Кратко въведение в технологиите на държавните канали

Технологията на държавните канали се използва за извършване на транзакции и актуализации на държавата извън веригата. Въпреки че е извън верига технология, вътрешноканалните транзакции са силно защитени и последователни - ако възникне някаква грешка, винаги можем да проследяваме записите във веригата и да проверяваме детайлите на определена транзакция.

Повечето от нас са запознати с каналите за разплащане, тъй като тази концепция се роди преди няколко години и се проявява от Lightning Network на Bitcoin. Технологията на общите държавни канали обаче е повече от начин на плащане, освен това може да актуализира „състояние“ на blockchain, като например промени в интелигентен договор.

Следователно можем да разберем технологията на държавните канали като обобщено решение за мащабиране на блокчейн. Освен това е широко прието решение за мащабиране в текущото блокчейн пространство. Ще прегледам технологията на държавния канал от нейния произход, реализация и напредък в следващите параграфи.

I. История на създаването му - мащабиране на блокчейн

аз. Защо мащабиране?

Blockchain се развива толкова бързо, че хората очакват големи очаквания за революцията, която ще донесе, но ниската TPS в случаи на реална употреба поставя под съмнение тази нововъзникваща технология. Докато Ethereum може да се похвали с 1500+ dapps, cryptokitty запуши цялата мрежа. По-рано тази година правилата за изброяване на нови маркери на FCoin отново карат мрежата ethereum да страда от „лошо храносмилане“, която по-късно беше извлечена от хакерите в играта на Fomo3D. Следователно настоящата екосистема blockchain се нуждае от мащабиране, за да ускори транзакциите.

II. Как да мащабираме?

Къде е тясното място, ограничаващо работата на blockchain?

1. P2P мрежа: blockchain е партньорска мрежа, където всеки възел трябва да синхронизира съобщенията на цялата мрежа. Всяко закъснение в мрежата ще повлияе на ефективността.

2. Блокиране на размера: има ограничение за съхранението на всеки блок, така че когато броят транзакции се увеличи, много транзакции ще се подредят в буфера и ще изчакат да бъдат валидирани в блоковете.

3. Консенсус: консенсусът е ядрото на блокчейна. PoW механизмът ще изразходва изчислителна енергия и време при постигане на консенсус между възлите.

В резултат на това има две основни насоки за мащабиране на blockchain:

1. Оптимизирайте себе си blockchain, за да увеличите TPS

1) Реструктуриране на блокове

Например, биткойн, като премества данни за подпис от основната структура (около 1M в изчислителен размер) към новата структура, увеличава размера на блока до 2M, като по този начин удвоява количеството транзакции във всеки блок и повдига TPS. Това решение за мащабиране е точно до точката, но дава малък ефект. Неограниченият размер на блока ще доведе до много проблеми със сигурността.

2) Промяна на консенсус

Поради неефективността на PoW, повече проекти предлагат използването на PoS, DPoS или PBFT за увеличаване на ефективността на консенсус. EOS, например, намали времето за генериране на блок до 0,5 секунди, което е голямо подобрение. Има обаче и аргументи, критикуващи EOS, тъй като това противоречи на идеята за децентрализация.

3) Заточване

Шардингът е традиционна технология за мащабиране, базирана на парчета от бази данни. Това, което прави шардингът е, че разгражда транзакция на парчета и ги разпределя на различни възли. Вместо да изчислява всички транзакции в мрежата, всеки възел обработва само малка част от него. И възлите работят на отделни парчета един до друг. Това от своя страна намалява изчислителните разходи и увеличава мощността на обработка във времева единица, както и TPS. Засилването ще вземе под внимание мрежата, транзакциите и състоянията, така че прилагането им ще бъде голямо предизвикателство.

2. Мащабиране на втори слой

Мащабирането на ниво 2 използва обратен подход - поставя транзакции извън веригата, докато оставя протокола на веригата непроменен. Това намалява работата на веригата и увеличава пропускателната способност, като използва пълноценно изчислителната мощност извън веригата. Мрежата от вторичните слоеве включва технологията на състоянието на каналите и структурата на страничната верига.

