干货|深入了解以太坊每层2扩展解决方案

自从Defi热潮席卷 以太坊 ,导致 以太坊 拥堵,Gas费用创历史新高。我们一直以来关心的 以太坊 扩容的现实问题:在 以太坊 2.0尚未推出,更为贴合实际的Layer2 方案有望解决 以太坊 的扩容问题。

这一次,来自cell团队的Michael被邀请专注于“链外”技术,包括状态通道、等离子、卷取等。

(迈克尔毕业于麻省理工学院,获计算机科学硕士学位。Michael目前负责区块链技术的研究,特别是cell中各种两层扩容技术。参与了通用国家频道、国家卫士侧链(SGN)和混合汇总等核心设计和开发

干货 | 深入理解 以太坊 各个Layer2扩容解决方案

国家频道

优点:延迟低,实时性高

缺点:用户数量有限,资金利用率低

用途:小额支付/预测市场/赌博和赛马

一般情况下,双方将在链下建立一个状态通道,交换私钥来签署信息,并在链下进行交易。当时,比特币和比特币实现了一个称为lightning network的支付通道网络,它将状态通道相互连接起来:即使用户没有直接的状态通道,也可以通过几个中间节点逐层转发,相当于信道网络。

基本上,状态信道的时延可以达到Internet的时延。例如,服务器之间的延迟是多少?这个状态通道的延迟是多少。在市场上,通过其他连锁店发送交易的速度是第二级的。但是国家频道通常是毫秒。另外,它的优点是实时性很高。

国家频道是一种扩大规模的手段。规模化是指通过技术手段,如碎片化,线性扩展区块链的容量。例如,以太坊2.0启动64个分区,然后其容量增加64倍。对于国家频道来说,它可以同时支持1000个在线用户,未来可能最多支持6.4万个用户,这还是非常低的。

虽然状态通道的扩展意味着节点越多,网络越大,容量也就越大。这只是个好主意,但事实上,它受到一个很大的限制——流动性利用率低。状态通道是一种双方在链中节约资金,然后互相支付的渠道。第一步是将资金投入到有限的链条中。例如,如果您手中有1000个以太网,则状态通道只能发送1000个以太网。如果你突然发送了2000多个以太,它就无能为力了。

因为产能可以扩大,但流动性不能。如果一个用户向另一个用户发送了大量的钱,那么在现实生活中,中间的每个转发节点都不可能有如此大的容量。当你把这么多钱锁在一个状态通道里,如果你只能用状态通道来转发,这种效率是非常低的。

状态通道只能支持小额支付。比如闪电网其实规模不大,可能与资金利用率低有关。此外,要将一般的DAPP转移到州频道是相当困难的。我们试图把五子棋转到国家频道。虽然我们已经编写了SDK并让其他项目使用它,但是他们仍然认为这个开发是相当困难的。

另外,状态机只适用于这个固定的人数。你把uniswap放到状态机上是不现实的。因为DAPP中的用户数量是无限的,所以没有固定的用户集。即使你把棋盘游戏或更大的电脑游戏转移到国家频道,它们也必须以状态机的形式编写。他们的每一个状态都应该写得很清楚。

理论上,你可以把任何单人游戏转移到国家频道。但实际上,没有人会这么做,除非你对游戏服务器非常不信任。一般来说,预测市场和足球、赛马(人们在现场做出的预测会随着时间的变化而迅速变化)可以转移到状态频道。

侧链

优点:代码和数据独立

不要增加主链的负担

缺点:安全性差

侧链的本质是在这个基本层上构建另一个链,然后使用一组完全不同的验证器。它的整体安全性是分离的:主链具有主链的安全性,侧链具有侧链的安全性。

从POW到POS的主链安全性较强,而侧链的验证器较少,安全性也较弱:例如cosmos只有100个验证器。

侧链的TPS依赖于它的验证器。验证的人越多,它的TPS就越低。侧链的时延相对较低,高于状态信道的毫秒级,远低于主链十余秒和几十秒的时延。

状态通道的安全性是双方相互签署,因此具有主链的安全性。只要一方作恶,另一方就可以把它交给主链来解决纠纷。侧链是你需要信任大多数验证者是好人,所以它的安全性比主链低得多。

卷起/等离子

Plasma:缺点是无法应用到智能合约上

运行节点的用户负担沉重

上卷:优点是数据在链中,

可随时验证(唯一不同于等离子)

