تحليل حلول التوسع خارج السلسلة: مقارنة بين تقنيات قنوات الحالة وسلاسل الجانبية وتطبيقاتها

تحليل العمق لتوسيع خارج السلسلة

1. ضرورة توسيع السعة

الرؤية المستقبلية للبلوك تشين هي تحقيق اللامركزية والأمان وقابلية التوسع، ولكن غالبًا ما يمكن تلبية اثنين فقط من هذه المتطلبات في الوقت نفسه، وهو ما يُعرف بمشكلة مثلث البلوك تشين المستحيلة. على مر السنين، كان الناس يستكشفون كيفية زيادة قدرة البلوك تشين وسرعة المعاملات مع ضمان اللامركزية والأمان، أي معالجة مشكلة التوسع، وهي واحدة من المواضيع الساخنة في عملية تطوير البلوك تشين الحالية.

يمكن تعريف اللامركزية والأمان وقابلية التوسع في blockchain بشكل عام على النحو التالي:

  • لامركزية: يمكن لأي شخص أن يصبح عقدة للمشاركة في إنتاج والتحقق من نظام blockchain، كلما زاد عدد العقد، زادت درجة اللامركزية.
  • الأمان: كلما زادت تكلفة الحصول على السيطرة على نظام blockchain، زادت الأمان، ويمكن للسلسلة مقاومة نسبة أكبر من هجمات المشاركين.
  • القابلية للتوسع: قدرة blockchain على معالجة عدد كبير من المعاملات.

أول انقسام كبير في شبكة البيتكوين نشأ من مشكلة التوسع. مع زيادة عدد المستخدمين وحجم المعاملات، بدأت شبكة البيتكوين ذات الحد الأقصى للكتلة 1MB تواجه الازدحام. منذ عام 2015، ظهرت خلافات في مجتمع البيتكوين بشأن مشكلة التوسع، مما أدى في النهاية إلى أول انقسام كبير في تاريخ البيتكوين في 1 أغسطس 2017، مما أدى إلى ولادة عملة جديدة وهي BCH.

وبالمثل، اختار شبكة الإيثريوم التضحية بجزء من القابلية للتوسع لضمان الأمان واللامركزية. على الرغم من أن الإيثريوم لا يفرض قيودًا مباشرة على حجم الكتلة، بل يحدد حدًا أقصى لرسوم الوقود في كتلة واحدة، فإن الهدف هو تحقيق توافق بدون ثقة وضمان انتشار واسع للعقد.

من CryptoKitties في عام 2017 إلى ظهور تطبيقات مثل DeFi وGameFi وNFT، تزداد الحاجة إلى القدرة على معالجة الكم في السوق بشكل مستمر. لكن حتى الإيثيريوم الذي يتمتع بقدرة تيرلنغ كاملة لا يمكنه معالجة سوى 15-45 معاملة في الثانية، مما يؤدي إلى زيادة تكاليف المعاملات وارتفاع أوقات التسوية، مما يجعل من الصعب على معظم DApps تحمل تكاليف التشغيل، ويصبح الشبكة بأكملها بطيئة ومكلفة. لذلك، يجب معالجة مشكلة توسيع نطاق البلوكشين بشكل عاجل. الحل المثالي لتوسيع النطاق هو زيادة سرعة المعاملات وقدرة المعالجة بأكبر قدر ممكن دون التضحية باللامركزية والأمان.

تقرير بحثي شامل: تحليل كامل لتوسيع خارج السلسلة

2. فئات خطة التوسع

يمكننا تصنيف خطط التوسع إلى فئتين رئيسيتين: التوسع داخل السلسلة والتوسع خارج السلسلة، وفقًا لمعيار "هل سيتم تغيير طبقة الشبكة الرئيسية".

2.1 توسيع السلسلة

المفهوم الأساسي: حل لتوسيع القدرة عن طريق تغيير طبقة بروتوكول الشبكة الرئيسية، والخطة الرئيسية الحالية هي التقسيم.

