Tầm nhìn tương lai của blockchain là phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng, nhưng thường chỉ có thể thực hiện hai trong số ba điều này, điều này được gọi là vấn đề tam giác không thể của blockchain. Trong nhiều năm, mọi người đã khám phá cách giải quyết vấn đề này, làm thế nào để cải thiện thông lượng và tốc độ giao dịch của blockchain trong khi đảm bảo phi tập trung và an toàn, tức là giải quyết vấn đề mở rộng, là một trong những chủ đề nóng trong quá trình phát triển blockchain hiện nay.
Định nghĩa về sự phi tập trung, tính bảo mật và khả năng mở rộng của blockchain như sau:
Phi tập trung: bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào sản xuất và xác thực hệ thống blockchain, số lượng nút càng nhiều, thì mức độ phi tập trung càng cao, từ đó đảm bảo mạng không bị kiểm soát bởi một nhóm nhỏ các người tham gia tập trung lớn.
An toàn: Chi phí để có được quyền kiểm soát hệ thống blockchain càng cao, thì độ an toàn càng cao, do đó chuỗi có thể chống lại tỷ lệ lớn các người tham gia tấn công vào nó.
Khả năng mở rộng: khả năng của blockchain để xử lý một lượng lớn giao dịch.
Sự phân tách cứng quan trọng đầu tiên của mạng Bitcoin xuất phát từ vấn đề mở rộng. Khi số lượng người dùng và khối lượng giao dịch của Bitcoin tăng lên, mạng Bitcoin với giới hạn mỗi khối là 1MB bắt đầu phải đối mặt với vấn đề tắc nghẽn; từ năm 2015, cộng đồng Bitcoin đã có những bất đồng về vấn đề mở rộng, một bên là các nhà ủng hộ mở rộng khối đại diện bởi Bitcoin ABC, bên còn lại là nhóm nhỏ khối đại diện bởi Bitcoin Core, cho rằng nên sử dụng giải pháp Segwit để tối ưu hóa cấu trúc chuỗi chính. Vào ngày 1 tháng 8 năm 2017, Bitcoin ABC đã tự phát triển hệ thống khách hàng lên tới 8MB và bắt đầu hoạt động, dẫn đến sự xuất hiện của phân tách cứng quan trọng đầu tiên trong lịch sử Bitcoin, đồng thời cũng tạo ra loại tiền mới BCH.
Tương tự, mạng Ethereum cũng chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để đảm bảo độ an toàn và phi tập trung của mạng; mặc dù mạng Ethereum không giới hạn khối lượng giao dịch bằng cách hạn chế kích thước khối như mạng Bitcoin, mà ngược lại đã chuyển đổi thành việc đặt giới hạn cho phí nhiên liệu có thể chứa trong một khối đơn lẻ, nhưng mục đích đều nhằm đạt được đồng thuận không tin cậy (Trustless Consensus) và đảm bảo sự phân bố rộng rãi của các nút. Dù là hủy bỏ hay tăng giới hạn cũng sẽ loại bỏ nhiều nút nhỏ có băng thông, lưu trữ và khối lượng tính toán không đủ.
Từ CryptoKitties vào năm 2017, mùa hè DeFi, cho đến sự trỗi dậy của các ứng dụng trên chuỗi như GameFi và NFT sau này, nhu cầu về thông lượng trên thị trường ngày càng tăng. Tuy nhiên, ngay cả Ethereum với khả năng lập trình Turing cũng chỉ có thể xử lý từ 15 đến 45 giao dịch mỗi giây (TPS), điều này dẫn đến việc chi phí giao dịch ngày càng tăng, thời gian thanh toán kéo dài, hầu hết các Dapps khó có thể chịu đựng chi phí hoạt động, toàn bộ mạng lưới trở nên chậm chạp và đắt đỏ đối với người dùng, vấn đề mở rộng blockchain cần được giải quyết khẩn cấp. Giải pháp mở rộng lý tưởng là: trong khi không hy sinh tính phi tập trung và an toàn, có thể cải thiện tốc độ giao dịch của mạng blockchain (thời gian hoàn tất ngắn hơn) và thông lượng giao dịch (TPS cao hơn).