链下付款可代表币进行

链上的支付只能使用以太坊

上卷是一个已经火了19年的概念。等离子,类似于卷起,是以太坊上一个有希望的解决方案,也被V神认为是一个有希望的解决方案。plasma的问题在于,它只能很好地进行支付,但对于稍微复杂一些的智能合约,它无能为力。肇事者不会向您提交数据,因此争议至少需要两个星期才能解决。用户很难接受这个过程。另外,由于plasma数据都是掉链的,运行plasma节点的用户负担非常重:如果长时间运行,会消耗几十甚至几百克的G,这超出了手机的承受能力。

在19年内提出了汇总。在我看来,这是一个中间路线。上卷是计算下链+链上数据+防云。最重要的一点是,并非所有的数据都在链中。链上的数据仅限于每个事务的输入,但不包括其最终状态。例如,如果你从a到B,我只告诉你路径;但是你在a中所做的和在B中所做的都记录在链中。

任何人和任何用户都可以查看汇总块,即打包事务,然后更改其状态。如果用户提交的是错误的证明链,则可以消除验证链上的错误证明。因为核查人在链条上有一个保证,如果他做了坏事,他的保证将被没收。虽然不是每个汇总都将被验证,但验证器将继续运行。一旦发现有诈骗行为(如甲给乙送1元钱,但有记载甲给乙送3元钱),他就可以得到相应的奖励。这个过程可以理解为任何人都可以进行抽查和检查。

它的优点是数据都在链中,用户可以随时验证,而不会出现像plasma这样的数据可用性问题。验证结果是唯一的。如果验证者运行这个智能合约一次,他会发现验证链下的计算是否与链上的智能合约一致。从经济学的角度看,一般的验证者不太可能因为自己的承诺金额过大而作恶。

卷起和等离子非常相似。只需将数据汇总到链上,欺诈证明的过程非常简单。上卷的TPS将是主链的数百倍,一般是几百级或数千级。根据不同的企业,如果应用程序更简单,应该可以达到上千级。等离子TPS可以达到数万个。

乐观上卷/ZK上卷

Optimistic Roll UP:

支持通用智能合约

缺点:需要一到两周的时间进行验证

ZK-roll-up:支持支付和DEX

缺点:内存和CPU消耗/无法支持智能合约

着陆时间

乐观上卷在技术上比ZK上卷简单得多。它的优势在于它可以支持一般智能合约。ZK和optimal的区别在于欺诈证明变成了有效性证明。这两种验证方法相当于两种不同的思维方式:乐观上卷是乐观的思维,即相信验证者不会作恶;ZK是悲观的,认为验证者还会作恶,因此,有必要生成一个零知识证明,并将其打包到链中。您不需要运行状态转换来验证,因为这个转换已经通过了零知识证明。

这类似于法律证明,无论你是无辜的还是别人证明你是个好人。ZK卷起来相当于自证其罪。事实上,optimal和ZK都涉及一个最终问题。最优上卷的最终性相对较长。用户还没有看过这个证明。交货期需要一到两周。在此期间,系统将提供足够的窗口,以允许足够的人对此进行验证。ZK不会遇到这个问题,因为一旦它的零知识证明在链上,它的最终性就得到了确认。

那么ZK卷起有什么问题?它对这个节点有非常非常高的要求。ZK-roll-up消耗CPU和内存,并且需要一个强大的服务器来进行打包。然而,对封隔器的最佳卷取要求并不高。唯一的要求是核查人员在链条上保证不会作恶。

由于这个ZK的复杂性,它只能用于某些特定的应用:例如payment和DEX。此外,ZK还包含了一个新的安全性概念,即零风险。

混合动力上卷

避免了中心化的问题,引入了侧链做打包人

混合收拢是侧链和收拢的组合。我们发现一个问题,包装机可能非常集中,例如公路印刷。然而,由于ZK辊对封隔器的要求很高,因此存在更严重的集中问题。这会造成一个问题:假设路印服务器过期后,机器会停机,交易所会进入提现模式,相当于变相解散。为了防止这种风险,我们牺牲了一些TPS,并引入了侧链验证器。

混合卷取的优点:首先,不会出现单封隔器或单点故障,因为这需要一个侧链来包装在一起。其次,它不太可能作恶,因为所有节点都需要一起加强才能作恶。安全性是双重的:侧链和卷取的双重安全性可以防止人们作恶。

发布者:吉星谈币,转请注明出处:https://www.btchangqing.cn/92698.html

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