Giới thiệu tóm tắt về công nghệ kênh nhà nước

Công nghệ kênh nhà nước được sử dụng để thực hiện các giao dịch và cập nhật trạng thái ngoại tuyến. Mặc dù là công nghệ ngoại tuyến, các giao dịch bên trong kênh được bảo mật và thống nhất cao - nếu có lỗi xảy ra, chúng tôi luôn có thể theo dõi các bản ghi trên chuỗi và xác minh chi tiết của một giao dịch nhất định.

Hầu hết chúng ta đều quen thuộc với các kênh thanh toán vì khái niệm này đã ra đời cách đây vài năm và được thể hiện bởi Lightning Network of Bitcoin. Tuy nhiên, công nghệ kênh trạng thái nói chung không chỉ là một cách thanh toán, nó còn có thể cập nhật ’trạng thái của blockchain, chẳng hạn như thay đổi trong hợp đồng thông minh.

Do đó, chúng ta có thể hiểu công nghệ kênh trạng thái như một giải pháp nhân rộng tổng quát cho blockchain. Nó cũng là một giải pháp mở rộng được áp dụng rộng rãi trong không gian blockchain hiện tại. Tôi sẽ đi qua công nghệ kênh nhà nước bởi nền tảng, hiện thực hóa và tiến bộ của nó trong các đoạn sau.

I. Bối cảnh của việc tạo ra nó - mở rộng quy mô blockchain

Tôi. Tại sao phải nhân rộng?

Blockchain phát triển nhanh đến mức mọi người giữ kỳ vọng cao về cuộc cách mạng mà nó sẽ mang lại, nhưng TPS thấp trong các trường hợp sử dụng thực sự đặt ra nghi ngờ về công nghệ mới nổi này. Trong khi Ethereum tự hào có hơn 1500 dapps, một loại tiền điện tử đã làm tắc nghẽn toàn bộ mạng. Đầu năm nay, các quy tắc niêm yết mã thông báo mới của FCoin một lần nữa khiến mạng ethereum bị khó tiêu, mà sau đó đã bị tin tặc lợi dụng trong trò chơi Fomo3D. Do đó, hệ sinh thái blockchain hiện tại cần mở rộng để tăng tốc giao dịch.

ii. Làm thế nào để mở rộng quy mô?

Đâu là nút thắt giới hạn hiệu suất blockchain?

1. Mạng P2P: blockchain là mạng ngang hàng, trong đó mọi nút phải đồng bộ hóa các thông điệp của toàn mạng. Bất kỳ độ trễ mạng sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả.

2. Kích thước khối: có giới hạn lưu trữ của mỗi khối, vì vậy khi số lượng giao dịch tăng lên, rất nhiều giao dịch sẽ xếp hàng trong bộ đệm và chờ để được xác thực vào các khối.

3. Đồng thuận: đồng thuận là cốt lõi của blockchain. Cơ chế PoW sẽ tiêu thụ sức mạnh tính toán và thời gian khi đạt được sự đồng thuận giữa các nút.

Kết quả là, có hai hướng chính để nhân rộng blockchain:

1. Tối ưu hóa chính blockchain để tăng TPS

1) Tái cấu trúc các khối

Ví dụ, Bitcoin bằng cách di chuyển dữ liệu chữ ký từ cấu trúc cơ bản (khoảng 1 triệu kích thước tính toán) sang cấu trúc mới, tăng kích thước khối lên 2M, do đó tăng gấp đôi số lượng giao dịch trong mỗi khối và nâng TPS. Giải pháp mở rộng quy mô này là thẳng đến điểm nhưng mang lại ít hiệu quả. Kích thước khối không giới hạn sẽ mang lại nhiều vấn đề bảo mật.

2) Thay đổi sự đồng thuận

Do PoW không hiệu quả, nhiều dự án ủng hộ sử dụng PoS, DPoS hoặc PBFT để tăng hiệu quả đồng thuận. Chẳng hạn, EOS đã giảm thời gian tạo khối xuống 0,5 giây, đây là một cải tiến tuyệt vời. Tuy nhiên, cũng có những lập luận chỉ trích EOS vì nó đi ngược lại ý tưởng phân cấp.