1) Странични вериги

Страничните вериги са отделна мрежа, зависима от основната блокчейн през 2WP. Страничните вериги имат всяка характеристика на blockchain, приемайки независим алгоритъм за консенсус и свързване на интелигентен договор или транзакции при взаимодействие с основната верига. Обикновено страничните вериги трябва само да поддържат състоянието на себе си. По този начин повечето транзакции се обработват върху страничната верига, като по този начин се повдига товара за основната верига.

2) Държавни канали

Сравнително, каналът на състоянието е по-лекият начин за мащабиране. Чрез заключване на веригата, държавният канал ще държи трансакциите извън веригата между страните, което прави транзакциите по-ефективни с ниска цена. За разлика от страничните вериги, държавният канал не се нуждае от консенсус, осветявайки процеса, докато постига мащабируемост.

II. Изпълнение и основни идеи на държавните канали

Изпълнение на държавните канали

Държавните канали са стратегия, която има за цел да реши предизвикателството за мащабиране, като поддържа основния протокол на blockchain еднакъв, вместо да промени начина на използване на протокола: вместо да използва blockchain като основен обработващ слой за всеки вид транзакция, вместо това се използва blockchain чисто като селищен слой. Актуализацията на състоянието се случва повече извън веригата и състоянието извън веригата ще се актуализира в блокчейна само когато е необходимо.

Преместването на транзакциите извън веригата изисква следния консенсус, постигнат от страните по сделките:

1. Сделките трябва да се извършват по веригата, но не.

2. Участниците в транзакциите приемат, че транзакциите се извършват по веригата и не повдигат възражения за резултата от транзакциите.

3. Всеки участник в транзакциите може да изпрати транзакциите в blockchain по всяко време и тези транзакции могат да бъдат изпълнени справедливо в blockchain.

Сделката, която се случва в държавен канал, е тази, която е договорена от страните по сделката и потвърдена от страните чрез подпис. Докато страните управляват местните данни за транзакциите, те могат да завършат транзакцията извън веригата. Всяка страна може да излъчва своя транзакция на блокчейна по всяко време, без да е необходимо контрагентът да се съгласи изцяло и да премести извън веригата транзакция в блокчейна. Извън верижните транзакции изискват следните характеристики:

1) Извън верижните транзакции следва да бъдат разширение на транзакциите във веригата. Сделката трябва да може да бъде изпълнена по веригата и да даде уникални и детерминирани резултати.

2) Детерминиран подпис на страните по сделката. Страните по сделките трябва да постигнат консенсус за транзакциите извън веригата и да се споразумеят, като подпишат потвърдените транзакции.

3) По-новите транзакции, генерирани извън веригата, могат да заменят предишните транзакции. Замяната изисква потвърждение и на двете страни чрез подпис.

4) Съществува и система за санкции при транзакции извън веригата. Ако някоя от страните неправилно излъчи транзакциите, които са заменени, контрагентът може да накаже извършителя чрез наказателна система.

5) Всяка страна трябва да има възможност да излъчва едностранно своите транзакции по веригата, без да изисква от другата страна да се съгласи или да остане онлайн.

С горните характеристики, транзакциите във веригата могат да бъдат преместени извън веригата. Както и двете страни желаят, всички техни транзакции се записват само извън веригата, а не непременно по веригата. Ефектът е същият като транзакция във веригата. Тъй като транзакциите се случват само в каналите, проблемът с TPS се решава и честотата на транзакции във веригата се намалява, което облекчава стреса на blockchain и ефективно облекчава „лошо храносмилане“.

III. История на развитието на държавните канали

Тъй като платежният канал на Lightning Network в биткойн мрежата, технологията се движи напред с бързи темпове. Въз основа на различни вериги има различни подходи. От миналата година на пазара се появяват проекти на държавни канали. Най-популярните проекти включват Lightning Network в биткойн мрежата, Raiden Network в мрежата Ethereum и Trinity Network. Trinity пусна 2 версии: Trintiy-Neo в мрежата Neo и Trinity-Eth в мрежата Ethereum. Другите нови проекти също включват генерализирани държавни канали (обяснени в по-късни части) на Counterfactual, който се стартира от L4, и държавните канали, които се използват за Dapps, като FunFair и SpankChain, които се наричат ​​специфични канали за състоянието.