هناك العديد من الحلول لتوسيع السلسلة، ولن يتم مناقشة ذلك في هذه المقالة، سأقوم بإدراج اثنين منها بإيجاز:

  • الخيار الأول هو توسيع مساحة الكتلة، أي زيادة عدد المعاملات المعبأة في كل كتلة، لكن هذا سيزيد من متطلبات الأجهزة عالية الأداء، مما يزيد من عتبة انضمام العقد، ويقلل من درجة اللامركزية.

  • الخيار الثاني هو التجزئة، حيث يتم تقسيم دفتر حسابات سلسلة الكتل إلى أجزاء متعددة، وكل جزء مسؤول عن سجل مختلف، ويمكن أن تعالج الحسابات المتوازية عدة معاملات في نفس الوقت؛ هذا يمكن أن يقلل من ضغط الحساب على العقد ويدعم إمكانية الانضمام، مما يزيد من سرعة معالجة المعاملات ودرجة اللامركزية؛ ولكن هذا يعني أن قوة الحوسبة في الشبكة بأكملها تتوزع، مما قد يقلل من أمان الشبكة ككل.

قد يؤدي تغيير بروتوكول الشبكة الرئيسية إلى آثار سلبية يصعب التنبؤ بها، حيث أن أي ثغرة أمنية في الطبقة الأساسية تهدد أمان الشبكة بالكامل بشكل خطير.

2.2 خارج السلسلة توسعة

المفهوم الأساسي: حل توسيع لا يغير بروتوكول الشبكة الرئيسية من الطبقة الأولى الحالي.

يمكن تقسيم خطط توسيع خارج السلسلة إلى Layer2 وحلول أخرى:

  • Layer2:قنوات الحالة، سلاسل جانبية، بلازما، تجميعات(التجميعات المتفائلة، التجميعات ZK)
  • خيارات أخرى: Validium، Volition

تقرير بحثي عميق: تحليل شامل لتوسيع خارج السلسلة

3. حلول توسيع خارج السلسلة

3.1 قنوات الدولة

3.1.1 ملخص

تنص قناة الحالة على أنه يتعين على المستخدمين التفاعل مع الشبكة الرئيسية فقط عند فتح القناة أو إغلاقها أو حل النزاعات، ويتم إجراء التفاعلات بين المستخدمين خارج السلسلة، مما يقلل من وقت المعاملات والتكاليف، ويحقق عدد معاملات غير محدود.

قناة الحالة هي بروتوكول بسيط من نظير إلى نظير، مناسب لـ"التطبيقات المستندة إلى الجولات"، مثل لعبة الشطرنج الدولية بين شخصين. يتم إدارة كل قناة بواسطة عقد ذكي متعدد التوقيع يعمل على الشبكة الرئيسية، والذي يتحكم في الأصول المودعة في القناة، ويحقق تحديثات الحالة، ويحل النزاعات بين المشاركين. بعد نشر العقد، يقوم المشاركون بإيداع الأموال واحتجازها، وبعد تأكيد توقيع الطرفين، تفتح القناة رسميًا. تتيح القناة تبادل المعاملات المجانية غير المحدودة خارج السلسلة بين المشاركين ( طالما أن صافي قيمة التحويل لا يتجاوز إجمالي الرموز المودعة ). يقوم المشاركون بالتناوب في إرسال تحديثات الحالة إلى بعضهم البعض، في انتظار تأكيد توقيع الطرف الآخر. بمجرد تأكيد توقيع الطرف الآخر، تعتبر هذه التحديثات مكتملة. في الظروف العادية، لن يتم تحميل تحديثات الحالة المتفق عليها من قبل الطرفين إلى الشبكة الرئيسية، حيث يعتمد ذلك فقط على تأكيد الشبكة الرئيسية في حالة وجود نزاع أو إغلاق القناة. عند إغلاق القناة، يمكن لأي مشارك تقديم طلب معاملة على الشبكة الرئيسية، وإذا تم الحصول على موافقة توقيع جميع المشاركين، يتم التنفيذ على الفور؛ وإلا، يجب الانتظار حتى انتهاء "فترة التحدي" لاستلام الأموال المتبقية.