2. Các loại kế hoạch mở rộng
Chúng tôi dựa vào "Có thay đổi một lớp mạng chính hay không" làm tiêu chuẩn, chia các phương án mở rộng thành hai loại lớn: mở rộng trên chuỗi và mở rộng off-chain.
( 2.1 Mở rộng trên chuỗi
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp đạt được hiệu ứng mở rộng bằng cách thay đổi một lớp giao thức mạng chính, giải pháp chính hiện tại là phân mảnh.
Mở rộng trên chuỗi có nhiều phương án, bài viết này sẽ không đi sâu, dưới đây là tóm tắt hai phương án:
Giải pháp một là mở rộng không gian khối, tức là tăng số lượng giao dịch được đóng gói trong mỗi khối, nhưng điều này sẽ làm tăng yêu cầu đối với thiết bị nút hiệu suất cao, nâng cao ngưỡng gia nhập của nút, giảm mức độ "phi tập trung".
Giải pháp thứ hai là phân mảnh, chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, không còn là mỗi nút tham gia vào tất cả việc ghi chép, mà là các phân mảnh khác nhau tức là các nút khác nhau chịu trách nhiệm ghi chép khác nhau, tính toán song song có thể xử lý nhiều giao dịch cùng một lúc; điều này có thể giảm áp lực tính toán của nút và ngưỡng gia nhập, tăng tốc độ xử lý giao dịch và mức độ phi tập trung; nhưng điều này có nghĩa là sức mạnh tính toán toàn mạng bị phân tán, sẽ giảm "an toàn" của toàn bộ mạng.
Việc thay đổi mã của giao thức chính mạng có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực khó lường, vì bất kỳ lỗ hổng bảo mật nhỏ nào trong lớp nền cũng sẽ đe dọa nghiêm trọng đến an ninh của toàn bộ mạng, và mạng có thể bị buộc phải phân tách hoặc ngừng nâng cấp sửa chữa. Ví dụ, sự cố lỗ hổng lạm phát của Zcash vào năm 2018: Mã của Zcash được sửa đổi từ mã phiên bản Bitcoin 0.11.2, vào năm 2018 một kỹ sư đã phát hiện ra lỗ hổng nghiêm trọng trong mã nền, tức là token có thể được phát hành không giới hạn, ngay lập tức đội ngũ đã mất 8 tháng để sửa chữa bí mật, và sự kiện này chỉ được công khai sau khi lỗ hổng được khắc phục.
) 2.2 off-chain mở rộng
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính lớp một hiện tại.
Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:
![Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn từ: Phân tích toàn diện khả năng mở rộng off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-087d35594a04d33375b8199b93eb355e.webp###
3. Giải pháp mở rộng off-chain
( 3.1 Kênh trạng thái ) State Channels ###
(# 3.1.1 Tóm tắt
Kênh trạng thái quy định rằng chỉ khi kênh mở, đóng hoặc giải quyết tranh chấp, người dùng mới cần tương tác với mạng chính, và việc tương tác giữa người dùng với người dùng sẽ được thực hiện off-chain, nhằm giảm thiểu thời gian và chi phí giao dịch của người dùng, đồng thời cho phép số lần giao dịch không bị giới hạn.