Какво представляват каналите за плащане, специфичните канали за състоянието и обобщените канали за състоянието? Как се развива технологията на държавните канали? Етапите на развитие на държавните канали са изброени по-долу:

1 Платежни канали

2 Специализирани държавни канали

3) Генерализирани държавни канали

4 Транс-верижни държавни канали

аз. Платежни канали

Каналът на държавата мащабира основната блокчейна. Въз основа на това услугите, поддържани от каналите, разчитат на характеристиките на основния блокчейн. Lightning Network беше първата, която предложи държавни канали. Това е решение за мащабиране, базирано на биткойн мрежата и е също така родното място на държавните канали. Тъй като Bitcoin е платежна мрежа, услугата, която предоставя Lightning Network, е плащане. Като такъв държавният канал на Мълниеносна мрежа е класически канал за разплащане. В канала за плащане изграждането на транзакции за плащане е ядрото на канала. Тук държавата се отнася до държавата на плащане. Например Lightning Network е канал за разплащане за биткойн, а Trintiy-Neo за Neo и Gas.

II. Специфични канали за състоянието

С нарастващото влияние на осветителната мрежа, другите блокчейн започват да изграждат своя собствена мрежа от държавни канали с подобрени функции. Новоразработените блокчейн се гордеят с повече промени в държавата на интелигентния договор, така че съответните държавни канали не само предават състояние на плащане, но и други състояния на договора. Интелигентният договор първо се конфигурира на blockchain и се съхранява извън веригата. Тогава страните на канала си взаимодействат в канала, като по този начин променят състоянието на договора. Крайното състояние на договора ще се синхронизира във веригата. Специализиран държавен канал зависи от верижния договор, който често е проектиран за един токен (токен договор) или един вид договор (ERC20), като Lightning Network, Trinity-for-Ethereum (проектиран за договор с ERC20) и Trinity -for-Neo (предназначен за договор с NEP5). Тъй като стандартите ERC20 и NEP5 се използват най-вече за извършване на транзакции, много хора препращат държавните канали, базирани на тези стандарти, като канали за плащане.

III. Обобщени държавни канали

С развитието на функцията на интелигентния договор самият договор ще предприеме по-сложна бизнес логика. Когато са изправени пред нарастващите бизнес изисквания, специализираните държавни канали започват да показват недостатъците, тъй като не е възможно да се изгради канал за състоянието на всеки маркер или стандарт. Така че хората очакват обобщен държавен канал, който може да се адаптира към всички договори. Обобщен държавен канал ще изпълни договора извън веригата и ще го разположи във веригата, когато е необходимо. Основната blockchain се фокусира само върху окончателното състояние на договора. По този начин обобщеният държавен канал може да обработва цялата дейност на договора.

IV. Междуверижни държавни канали

Досега държавните канали са все още мащабиращо решение за основните блокчейн, които са изолирани един от друг. Един канал за състоянието е ограничен до определена блокчейн. С напредването на технологията на верижните вериги мащабирането се превръща в незаменима посока на мащабиране.

Каналите за състояние на кръстосана верига могат да се изграждат върху мрежи с напречна верига, служещи като канали от трети слой.

Предимството на каналите за състояние на междуверижни канали е опростяването на архитекта на канали, тъй като не взема под внимание механизма за преобразуване на вериги и се фокусира единствено върху самия канал. Този дизайн обаче има висока зависимост от мрежата на кръстосаните вериги. Така че биха били компрометирани гъвкавостта и адаптивността на каналите.

Друга идея е да се направят компоненти на държавни канали, които могат да се включат, да се вгради преобразуването на веригата като част от каналния слой и да се извлече каналният слой от адаптивните компоненти, като блокчейн адаптер и кръстосана верига. Това ще увеличи гъвкавостта и адаптивността на канала и ще предостави по-голямо пространство за междуверижно мащабиране.

Резюме:

Технологията на държавните канали е най-използваното решение за мащабиране извън веригата за блокчейн. Той запазва децентрализацията на blockchain, като същевременно увеличава пропускателната способност на транзакциите. Въпреки че настоящите държавни канали са главно за плащания, проучването по обобщени държавни канали никога не спира. Като изключително решение за мащабиране, технологията на държавните канали ще позволи на blockchain да предприеме повече бизнес сценарии в предвидима функция.

Trinity Core Dev Team

Канал Trinity Telegram: https://t.me/TrinityStateChannels

Официален уебсайт: https://trinity.tech/#/

Trinity Github: https://github.com/trinity-project