3) Shending

Shending là một công nghệ nhân rộng truyền thống dựa trên các mảnh cơ sở dữ liệu. Những gì shending làm là nó phá vỡ một giao dịch thành các phân đoạn và phân bổ chúng cho các nút khác nhau. Thay vì tính toán tất cả các giao dịch trong mạng, mỗi nút chỉ xử lý một tỷ lệ nhỏ của nó. Và các nút làm việc trên các mảnh riêng lẻ cạnh nhau. Điều này lần lượt giảm chi phí tính toán và tăng sức mạnh xử lý trong một đơn vị thời gian cũng như TPS. Shending sẽ xem xét mạng, giao dịch và trạng thái, vì vậy việc thực hiện sẽ là một thách thức lớn.

2. Thu nhỏ lớp thứ hai

Chia tỷ lệ lớp 2 có cách tiếp cận ngược lại - đưa các giao dịch ra khỏi chuỗi trong khi vẫn giữ nguyên giao thức trên chuỗi. Điều này làm giảm hoạt động trên chuỗi và tăng thông lượng bằng cách sử dụng toàn bộ sức mạnh tính toán ngoài chuỗi. Mạng lớp thứ cấp bao gồm công nghệ kênh nhà nước và cấu trúc chuỗi bên.

1) Chuỗi bên

Chuỗi bên là một mạng riêng biệt phụ thuộc vào blockchain chính thông qua 2WP. Chuỗi bên có mọi tính năng của blockchain, áp dụng thuật toán đồng thuận độc lập và chốt hợp đồng thông minh hoặc giao dịch khi tương tác với chuỗi chính. Thông thường, chuỗi bên chỉ cần duy trì trạng thái của chính họ. Bằng cách làm như vậy, hầu hết các giao dịch được xử lý trên chuỗi bên, do đó nâng tải cho chuỗi chính.

2) Kênh nhà nước

So sánh, kênh trạng thái là cách mở rộng quy mô nhẹ hơn. Bằng cách khóa trực tuyến, kênh nhà nước sẽ giữ các giao dịch ngoại tuyến giữa các bên, điều này giúp các giao dịch hiệu quả hơn với chi phí thấp. Khác với chuỗi bên, kênh nhà nước không cần sự đồng thuận, chiếu sáng quá trình trong khi đạt được khả năng mở rộng.

II. Triển khai và ý tưởng cốt lõi của các kênh nhà nước

Thực hiện các kênh nhà nước

Các kênh trạng thái là một chiến lược nhằm giải quyết thách thức về khả năng mở rộng bằng cách giữ nguyên giao thức blockchain cơ bản, thay vào đó thay đổi cách sử dụng giao thức: thay vì sử dụng blockchain làm lớp xử lý chính cho mọi loại giao dịch, thay vào đó, blockchain được sử dụng hoàn toàn là một lớp định cư. Cập nhật trạng thái xảy ra nhiều hơn ngoài chuỗi và trạng thái ngoài chuỗi sẽ chỉ được cập nhật trên blockchain khi cần thiết.

Di chuyển các giao dịch ra khỏi chuỗi đòi hỏi sự đồng thuận sau đây của các bên đối với các giao dịch:

1. Giao dịch nên xảy ra trên chuỗi, nhưng chúng không xảy ra.

2. Những người tham gia vào các giao dịch cho rằng các giao dịch xảy ra trên chuỗi và không đưa ra sự phản đối nào đối với kết quả của các giao dịch.

3. Bất kỳ người tham gia giao dịch nào cũng có thể gửi các giao dịch đến blockchain bất cứ lúc nào và các giao dịch này có thể được thực hiện công bằng trên blockchain.

Một giao dịch xảy ra trong một kênh nhà nước là một giao dịch được các bên tham gia giao dịch đồng ý và được các bên xác nhận thông qua chữ ký. Miễn là các bên quản lý dữ liệu giao dịch địa phương, họ có thể hoàn thành giao dịch ngoài chuỗi. Một trong hai bên có thể phát sóng giao dịch của riêng mình trên blockchain bất cứ lúc nào mà không cần đối tác hoàn toàn đồng ý và chuyển giao dịch ngoài chuỗi trên blockchain. Giao dịch ngoại tuyến yêu cầu các đặc điểm sau:

1) Giao dịch ngoài chuỗi phải là phần mở rộng của giao dịch trực tuyến. Giao dịch sẽ có thể được thực hiện trên chuỗi và tạo ra kết quả duy nhất và xác định.