Kênh trạng thái là một giao thức P2P đơn giản, phù hợp cho "các ứng dụng dựa trên lượt", chẳng hạn như trò chơi cờ vua hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi một hợp đồng thông minh đa ký chạy trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác thực cập nhật trạng thái và phân xử các tranh chấp giữa các bên tham gia ) dựa trên bằng chứng gian lận có chữ ký và dấu thời gian ###. Sau khi các bên tham gia triển khai hợp đồng trên mạng blockchain, họ gửi một khoản tiền và khóa lại, sau khi cả hai bên ký xác nhận, kênh chính thức được mở. Kênh cho phép các bên tham gia thực hiện giao dịch miễn phí không giới hạn số lần off-chain ( miễn là giá trị ròng chuyển nhượng của họ không vượt quá tổng số token đã gửi ). Các bên tham gia lần lượt gửi cập nhật trạng thái cho nhau, chờ đợi xác nhận ký từ bên kia. Khi bên kia ký xác nhận, cập nhật trạng thái này coi như đã hoàn tất. Trong điều kiện bình thường, các cập nhật trạng thái được hai bên đồng ý sẽ không được tải lên mạng chính, chỉ trong trường hợp có tranh chấp hoặc khi đóng kênh, thì mới phụ thuộc vào mạng chính để xác nhận. Khi cần đóng kênh, bất kỳ bên nào cũng có thể đề xuất yêu cầu giao dịch trên mạng chính, nếu yêu cầu rút tiền được tất cả mọi người ký phê duyệt, thì ngay lập tức thực hiện trên chuỗi, tức là hợp đồng thông minh sẽ phân phối số tiền còn lại khóa theo số dư của mỗi bên tham gia trong trạng thái cuối cùng của kênh; nếu các bên tham gia khác không ký phê duyệt, tất cả mọi người sẽ phải chờ đợi sự kết thúc của "thời gian thách thức" để nhận được số tiền còn lại.
Tóm lại, giải pháp kênh trạng thái có thể giảm đáng kể khối lượng tính toán của mạng chính, nâng cao tốc độ giao dịch và giảm chi phí giao dịch.
(# 3.1.2 Thời gian
Vào tháng 2 năm 2015, Joseph Poon và Thaddeus Dryja đã phát hành bản nháp của whitepaper mạng Lightning.
Vào tháng 11 năm 2015, Jeff Coleman lần đầu tiên tổng hợp một cách có hệ thống khái niệm State Channel, đề xuất rằng Payment Channel của Bitcoin là một trường hợp con trong khái niệm State Channel.
Vào tháng 1 năm 2016, Joseph Poon và Thaddeus Dryja chính thức công bố tài liệu trắng "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" đề xuất giải pháp mở rộng cho mạng lưới Bitcoin Payment Channel) kênh thanh toán###, giải pháp này chỉ được sử dụng để xử lý các thanh toán chuyển khoản trên mạng lưới Bitcoin.
Tháng 11 năm 2017, tiêu chuẩn thiết kế đầu tiên về State Channel dựa trên khung Payment Channel, Sprites, đã được đề xuất.
Tháng 6 năm 2018, Counterfactual đã đề xuất một thiết kế Kênh Trạng thái Tổng quát rất chi tiết, đây là thiết kế hoàn toàn liên quan đến kênh trạng thái đầu tiên.
Tháng 10 năm 2018, bài viết Generalised State Channel Networks đã đưa ra khái niệm về State Channel Networks và Virtual Channels.
Vào tháng 2 năm 2019, khái niệm kênh trạng thái đã được mở rộng thành N-Party Channels, Nitro là giao thức đầu tiên được xây dựng dựa trên ý tưởng này.
Tháng 10 năm 2019, Pisa đã mở rộng khái niệm Watchtowers để giải quyết vấn đề tất cả người tham gia cần phải trực tuyến liên tục.
Tháng 3 năm 2020, Hydra đã giới thiệu Kênh Isomorphic Nhanh.
(# 3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật
Quy trình làm việc của kênh trạng thái như sau:
Alice và Bob thông qua việc gửi tiền từ EOA cá nhân của họ vào địa chỉ hợp đồng trên chuỗi, số tiền này sẽ được khóa trong hợp đồng cho đến khi kênh đóng lại thì số dư mới được trả lại cho người dùng; sau khi hai người ký xác nhận, kênh trạng thái giữa hai người chính thức được mở.
Alice và Bob có thể thực hiện giao dịch không giới hạn số lần trên off-chain thông qua kênh này, các bên tham gia giao tiếp với nhau thông qua tin nhắn ký mã hóa ) thay vì giao tiếp với mạng blockchain ###. Cả hai người dùng đều cần ký cho mỗi giao dịch để ngăn chặn hành vi chi tiêu gấp đôi. Thông qua các tin nhắn này, họ đề xuất cập nhật trạng thái tài khoản của mình và chấp nhận các cập nhật trạng thái do đối phương đề xuất.