بناءً على ما سبق، يمكن أن يقلل حل قناة الحالة بشكل كبير من حجم الحسابات على الشبكة الرئيسية، ويزيد من سرعة المعاملات، ويخفض من تكلفة المعاملات.

تقرير عمق مكون من عشرة آلاف حرف: تحليل شامل لتوسيع خارج السلسلة

3.1.2 الجدول الزمني

  • 2015/02: جوزيف بون وثاديوس دريجا ينشران مسودة ورقة بيضاء لشبكة البرق.
  • 2015/11: جيف كولمان يلخص لأول مرة فكرة قناة الدولة بشكل منهجي، ويقترح أن قناة الدفع في البيتكوين هي حالة فرعية من مفهوم قناة الدولة.
  • 2016/01: نشر جوزيف بون وثاديوس دريجا رسميًا الورقة البيضاء "شبكة البيتكوين الضوئية: المدفوعات الفورية القابلة للتوسع خارج السلسلة" التي اقترحت خطة توسيع شبكة البيتكوين الضوئية قناة الدفع.
  • 2017/11: تم تقديم أول معيار تصميم متعلق بقناة الحالة Sprites استنادًا إلى إطار قناة الدفع.
  • 2018/06: قدمت Counterfactual تصميمًا مفصلًا لقنوات الحالة العامة، وهو أول تصميم مرتبط تمامًا بقنوات الحالة.
  • 2018/10: قدمت المقالة Generalised State Channel Networks مفاهيم شبكات قنوات الحالة وشبكات القنوات الافتراضية.
  • 2019/02: تم توسيع مفهوم قناة الحالة إلى قنوات N-Party، و Nitro هو البروتوكول الأول الذي تم إنشاؤه بناءً على هذه الفكرة.
  • 2019/10: قامت Pisa بتوسيع مفهوم Watchtowers لحل مشكلة احتياج جميع المشاركين للبقاء متصلين باستمرار.
  • 2020/03:هايدرا قدمت قنوات متطابقة سريعة.

3.1.3 المبادئ التقنية

تدفق العمل العام لقناة الحالة هو كما يلي:

  1. أليس وبوب يقومان بإيداع الأموال من حساب EOA الشخصي إلى عنوان العقد على السلسلة، حيث تُقفل هذه الأموال في العقد حتى يتم إرجاعها للمستخدم عند إغلاق القناة؛ وبعد تأكيد توقيع الاثنين، تُفتح القناة رسميًا.

  2. يمكن لأليس وبوب إجراء معاملات غير محدودة خارج السلسلة، حيث يتواصل المشاركون من خلال رسائل مشفرة موقعة. يحتاج كلا الطرفين إلى توقيع كل معاملة لمنع الغش في الإنفاق المزدوج. من خلال هذه الرسائل، يقترحون تحديثات لحالة حساباتهم، ويقبلون تحديثات الحالة التي يقترحها الطرف الآخر.

  3. إذا أرادت أليس إغلاق القناة، يجب عليها تقديم الحالة النهائية لحسابها إلى العقد، وإذا وافق بوب على التوقيع، فسيقوم العقد بإطلاق الأموال المقيدة وإعادتها إلى المستخدم المعني بناءً على الحالة النهائية. إذا لم يستجب بوب للتوقيع، فسيقوم العقد بإطلاق الأموال وإعادتها إلى المستخدم المعني بعد انتهاء فترة التحدي.