2) Chữ ký xác định của các bên giao dịch. Các bên tham gia giao dịch phải đạt được sự đồng thuận về các giao dịch ngoài chuỗi và đồng ý bằng cách ký các giao dịch được xác nhận.

3) Các giao dịch mới hơn được tạo ra ngoài chuỗi có thể thay thế các giao dịch trước đó. Việc thay thế đòi hỏi sự xác nhận của cả hai bên bằng chữ ký.

4) Ngoài ra còn có một hệ thống phạt trong các giao dịch ngoài chuỗi. Nếu một trong hai bên phát sóng không chính xác các giao dịch được thay thế, đối tác có thể trừng phạt thủ phạm thông qua hệ thống hình phạt.

5) Một trong hai bên nên được phép đơn phương phát sóng các giao dịch của mình trên chuỗi mà không yêu cầu bên kia đồng ý hoặc duy trì trực tuyến.

Với các đặc điểm trên, giao dịch trực tuyến có thể được chuyển ra khỏi chuỗi. Như cả hai bên mong muốn, tất cả các giao dịch của họ chỉ được ghi lại trong chuỗi và không nhất thiết phải trên chuỗi. Hiệu quả tương tự như giao dịch trên chuỗi. Vì các giao dịch chỉ xảy ra trong các kênh, nên vấn đề về TPS đã được giải quyết và tần suất giao dịch trên chuỗi giảm, điều này làm giảm căng thẳng của blockchain và giảm bớt hiệu quả của indigestion.

III. Lịch sử phát triển của các kênh nhà nước

Kể từ khi kênh thanh toán của Lightning Network trên mạng Bitcoin, công nghệ đã tiến lên với tốc độ chóng mặt. Dựa trên các chuỗi khác nhau, có những cách tiếp cận khác nhau. Kể từ năm ngoái, các dự án kênh nhà nước đã mọc lên trên thị trường. Các dự án phổ biến nhất bao gồm Lightning Network trên mạng Bitcoin, Raiden Network trên mạng Ethereum và Trinity Network. Trinity đã phát hành 2 phiên bản: Trintiy-Neo trên mạng Neo và Trinity-Eth trên mạng Ethereum. Các dự án mới khác cũng bao gồm các kênh trạng thái tổng quát (được giải thích trong các phần sau) của Counterfactual do L4 khởi chạy và các kênh trạng thái được sử dụng cho Dapps, như FunFair và ClimbChain, được gọi là các kênh trạng thái cụ thể.

Kênh thanh toán, kênh nhà nước cụ thể và kênh nhà nước tổng quát là gì? Làm thế nào để công nghệ của các kênh nhà nước phát triển? Các giai đoạn phát triển của các kênh nhà nước được liệt kê như dưới đây:

1 Channels Kênh thanh toán

2 Channels Kênh nhà nước chuyên biệt

3 Channels Kênh nhà nước tổng quát

4 Channels Kênh nhà nước xuyên chuỗi

Tôi. Kênh thanh toán

Kênh nhà nước quy mô blockchain cơ bản. Dựa vào đó, các dịch vụ được các kênh hỗ trợ dựa trên các đặc điểm của blockchain cơ bản. Lightning Network là người đầu tiên đề xuất các kênh nhà nước. Nó là một giải pháp mở rộng dựa trên mạng Bitcoin và cũng là nơi sinh của các kênh nhà nước. Vì Bitcoin là một mạng thanh toán, dịch vụ mà Lightning Network cung cấp là thanh toán. Như vậy, kênh trạng thái của Lightning Network là kênh thanh toán cổ điển. Trong kênh thanh toán, xây dựng các giao dịch để thanh toán là cốt lõi của kênh. Nhà nước ở đây đề cập đến trạng thái thanh toán. Ví dụ: Lightning Network là kênh thanh toán cho Bitcoin và Trintiy-Neo cho Neo và Gas.

ii. Kênh nhà nước cụ thể

Với ảnh hưởng ngày càng tăng của Mạng chiếu sáng, các blockchain khác bắt đầu xây dựng mạng kênh trạng thái của riêng họ với các chức năng nâng cao. Các blockchains mới được phát triển tự hào có nhiều thay đổi trạng thái của hợp đồng thông minh, vì vậy các kênh trạng thái tương ứng không chỉ truyền đạt trạng thái thanh toán mà còn các trạng thái khác của hợp đồng. Hợp đồng thông minh được cấu hình trước tiên trên blockchain và được lưu trữ ngoài chuỗi. Sau đó, các bên kênh tương tác trong kênh, do đó thay đổi trạng thái của hợp đồng. Trạng thái cuối cùng của hợp đồng sẽ được đồng bộ hóa trên chuỗi. Kênh nhà nước chuyên biệt phụ thuộc vào hợp đồng trực tuyến, thường được thiết kế cho một mã thông báo (hợp đồng mã thông báo) hoặc một loại hợp đồng (ERC20), như Lightning Network, Trinity-for-Ethereum (được thiết kế cho hợp đồng ERC20) và Trinity -for-Neo (được thiết kế cho hợp đồng NEP5). Vì các tiêu chuẩn ERC20 và NEP5 chủ yếu được sử dụng để thực hiện các giao dịch, nhiều người coi các kênh nhà nước dựa trên các tiêu chuẩn này là các kênh thanh toán.

iii. Kênh nhà nước tổng quát

Khi chức năng của hợp đồng thông minh phát triển, bản thân hợp đồng sẽ đảm nhận logic kinh doanh phức tạp hơn. Khi phải đối mặt với các yêu cầu kinh doanh ngày càng tăng, các kênh trạng thái chuyên biệt bắt đầu hiển thị các lượt truy cập ngắn vì không thể xây dựng kênh trạng thái cho mỗi mã thông báo hoặc tiêu chuẩn. Vì vậy, mọi người mong đợi một kênh nhà nước tổng quát có thể thích ứng với tất cả các hợp đồng. Một kênh nhà nước tổng quát sẽ thực hiện hợp đồng ngoại tuyến và triển khai trên mạng khi cần thiết. Blockchain cơ bản chỉ tập trung vào trạng thái cuối cùng của hợp đồng. Theo cách này, kênh nhà nước tổng quát có thể xử lý tất cả các hoạt động kinh doanh của hợp đồng.

iv. Kênh nhà nước xuyên chuỗi

Cho đến thời điểm hiện tại, các kênh trạng thái vẫn là một giải pháp mở rộng cho các chuỗi khối cơ bản, được cách ly với nhau. Một kênh trạng thái được giới hạn trong một blockchain nhất định. Khi công nghệ chuỗi chéo trưởng thành, quy mô chuỗi chéo đang trở thành một hướng không thể thiếu của quy mô.

Các kênh trạng thái chuỗi chéo có thể xây dựng trên các mạng chuỗi chéo, phục vụ như một kênh lớp thứ ba.

Ưu điểm của các kênh trạng thái chuỗi chéo là sự đơn giản hóa của kiến ​​trúc sư kênh vì nó không xem xét cơ chế chuyển đổi chuỗi chéo và chỉ tập trung vào chính kênh đó. Thiết kế này, tuy nhiên, có sự phụ thuộc cao vào mạng lưới chuỗi chéo. Vì vậy, tính linh hoạt và khả năng thích ứng của các kênh sẽ bị tổn hại.

Một ý tưởng khác là làm cho các kênh thành phần có thể cắm được, nhúng chuyển đổi chuỗi chéo thành một phần của lớp kênh và trừu tượng hóa lớp kênh ra khỏi các thành phần thích ứng như bộ điều hợp blockchain và bộ chuyển đổi chuỗi chéo. Điều này sẽ tăng tính linh hoạt và khả năng thích ứng của kênh và cung cấp không gian rộng hơn cho quy mô chuỗi chéo.

Tóm lược:

Công nghệ kênh nhà nước là giải pháp mở rộng quy mô ngoài chuỗi được sử dụng rộng rãi nhất cho blockchain. Nó bảo tồn sự phân cấp của blockchain trong khi ồ ạt tăng thông lượng giao dịch. Mặc dù các kênh trạng thái hiện tại chủ yếu để thanh toán, việc thăm dò trên các kênh trạng thái tổng quát không bao giờ dừng lại. Là một giải pháp mở rộng nổi bật, công nghệ kênh trạng thái sẽ cho phép blockchain thực hiện nhiều kịch bản kinh doanh hơn trong một tính năng có thể thấy trước.

Đội ngũ Trinity Core Dev

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

Trang web chính thức: https://trinity.tech/#/

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