Nếu Alice muốn đóng kênh kết thúc giao dịch giữa Alice và Bob, Alice cần gửi trạng thái cuối cùng của tài khoản mình cho hợp đồng, nếu Bob ký tên phê duyệt, hợp đồng sẽ dựa trên trạng thái cuối cùng để giải phóng số tiền đã bị khóa trả về cho người dùng tương ứng. Nếu Bob không phản hồi ký tên, hợp đồng sẽ giải phóng số tiền đã bị khóa trả về cho người dùng tương ứng sau khi thời gian thách thức kết thúc.
Nếu vào một thời điểm nào đó, Bob không phản hồi chữ ký cập nhật trạng thái mà Alice gửi trong lượt của mình, lúc này, Alice có thể khởi xướng một thử thách bằng cách gửi trạng thái hợp lệ cuối cùng của mình tới hợp đồng, trạng thái hợp lệ này cũng bao gồm chữ ký trước đó của Bob, từ đó chứng minh rằng giao dịch cuối cùng đã nhận được sự phê duyệt của Bob, trạng thái cuối cùng đã nhận được sự xác nhận của Bob. Sau đó, hợp đồng cho phép Bob phản hồi trong một khoảng thời gian bằng cách gửi trạng thái tiếp theo tới hợp đồng; nếu Bob phản hồi, hai người có thể tiếp tục giao dịch trong kênh trạng thái; nếu Bob không phản hồi trong khoảng thời gian đó, hợp đồng sẽ tự động đóng kênh trạng thái và hoàn lại tiền cho Alice.
(# 3.1.4 Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm:
Tính tức thì: Cập nhật trạng thái gần như là tức thì, không cần chờ xác nhận khối.
Tính riêng tư: chỉ trạng thái cuối cùng sẽ được đưa lên chuỗi, các trạng thái trung gian đều là riêng tư.
Khả năng mở rộng: Về lý thuyết có thể mở rộng vô hạn, chỉ cần vốn của người tham gia đủ.
Chi phí thấp: giao dịch off-chain không cần phải trả phí gas
Nhược điểm:
Hiệu quả vốn thấp: cần khóa vốn
Yêu cầu trực tuyến: Người tham gia cần giám sát trực tuyến liên tục.
Thời gian rút lui dài: Cần chờ thời gian thách thức khi đóng kênh
Phụ thuộc vào các nút tập trung: Cần dịch vụ giám sát của bên thứ ba ) như Watchtowers ###
Trạng thái bùng nổ: N người dùng cần N(N-1)/2 kênh
Tính thanh khoản hạn chế: Vốn bị khóa trong các kênh cụ thể
(# 3.1.5 Ứng dụng
Mạng lưới Bitcoin Lightning
Tổng quan: Mạng lưới Lightning là kênh thanh toán nhỏ trong mạng Bitcoin, quá trình phát triển công nghệ tổng thể của nó trải qua: xây dựng kênh thanh toán một chiều với 2/2 chữ ký đa chữ ký, sau khi thêm RSMC)Hợp đồng Trường hợp Thời gian Có thể thu hồi### có thể xây dựng kênh thanh toán hai chiều, sau đó thêm HTLC(Hợp đồng Khóa Thời gian Băm) có thể kết nối kênh thanh toán mở rộng cho nhiều người thanh toán, cuối cùng xây dựng mạng thanh toán tức là mạng lưới Lightning. Thông qua kênh thanh toán nhỏ off-chain, sau đó nhờ vào trung gian hình thành mạng giao dịch, có thể giải quyết vấn đề mở rộng mạng Bitcoin. Việc sử dụng tổng thể của mạng lưới Lightning tuân theo quy trình "Gửi tiền( thiết lập kênh) → giao dịch mạng lưới Lightning( cập nhật trạng thái kênh) → hoàn lại/ thanh toán( kết thúc kênh)"; lý thuyết mạng lưới Lightning có thể xử lý một triệu giao dịch mỗi giây.