في حالة التشاؤم، إذا لم يستجب بوب في وقت ما لتحديث الحالة الموقعة الذي أرسلته أليس، يمكن لأليس أن تبدأ التحدي من خلال تقديم آخر حالة صالحة لها إلى العقد. بعد ذلك، يسمح العقد لبوب بالاستجابة خلال فترة معينة عن طريق تقديم الحالة التالية إلى العقد؛ إذا استجاب بوب، يمكن للطرفين الاستمرار في التداول داخل قناة الحالة؛ إذا لم يستجب بوب خلال تلك الفترة، فإن العقد يغلق قناة الحالة تلقائيًا ويعيد الأموال إلى أليس.

تقرير عميق مكون من عشرة آلاف كلمة: تحليل شامل لتوسيع السلسلة خارج السلسلة

3.1.4 المزايا والعيوب

المميزات:

  • تداول فوري: لا حاجة لانتظار تأكيد الكتلة
  • ارتفاع معدل التدفق: عدد المعاملات خارج السلسلة غير محدود
  • تكلفة منخفضة: يتطلب الأمر دفع رسوم على السلسلة فقط عند فتح وإغلاق القناة
  • الخصوصية: تفاصيل المعاملات خارج السلسلة لن يتم الكشف عنها

العيوب:

  • قفل الأموال: يتم قفل الأموال خلال فترة فتح القناة
  • المتطلبات عبر الإنترنت: يحتاج المشاركون إلى البقاء على الإنترنت لتوقيع تحديث الحالة
  • قابلية التركيب ضعيفة: غير مناسبة للتفاعلات المعقدة متعددة الأطراف
  • اعتماد الأمان: يعتمد على خدمات المراقبة الخارجية ( مثل Watchtowers ) لمنع الأذى

3.1.5 تطبيق

شبكة البرق للبيتكوين:

  • قناة دفع صغيرة مبنية على شبكة البيتكوين، تستخدم توقيع متعدد 2/2 لبناء قناة دفع أحادية الاتجاه، ثم بناء قناة دفع ثنائية الاتجاه بعد إضافة RSMC، وبعد ذلك توصيل قناة الدفع لتوسيعها إلى دفع متعدد الأطراف بعد إضافة HTLC، وأخيرًا بناء شبكة دفع.
  • تم تقديم مسودة ورقة بيضاء في فبراير 2015، وتم إصدار النسخة الرسمية من الورقة البيضاء في يناير 2016.
  • تم إصدار أول نسخة من الشبكة الرئيسية في مارس 2018.
  • في عام 2021، اعتمدت السلفادور البيتكوين كعملة قانونية وأصدرت محفظة Chivo المبنية على شبكة Lightning.
  • في عام 2022، كان هناك 76,236 قناة دفع، وبلغت الأموال في القناة 5049 BTC.
  • التنمية البيئية: من شبكة BTC الأساسية إلى حلول البنية التحتية الأساسية (، والخدمات الخاصة بالعقد والسيولة )، وصولاً إلى مختلف خدمات الدفع والمالية والتطبيقات.

شبكة لايتنينج للإيثريوم:

  • قناة دفع صغيرة قائمة على Ethereum، مشابهة لشبكة Lightning.
  • تأسست في عام 2017، وفي أكتوبر من نفس العام أُجري الطرح الأولي للعملة.
  • تم إطلاق أول عميل Raiden Light في شبكة Ethereum الرئيسية في مايو 2020.
  • لم يتم اعتماده على نطاق واسع حتى الآن، والأسباب تشمل ارتفاع حاجز الاستخدام، وظهور تقنيات توسيع أكثر تقدماً.
  • يتم تحويله للعمل على شبكة Ethereum Layer2 Rollup ، مما يقلل من تكاليف غاز إنشاء قناة الحالة.

