dựng các ứng dụng hiệu suất cao, họ cần cân bằng giữa việc xây dựng các ứng dụng của riêng mình và xây dựng lớp điện toán của riêng mình, lớp điện toán này có thể được sử dụng bởi các ứng dụng khác.

khả năng tương tác

Khung Polygon Edge tận dụng một giải pháp cầu nối có tên ChainBridge để tạo điều kiện giao tiếp giữa các siêu mạng, bao gồm nhưng không giới hạn ở việc chuyển mã thông báo. Tương tự như giải pháp mà chúng ta đã thấy trước đó trong bài đăng này, đây là quy trình chuyển mã thông báo:
Mã thông báo bị khóa hoặc bị đốt cháy trên chuỗi nguồn
Bộ lặp quan sát hành động này trên chuỗi nguồn và truyền thông tin đến chuỗi đích
Mã thông báo chuỗi nguồn đại diện cho chuỗi đích được đúc

Nếu mã thông báo chuỗi nguồn bị khóa (hoặc bị hủy), người dùng có thể trả lại mã thông báo được bao bọc trên chuỗi đích để mở khóa nội dung cơ bản trên chuỗi nguồn.

Trong trường hợp của Edge và ChainBridge, không giống như một số giải pháp trước đó trong bài báo này, trình xác thực của siêu mạng và cầu nối không nhất thiết phải giống nhau.

Điều này trái ngược với lập luận mạnh mẽ trong các kiến trúc đa chuỗi độc lập rằng trình xác thực được chia sẻ được đặt cho sự đồng thuận ở cấp độ chuỗi và cấp độ giao tiếp dẫn đến ít điểm lỗi hơn. Điều đó nói rằng, với các tính năng bảo mật được chia sẻ khác do Polygon cung cấp, đây có thể không phải là yếu tố quan trọng nếu bộ trình xác nhận cầu nối được phân phối đầy đủ và được khuyến khích đúng cách.

Polygon đã thực hiện một thiết kế thú vị liên quan đến tốc độ và bảo mật. Bằng cách chia sẻ bộ xác thực và cơ chế đồng thuận, Polygon cung cấp đủ bảo mật được chia sẻ. Đồng thời, bằng cách cho phép mỗi siêu mạng duy trì trạng thái riêng của mình, nó tránh được chi phí hoạt động mà Polkadot và những người khác phải đối mặt, cho phép xây dựng số lượng siêu mạng không giới hạn về mặt lý thuyết.

V. Binance BAS

Tổng quan

Binance Application Sidechains (BAS) là khung mô-đun của BSC dành cho các chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng. Phiên bản ban đầu của BAS được ước tính là một loạt chuỗi bên PoS với 3-7 trình xác thực, tùy thuộc vào mức độ bảo mật cần thiết cho mỗi chuỗi. Chuỗi BAS là chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng duy nhất được đề cập trong bài viết này và sẽ không chia sẻ sự đồng thuận cũng như trạng thái và mỗi BAS có bộ trình xác thực độc lập của riêng mình. Nếu muốn liên kết với BSC, bạn chỉ có thể sử dụng bộ công cụ dùng chung cho lập trình viên để xây dựng side chain và cầu nối bên ngoài kết nối BAS chain với BSC.

Ngoài BAS, Binance cũng đang xây dựng một môi trường thực thi chung, tương tự như Ethereum L2, được gọi là Chuỗi phân vùng chuỗi BNB (BPC), sẽ được sử dụng để lưu trữ một số tính toán của chuỗi BNB Beacon. Điều này thật thú vị, nhưng chúng ta sẽ tập trung thảo luận về các sidechain dành riêng cho ứng dụng trong bài viết này.

Bộ đồng thuận, tính hoàn thiện và bộ xác thực

Kiến trúc do Binance cung cấp có lẽ là một trong những kiến trúc yếu nhất trong không gian. Vì mỗi chuỗi có một nhóm nhỏ trình xác thực độc lập và duy trì trạng thái riêng, điều này có nghĩa là các đảm bảo bảo mật được chia sẻ là vô cùng hạn chế và công cụ duy nhất mà Binance cung cấp cho các nhà phát triển là bộ công cụ để xây dựng chuỗi khối của riêng họ. Nếu bộ trình xác thực có thể được làm lớn hơn hoặc có độ tin cậy chia sẻ cao trên tất cả các sidechains, thì việc xây dựng một dự án với Binance rất đáng để xem xét. Tuy nhiên, BAS phù hợp hơn cho việc xây dựng dự án chỉ yêu cầu chia sẻ đồng thuận thấp.

khả năng tương tác

Giống như bất kỳ tập hợp các chuỗi khối có chủ quyền nào, các chuỗi BAS sẽ yêu cầu các cầu nối của bên thứ ba giao tiếp với nhau. Trong trường hợp này, BSC sẽ sử dụng cầu nối bên thứ ba của Celer để kết nối với từng BAS thông qua "khóa + truyền" và mỗi BAS cũng được kết nối thông qua cơ chế này.

Binance sử dụng các cầu nối của bên thứ ba với các trình xác nhận độc lập và việc xây dựng các dự án trong hệ sinh thái của nó có thể không hấp dẫn bằng việc xây dựng một chuỗi khối độc lập, vì bất kỳ chuỗi khối độc lập nào về mặt lý thuyết đều có thể được kết nối thông qua các cầu nối này. Một điểm cần lưu ý là về mặt khách quan thì đây không phải là một thiết kế tồi, nhưng đối với các nhà phát triển, họ không có lý do chính đáng để chọn xây dựng các dự án trong hệ sinh thái này, tốt hơn hết là chọn trực tiếp xây dựng một kiến trúc độc lập.

Các chuỗi bên trong kiến trúc BAS không chia sẻ trình xác minh, sự đồng thuận hoặc trạng thái và bộ trình xác minh của mỗi chuỗi nhỏ, dẫn đến thời gian hoàn thiện ngắn và số lượng lớn chuỗi có thể được cung cấp.

Tóm lại là

Các chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng đã là một phần quan trọng trong cuộc thảo luận về khả năng mở rộng trong một thời gian, mặc dù việc triển khai nó đã bị cản trở bởi cơ sở hạ tầng khả năng tương tác còn non trẻ. Trong vài tháng qua, cơ sở hạ tầng này đã tiếp tục xuất hiện trực tuyến trong nhiều hệ sinh thái đa chuỗi độc lập khác nhau, vì vậy chúng tôi cũng muốn thấy nhiều hoạt động hơn trong lĩnh vực này - bao gồm nhưng không giới hạn ở việc tạo và phát triển nhiều trường hợp sử dụng cụ thể hơn các lớp ứng dụng phụ (chẳng hạn như Acala trên Polkadot) và các môi trường thực thi dành riêng cho ứng dụng.

chuỗi công khai

Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức của Odaily