Thời gian:
Tháng 2 năm 2015, Joseph Poon và Thaddeus Dryja đã phát hành bản nháp của tài liệu trắng về mạng lưới Lightning.
Vào tháng 1 năm 2016, phát hành phiên bản chính thức của sách trắng và thành lập Lightning Labs;
Ngày 15 tháng 3 năm 2018, Lightning Labs phát hành phiên bản chính thức đầu tiên của mạng Lightning, Lightning Network Daemon (LND) phiên bản 0.4.
Đầu năm 2021, dung lượng công cộng của mạng ánh sáng (TVL) chỉ khoảng 40 triệu đô la Mỹ, khoảng chưa đến 100.000 người dùng sử dụng mạng ánh sáng.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
Phân tích độ sâu giải pháp mở rộng off-chain: Từ kênh trạng thái đến Layer2
Phân tích độ sâu mở rộng off-chain
1. Sự cần thiết của việc mở rộng
Tầm nhìn tương lai của blockchain là phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng, nhưng thường chỉ có thể thực hiện hai trong số ba điều này, điều này được gọi là vấn đề tam giác không thể của blockchain. Trong nhiều năm, mọi người đã khám phá cách giải quyết vấn đề này, làm thế nào để cải thiện thông lượng và tốc độ giao dịch của blockchain trong khi đảm bảo phi tập trung và an toàn, tức là giải quyết vấn đề mở rộng, là một trong những chủ đề nóng trong quá trình phát triển blockchain hiện nay.
Định nghĩa về sự phi tập trung, tính bảo mật và khả năng mở rộng của blockchain như sau:
Phi tập trung: bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào sản xuất và xác thực hệ thống blockchain, số lượng nút càng nhiều, thì mức độ phi tập trung càng cao, từ đó đảm bảo mạng không bị kiểm soát bởi một nhóm nhỏ các người tham gia tập trung lớn.
An toàn: Chi phí để có được quyền kiểm soát hệ thống blockchain càng cao, thì độ an toàn càng cao, do đó chuỗi có thể chống lại tỷ lệ lớn các người tham gia tấn công vào nó.
Khả năng mở rộng: khả năng của blockchain để xử lý một lượng lớn giao dịch.
Sự phân tách cứng quan trọng đầu tiên của mạng Bitcoin xuất phát từ vấn đề mở rộng. Khi số lượng người dùng và khối lượng giao dịch của Bitcoin tăng lên, mạng Bitcoin với giới hạn mỗi khối là 1MB bắt đầu phải đối mặt với vấn đề tắc nghẽn; từ năm 2015, cộng đồng Bitcoin đã có những bất đồng về vấn đề mở rộng, một bên là các nhà ủng hộ mở rộng khối đại diện bởi Bitcoin ABC, bên còn lại là nhóm nhỏ khối đại diện bởi Bitcoin Core, cho rằng nên sử dụng giải pháp Segwit để tối ưu hóa cấu trúc chuỗi chính. Vào ngày 1 tháng 8 năm 2017, Bitcoin ABC đã tự phát triển hệ thống khách hàng lên tới 8MB và bắt đầu hoạt động, dẫn đến sự xuất hiện của phân tách cứng quan trọng đầu tiên trong lịch sử Bitcoin, đồng thời cũng tạo ra loại tiền mới BCH.
Tương tự, mạng Ethereum cũng chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để đảm bảo độ an toàn và phi tập trung của mạng; mặc dù mạng Ethereum không giới hạn khối lượng giao dịch bằng cách hạn chế kích thước khối như mạng Bitcoin, mà ngược lại đã chuyển đổi thành việc đặt giới hạn cho phí nhiên liệu có thể chứa trong một khối đơn lẻ, nhưng mục đích đều nhằm đạt được đồng thuận không tin cậy (Trustless Consensus) và đảm bảo sự phân bố rộng rãi của các nút. Dù là hủy bỏ hay tăng giới hạn cũng sẽ loại bỏ nhiều nút nhỏ có băng thông, lưu trữ và khối lượng tính toán không đủ.