شبكة سيلر:

  • في جوهرها، تم زيادة طبقة الحوافز ( توكن $CELR) لشبكة البرق، من خلال تكنولوجيا التوسع خارج السلسلة ونموذج الاقتصاد التحفيزي لبناء تطبيقات بلوكتشين ذات تفاعل عالي التردد.
  • مناسب لمشاهد التفاعل عالي التردد مثل منصات الرياضات الإلكترونية.
  • تأسس في عام 2018 ، وتم إصدار الرمز المميز $CELR على منصة Launchpad في بينانس في مارس 2019.
  • تم إطلاق بروتوكولات DeFi Layer2.finance، وبروتوكول تبادل المعلومات عبر السلسلة Celer IM وجسر الأصول عبر السلسلة cBridge وغيرها من المنتجات.

تقرير بحثي عميق: تحليل شامل لتوسيع خارج السلسلة

3.1.6 مقارنة التطبيقات

شبكة بيتكوين الضوئية، شبكة إيثريوم الضوئية وشبكة سيلر تتميز بتصميم مماثل، فهي جميعها تعتمد على قنوات الحالة كحلول توسيع خارج السلسلة. الاختلاف الرئيسي هو:

  1. سلسلة الكتل الأساسية: شبكة البيتكوين البرقية تعتمد على البيتكوين، وشبكة الرعد وشبكة Celer تعتمد على الإيثريوم.

  2. سيناريوهات التطبيق:

    • شبكة البرق تستخدم بشكل رئيسي لمدفوعات البيتكوين الصغيرة
    • تهدف شبكة雷电 إلى دعم مدفوعات رموز ERC20 على الإيثيريوم.
    • تهدف شبكة سيلر إلى نطاق أوسع، تدعم تطبيقات DApps ذات التفاعلات عالية التردد
  3. الخصائص التقنية:

    • تستخدم شبكة Lightning بروتوكول HTLC لتنفيذ المدفوعات متعددة القفزات
    • تستخدم شبكة雷电 آلية مشابهة
    • أضافت شبكة سيلر طبقة الحوافز وطبقة توجيه الحالة
  4. مرحلة التطوير:

    • شبكة البرق أصبحت ناضجة نسبياً، وتطور النظام البيئي جيد.
    • شبكة雷电 تتطور ببطء، ومعدل استخدامها منخفض
    • شبكة Celer تتحول إلى منصة لتجميع التوسع عبر سلاسل متعددة
  5. اقتصاد التوكن:

    • شبكة البرق بدون رمز أصلي
    • أصدرت شبكة雷电 وشبكة Celer رموزها الخاصة

3.2 سلاسل جانبية

3.2.1 ملخص

تم اقتراح مفهوم السلسلة الجانبية لأول مرة في عام 2012 في غرفة دردشة مطوري البيتكوين، وكتب باحثو Blockstream أول مقال ذو صلة في عام 2014.

الجانب هو شكل من أشكال سلسلة الكتل التي ظهرت لتسريع معاملات البيتكوين، ويمكن استخدام عقود أكثر تعقيدًا، أو من خلال تحسين آلية الإجماع ( مثل PoS )، أو تعديل معلمات الكتلة لجعل الجانب مناسبًا لأغراض محددة. نتائج معاملات الجانب يتم تسجيلها في النهاية عند نقلها مرة أخرى إلى السلسلة الرئيسية، في سجل التحقق.

شاهد النسخة الأصلية
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
  • أعجبني
  • 5
  • مشاركة
تعليق
0/400
LiquidationAlertvip
· منذ 14 س
لا ترتبك، لقد خسرت مبكرًا، لكن هل لا تزال على قيد الحياة الآن؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
not_your_keysvip
· منذ 14 س
هل السلسلة السريعة موثوقة بالتأكيد؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
RuntimeErrorvip
· منذ 14 س
فقط بضع سطور. هل أضعت وقتك في التعلم؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
ForkItAllvip
· منذ 14 س
مسألة المثلث تقول الحقيقة...
شاهد النسخة الأصليةرد0
NotFinancialAdvicevip
· منذ 15 س
好家伙 说半天又 هو الثالوث الغير مقدس
شاهد النسخة الأصليةرد0
  • تثبيت