Từ CryptoKitties vào năm 2017, mùa hè DeFi, cho đến sự trỗi dậy của các ứng dụng trên chuỗi như GameFi và NFT sau này, nhu cầu về thông lượng trên thị trường ngày càng tăng. Tuy nhiên, ngay cả Ethereum với khả năng lập trình Turing cũng chỉ có thể xử lý từ 15 đến 45 giao dịch mỗi giây (TPS), điều này dẫn đến việc chi phí giao dịch ngày càng tăng, thời gian thanh toán kéo dài, hầu hết các Dapps khó có thể chịu đựng chi phí hoạt động, toàn bộ mạng lưới trở nên chậm chạp và đắt đỏ đối với người dùng, vấn đề mở rộng blockchain cần được giải quyết khẩn cấp. Giải pháp mở rộng lý tưởng là: trong khi không hy sinh tính phi tập trung và an toàn, có thể cải thiện tốc độ giao dịch của mạng blockchain (thời gian hoàn tất ngắn hơn) và thông lượng giao dịch (TPS cao hơn).
2. Các loại kế hoạch mở rộng
Chúng tôi dựa vào "Có thay đổi một lớp mạng chính hay không" làm tiêu chuẩn, chia các phương án mở rộng thành hai loại lớn: mở rộng trên chuỗi và mở rộng off-chain.
( 2.1 Mở rộng trên chuỗi
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp đạt được hiệu ứng mở rộng bằng cách thay đổi một lớp giao thức mạng chính, giải pháp chính hiện tại là phân mảnh.
Mở rộng trên chuỗi có nhiều phương án, bài viết này sẽ không đi sâu, dưới đây là tóm tắt hai phương án:
Giải pháp một là mở rộng không gian khối, tức là tăng số lượng giao dịch được đóng gói trong mỗi khối, nhưng điều này sẽ làm tăng yêu cầu đối với thiết bị nút hiệu suất cao, nâng cao ngưỡng gia nhập của nút, giảm mức độ "phi tập trung".
Giải pháp thứ hai là phân mảnh, chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, không còn là mỗi nút tham gia vào tất cả việc ghi chép, mà là các phân mảnh khác nhau tức là các nút khác nhau chịu trách nhiệm ghi chép khác nhau, tính toán song song có thể xử lý nhiều giao dịch cùng một lúc; điều này có thể giảm áp lực tính toán của nút và ngưỡng gia nhập, tăng tốc độ xử lý giao dịch và mức độ phi tập trung; nhưng điều này có nghĩa là sức mạnh tính toán toàn mạng bị phân tán, sẽ giảm "an toàn" của toàn bộ mạng.
Việc thay đổi mã của giao thức chính mạng có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực khó lường, vì bất kỳ lỗ hổng bảo mật nhỏ nào trong lớp nền cũng sẽ đe dọa nghiêm trọng đến an ninh của toàn bộ mạng, và mạng có thể bị buộc phải phân tách hoặc ngừng nâng cấp sửa chữa. Ví dụ, sự cố lỗ hổng lạm phát của Zcash vào năm 2018: Mã của Zcash được sửa đổi từ mã phiên bản Bitcoin 0.11.2, vào năm 2018 một kỹ sư đã phát hiện ra lỗ hổng nghiêm trọng trong mã nền, tức là token có thể được phát hành không giới hạn, ngay lập tức đội ngũ đã mất 8 tháng để sửa chữa bí mật, và sự kiện này chỉ được công khai sau khi lỗ hổng được khắc phục.
) 2.2 off-chain mở rộng
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính lớp một hiện tại.
Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:
Layer2: kênh trạng thái, sidechain, Plasma, Rollups
Khác: Validium, Volition
![Báo cáo nghiên cứu độ sâu vạn từ: Phân tích toàn diện khả năng mở rộng off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-087d35594a04d33375b8199b93eb355e.webp###
3. Giải pháp mở rộng off-chain
( 3.1 Kênh trạng thái ) State Channels ###
(# 3.1.1 Tóm tắt
Kênh trạng thái quy định rằng chỉ khi kênh mở, đóng hoặc giải quyết tranh chấp, người dùng mới cần tương tác với mạng chính, và việc tương tác giữa người dùng với người dùng sẽ được thực hiện off-chain, nhằm giảm thiểu thời gian và chi phí giao dịch của người dùng, đồng thời cho phép số lần giao dịch không bị giới hạn.
Kênh trạng thái là một giao thức P2P đơn giản, phù hợp cho "các ứng dụng dựa trên lượt", chẳng hạn như trò chơi cờ vua hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi một hợp đồng thông minh đa ký chạy trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác thực cập nhật trạng thái và phân xử các tranh chấp giữa các bên tham gia ) dựa trên bằng chứng gian lận có chữ ký và dấu thời gian ###. Sau khi các bên tham gia triển khai hợp đồng trên mạng blockchain, họ gửi một khoản tiền và khóa lại, sau khi cả hai bên ký xác nhận, kênh chính thức được mở. Kênh cho phép các bên tham gia thực hiện giao dịch miễn phí không giới hạn số lần off-chain ( miễn là giá trị ròng chuyển nhượng của họ không vượt quá tổng số token đã gửi ). Các bên tham gia lần lượt gửi cập nhật trạng thái cho nhau, chờ đợi xác nhận ký từ bên kia. Khi bên kia ký xác nhận, cập nhật trạng thái này coi như đã hoàn tất. Trong điều kiện bình thường, các cập nhật trạng thái được hai bên đồng ý sẽ không được tải lên mạng chính, chỉ trong trường hợp có tranh chấp hoặc khi đóng kênh, thì mới phụ thuộc vào mạng chính để xác nhận. Khi cần đóng kênh, bất kỳ bên nào cũng có thể đề xuất yêu cầu giao dịch trên mạng chính, nếu yêu cầu rút tiền được tất cả mọi người ký phê duyệt, thì ngay lập tức thực hiện trên chuỗi, tức là hợp đồng thông minh sẽ phân phối số tiền còn lại khóa theo số dư của mỗi bên tham gia trong trạng thái cuối cùng của kênh; nếu các bên tham gia khác không ký phê duyệt, tất cả mọi người sẽ phải chờ đợi sự kết thúc của "thời gian thách thức" để nhận được số tiền còn lại.
Tóm lại, giải pháp kênh trạng thái có thể giảm đáng kể khối lượng tính toán của mạng chính, nâng cao tốc độ giao dịch và giảm chi phí giao dịch.
(# 3.1.2 Thời gian
Vào tháng 2 năm 2015, Joseph Poon và Thaddeus Dryja đã phát hành bản nháp của whitepaper mạng Lightning.
Vào tháng 11 năm 2015, Jeff Coleman lần đầu tiên tổng hợp một cách có hệ thống khái niệm State Channel, đề xuất rằng Payment Channel của Bitcoin là một trường hợp con trong khái niệm State Channel.
Vào tháng 1 năm 2016, Joseph Poon và Thaddeus Dryja chính thức công bố tài liệu trắng "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" đề xuất giải pháp mở rộng cho mạng lưới Bitcoin Payment Channel) kênh thanh toán###, giải pháp này chỉ được sử dụng để xử lý các thanh toán chuyển khoản trên mạng lưới Bitcoin.
Tháng 11 năm 2017, tiêu chuẩn thiết kế đầu tiên về State Channel dựa trên khung Payment Channel, Sprites, đã được đề xuất.
Tháng 6 năm 2018, Counterfactual đã đề xuất một thiết kế Kênh Trạng thái Tổng quát rất chi tiết, đây là thiết kế hoàn toàn liên quan đến kênh trạng thái đầu tiên.
Tháng 10 năm 2018, bài viết Generalised State Channel Networks đã đưa ra khái niệm về State Channel Networks và Virtual Channels.
Vào tháng 2 năm 2019, khái niệm kênh trạng thái đã được mở rộng thành N-Party Channels, Nitro là giao thức đầu tiên được xây dựng dựa trên ý tưởng này.
Tháng 10 năm 2019, Pisa đã mở rộng khái niệm Watchtowers để giải quyết vấn đề tất cả người tham gia cần phải trực tuyến liên tục.
Tháng 3 năm 2020, Hydra đã giới thiệu Kênh Isomorphic Nhanh.
(# 3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật
Quy trình làm việc của kênh trạng thái như sau:
Alice và Bob thông qua việc gửi tiền từ EOA cá nhân của họ vào địa chỉ hợp đồng trên chuỗi, số tiền này sẽ được khóa trong hợp đồng cho đến khi kênh đóng lại thì số dư mới được trả lại cho người dùng; sau khi hai người ký xác nhận, kênh trạng thái giữa hai người chính thức được mở.
Alice và Bob có thể thực hiện giao dịch không giới hạn số lần trên off-chain thông qua kênh này, các bên tham gia giao tiếp với nhau thông qua tin nhắn ký mã hóa ) thay vì giao tiếp với mạng blockchain ###. Cả hai người dùng đều cần ký cho mỗi giao dịch để ngăn chặn hành vi chi tiêu gấp đôi. Thông qua các tin nhắn này, họ đề xuất cập nhật trạng thái tài khoản của mình và chấp nhận các cập nhật trạng thái do đối phương đề xuất.
Nếu Alice muốn đóng kênh kết thúc giao dịch giữa Alice và Bob, Alice cần gửi trạng thái cuối cùng của tài khoản mình cho hợp đồng, nếu Bob ký tên phê duyệt, hợp đồng sẽ dựa trên trạng thái cuối cùng để giải phóng số tiền đã bị khóa trả về cho người dùng tương ứng. Nếu Bob không phản hồi ký tên, hợp đồng sẽ giải phóng số tiền đã bị khóa trả về cho người dùng tương ứng sau khi thời gian thách thức kết thúc.
Nếu vào một thời điểm nào đó, Bob không phản hồi chữ ký cập nhật trạng thái mà Alice gửi trong lượt của mình, lúc này, Alice có thể khởi xướng một thử thách bằng cách gửi trạng thái hợp lệ cuối cùng của mình tới hợp đồng, trạng thái hợp lệ này cũng bao gồm chữ ký trước đó của Bob, từ đó chứng minh rằng giao dịch cuối cùng đã nhận được sự phê duyệt của Bob, trạng thái cuối cùng đã nhận được sự xác nhận của Bob. Sau đó, hợp đồng cho phép Bob phản hồi trong một khoảng thời gian bằng cách gửi trạng thái tiếp theo tới hợp đồng; nếu Bob phản hồi, hai người có thể tiếp tục giao dịch trong kênh trạng thái; nếu Bob không phản hồi trong khoảng thời gian đó, hợp đồng sẽ tự động đóng kênh trạng thái và hoàn lại tiền cho Alice.
(# 3.1.4 Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm:
Nhược điểm:
(# 3.1.5 Ứng dụng
Mạng lưới Bitcoin Lightning
Tổng quan: Mạng lưới Lightning là kênh thanh toán nhỏ trong mạng Bitcoin, quá trình phát triển công nghệ tổng thể của nó trải qua: xây dựng kênh thanh toán một chiều với 2/2 chữ ký đa chữ ký, sau khi thêm RSMC)Hợp đồng Trường hợp Thời gian Có thể thu hồi### có thể xây dựng kênh thanh toán hai chiều, sau đó thêm HTLC(Hợp đồng Khóa Thời gian Băm) có thể kết nối kênh thanh toán mở rộng cho nhiều người thanh toán, cuối cùng xây dựng mạng thanh toán tức là mạng lưới Lightning. Thông qua kênh thanh toán nhỏ off-chain, sau đó nhờ vào trung gian hình thành mạng giao dịch, có thể giải quyết vấn đề mở rộng mạng Bitcoin. Việc sử dụng tổng thể của mạng lưới Lightning tuân theo quy trình "Gửi tiền( thiết lập kênh) → giao dịch mạng lưới Lightning( cập nhật trạng thái kênh) → hoàn lại/ thanh toán( kết thúc kênh)"; lý thuyết mạng lưới Lightning có thể xử lý một triệu giao dịch mỗi giây.
Thời gian: