Auteur : Ellaine Xu, Hettie Jiang, June Wang, Walon Lin, Yiliu Lin
1. La nécessité de l'extension
Le problème du triangle impossible auquel fait face la blockchain : la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité sont difficiles à satisfaire simultanément. L'un des sujets brûlants du développement de la blockchain actuellement est la question de savoir comment améliorer le débit et la vitesse des transactions de la blockchain tout en garantissant la décentralisation et la sécurité, c'est-à-dire résoudre le problème de l'extension.
Définition de la décentralisation, de la sécurité et de l'évolutivité de la blockchain:
Décentralisé : plus il y a de nœuds, plus le degré de décentralisation est élevé, le réseau n'est pas contrôlé par un petit groupe.
Sécurité : Plus le coût d'acquisition du contrôle du système blockchain est élevé, plus la sécurité est grande, capable de résister à une attaque d'un pourcentage élevé de participants.
Scalabilité : la capacité de la blockchain à traiter un grand nombre de transactions.
La première grande hard fork du réseau Bitcoin provient d'un problème de scalabilité. Le 1er août 2017, le système client de 8 Mo développé par Bitcoin ABC a commencé à fonctionner, entraînant la première grande hard fork de l'histoire de Bitcoin, donnant naissance à la nouvelle cryptomonnaie BCH.
Le réseau Ethereum limite le volume des transactions en restreignant les frais de gaz pouvant être inclus dans un seul bloc, afin d'atteindre un consensus sans confiance et d'assurer une large distribution des nœuds. Avec l'essor des applications sur chaîne, la demande de débit sur le marché augmente sans cesse, mais Ethereum ne peut traiter que 15 à 45 transactions par seconde, ce qui entraîne une augmentation des coûts de transaction, un allongement des temps de règlement, et la plupart des Dapps ont du mal à supporter les coûts d'exploitation, rendant le réseau lent et coûteux, et le problème de l'évolutivité de la blockchain doit être résolu d'urgence.
2. Catégories de solutions d'extensibilité
Selon le critère "s'il y a un changement du niveau principal du réseau", les solutions d'extension sont classées en deux grandes catégories : l'extension on-chain et l'extension off-chain.
2.1 Scalabilité on-chain
Concept central : une solution qui atteint un effet d'extension en modifiant une couche de protocole principal, la principale solution actuelle étant le sharding.
Il existe plusieurs solutions pour l'extension on-chain, cet article ne s'étendra pas, voici un bref aperçu de deux solutions:
La première solution consiste à élargir l'espace de bloc, c'est-à-dire à augmenter le nombre de transactions pouvant être incluses dans chaque bloc, mais cela augmentera les exigences pour les équipements des nœuds à haute performance, augmentant le seuil d'entrée pour les nœuds et réduisant ainsi le degré de "décentralisation".
La solution deux est le sharding, qui divise le grand livre de la blockchain en plusieurs parties. Au lieu que chaque nœud participe à tous les enregistrements, différents shards, c'est-à-dire différents nœuds, sont responsables de différents enregistrements. Le calcul en parallèle peut traiter plusieurs transactions simultanément ; cela peut réduire la pression de calcul sur les nœuds et le seuil d'entrée, tout en augmentant la vitesse de traitement des transactions et le degré de décentralisation. Cependant, cela signifie que la puissance de calcul de l'ensemble du réseau est dispersée, ce qui peut diminuer la "sécurité" du réseau.
Modifier le code du protocole principal de la couche peut avoir des conséquences négatives imprévisibles, car la moindre faille de sécurité dans la couche sous-jacente peut menacer gravement la sécurité de l'ensemble du réseau, qui peut être contraint de procéder à un fork ou à une interruption pour une mise à jour de réparation.
2.2 off-chain expansion
Concept clé : solution d'extensibilité qui ne modifie pas le protocole de la couche 1 existante.
Les solutions d'extension off-chain peuvent être subdivisées en Layer2 et d'autres solutions :
Le protocole des canaux d'état stipule que les utilisateurs n'ont besoin d'interagir avec la chaîne principale que lors de l'ouverture, de la fermeture ou de la résolution des litiges du canal, et que les interactions entre utilisateurs se font hors chaîne, afin de réduire le temps et le coût des transactions pour les utilisateurs, tout en permettant un nombre illimité de transactions.
Les canaux d'état sont des protocoles P2P simples, adaptés aux "applications basées sur des tours", par exemple, un jeu d'échecs à deux. Chaque canal est géré par un contrat intelligent multi-signatures fonctionnant sur la chaîne principale, ce contrat contrôle les actifs déposés dans le canal, vérifie les mises à jour d'état et arbitre les disputes entre les participants ( selon des preuves de fraude avec signatures et horodatages ).
3.1.2 Chronologie
2015/02, Joseph Poon et Thaddeus Dryja ont publié un projet de livre blanc sur le réseau Lightning.
En novembre 2015, Jeff Coleman a d'abord résumé de manière systématique le concept de State Channel, en proposant que le Payment Channel de Bitcoin est un sous-cas du concept de State Channel.
2016/01, Joseph Poon et Thaddeus Dryja ont officiellement publié le livre blanc "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" proposant une solution d'extension pour le réseau Lightning de Bitcoin, le Payment Channel(, cette solution est uniquement utilisée pour traiter les paiements de transfert sur le réseau Bitcoin.
En novembre 2017, la première spécification de conception de State Channel basée sur le cadre de Payment Channel, Sprites, a été proposée.
2018/06, Counterfactual a présenté un design très détaillé des Generalized State Channels, c'est le premier design entièrement lié aux State Channels.
2018/10, l'article Generalised State Channel Networks a introduit les concepts de State Channel Networks et de Virtual Channels.
2019/02, le concept de canaux d'état a été étendu aux N-Party Channels, Nitro est le premier protocole établi sur cette idée.
2019/10, Pisa a élargi le concept de Watchtowers pour résoudre le problème de la nécessité pour tous les participants d'être constamment en ligne.
2020/03, Hydra a proposé des Fast Isomorphic Channels.
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'expansion off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(
)# 3.1.3 Principe technique
Flux de travail des canaux d'état :
L'utilisateur dépose des fonds dans le contrat on-chain et les verrouille, le canal est ouvert.
L'utilisateur effectue des transactions off-chain et confirme chaque transaction par signature.
Lorsque vous devez fermer le canal, soumettez l'état final au contrat en chaîne.
En cas de litige, vous pouvez entrer dans la période de contestation et soumettre des preuves.
Le contrat rembourse les fonds à l'utilisateur en fonction de l'état final ou du résultat du défi.
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'extension off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(
)# 3.1.4 Avantages et inconvénients
Avantages:
Confirmation instantanée
Faibles frais
Haute confidentialité
Haute capacité de traitement
Inconvénients :
Nécessite une surveillance continue en ligne
Impossible de faire face à un retrait massif
La capacité de canal est limitée
Liquidité faible
Manque d'universalité
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'expansion off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp(
)# 3.1.5 Application
Réseau Lightning de Bitcoin:
est un canal de paiement à faible montant sur le réseau Bitcoin
Créer un réseau de transactions à l'aide de canaux de paiement off-chain de petite taille et d'intermédiaires pour résoudre le problème de l'extensibilité du réseau Bitcoin.
Théoriquement, un million de transactions peuvent être traitées par seconde.
L'écosystème continue de se développer, avec des applications couvrant plusieurs catégories telles que les paiements, les portefeuilles et la gestion des nœuds.
Réseau Lightning Ethereum:
Canal de paiement de faible montant basé sur Ethereum
Cette technologie n'a pas encore été largement adoptée.
L'équipe est en train de transformer le Raiden Network pour qu'il fonctionne sur le réseau Rollup Layer2 d'Ethereum.
Celer Network:
Essentiellement, il s'agit d'un réseau Lightning avec une couche d'incitation supplémentaire.
Peut être construit des Dapps blockchain de type interaction haute fréquence rapides, faciles à utiliser, à faible coût et sécurisés grâce à des technologies d'extension off-chain et à des modèles économiques incitatifs.
Des produits tels que le pont d'actifs inter-chaînes cBridge ont été lancés.
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'extension off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a4480736fad06464a18b1727f6ab08fd.webp(
) 3.2 Sidechains
3.2.1 Résumé
La chaîne latérale est une forme de blockchain qui a émergé pour accélérer les transactions Bitcoin, permettant d'utiliser des contrats plus complexes, ou d'améliorer le mécanisme de consensus ### tel que PoS (, ou d'ajuster les paramètres de bloc pour rendre la chaîne latérale conforme à des fonctions spécifiques. Les résultats des transactions de la chaîne latérale sont finalement enregistrés du côté des validateurs lorsqu'ils sont renvoyés à la chaîne principale. Ce modèle de blockchain n'est pas une nouvelle forme de blockchain, mais constitue une infrastructure attachée à la chaîne principale et qui aide la chaîne principale à résoudre des problèmes.
![Rapport d'analyse approfondie : Analyse complète de l'extension off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-1de870028e6093bdc65cf457fae9fe5f.webp(
)# 3.2.2 Chronologie
Janvier 2012, le concept de sidechain Bitcoin a été proposé dans un chat.
2014/10, publication initiale du document sur les sidechains de Bitcoin : Symmetric Pegged et Asymmetric Pegged
2017/04, la side chain POA Network basée sur le consensus Proof of Authentication d'Ethereum a lancé son réseau de test.
2017/10, lancement de Matic Network
Décembre 2017, lancement du réseau principal de POA Network
2018/01, lancement du testnet Skales
2018/10, lancement du testnet xDai Chain
2020/06, lancement du réseau principal Skale
2020/06, le mainnet de la chaîne PoS Matic d'Ethereum sidechain a été lancé
2021/02, la marque Matic Network a été renommée en Polygon Network
2021/02, le réseau principal Ronin de la chaîne latérale du jeu Axie Infinity a commencé à fonctionner
2021/12, xDai Chain a fusionné avec Gnosis Dao pour devenir Gnosis Chain
2022/03, le réseau POA a fusionné avec Gnosis Chain
![Rapport de recherche en profondeur : Analyse complète de l'expansion off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-779b8baeed69bf439a173ac56813cead.webp(
)# 3.2.3 Principes techniques
Les deux principaux mécanismes des chaînes latérales :
Ancrage bi-directionnel ### Ancrage symétrique (:
Les validateurs de la chaîne principale et de la chaîne latérale enregistrent en temps réel l'état de l'autre. Lorsqu'un token de la chaîne principale est transféré vers la chaîne latérale, une sortie spéciale est générée, que seuls les validateurs de la chaîne latérale peuvent déverrouiller.
Ancrage non coordonné ) Ancrage asymétrique (:
Les validateurs de sidechain surveillent les activités de la chaîne principale et peuvent enregistrer activement les transactions de la chaîne principale vers la sidechain. Cependant, lorsque la transaction va de la sidechain vers la chaîne principale, la chaîne principale ne peut pas confirmer l'état de la sidechain et doit introduire le mécanisme des Certifiers.
En termes simples, le mécanisme de la chaîne latérale :
Chaîne principale vers chaîne secondaire : la chaîne principale verrouille les actifs, la chaîne secondaire génère des actifs enveloppés.
Chaîne latérale vers la chaîne principale : destruction des actifs wrapped sur la chaîne latérale, déverrouillage des actifs sur la chaîne principale
La sécurité des actifs de la chaîne latérale dépend du mécanisme de consensus de la chaîne latérale.
![Rapport de recherche approfondi : analyse complète de l'extension off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-1faa24d9c7da38a7eb8139e1dbfd0b48.webp(
)# 3.2.4 Avantages et inconvénients
Avantages:
Hautement personnalisable
Les actifs de la chaîne principale peuvent être utilisés
N'affecte pas la chaîne principale
Peut réaliser des fonctionnalités complexes
Inconvénients :
Sécurité relativement faible
Faible degré de décentralisation
Liquidité dispersée
Manque d'actifs natifs
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'expansion off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-869d06f1266b024a04fe5267dea23e21.webp(
)# 3.2.5 Application
xDai ### maintenant Gnosis Chain (:
Le token $xDai est ancré 1:1 avec $Dai
Adoption du mécanisme de consensus PoSDAO
A fusionné avec Gnosis
Polygon :
Agrégateur de solutions d'extension Ethereum
Fournir une chaîne latérale Polygon PoS et diverses solutions Rollup
Le développement de l'écosystème est rapide, avec de nombreuses Dapps et utilisateurs.
Ronin:
Chaîne latérale du jeu Axie Infinity
Utilisation du mécanisme de consensus PoA
A subi des attaques de hackers graves
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'expansion off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d8b974e2f3c984bbd6ccbc8576953d75.webp(
) 3.3 Plasma
3.3.1 Résumé
Plasma est un cadre pour construire des Dapps évolutifs. Il est apparu comme une solution évolutive pour les chaînes latérales, visant à minimiser la confiance des utilisateurs envers l'Operator de la chaîne latérale.
Voir l'original
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.
Analyse approfondie de l'extension off-chain : comparaison complète des State Channels, Sidechains, Plasma et Rollups.
Analyse approfondie de l'expansion off-chain
Auteur : Ellaine Xu, Hettie Jiang, June Wang, Walon Lin, Yiliu Lin
1. La nécessité de l'extension
Le problème du triangle impossible auquel fait face la blockchain : la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité sont difficiles à satisfaire simultanément. L'un des sujets brûlants du développement de la blockchain actuellement est la question de savoir comment améliorer le débit et la vitesse des transactions de la blockchain tout en garantissant la décentralisation et la sécurité, c'est-à-dire résoudre le problème de l'extension.
Définition de la décentralisation, de la sécurité et de l'évolutivité de la blockchain:
La première grande hard fork du réseau Bitcoin provient d'un problème de scalabilité. Le 1er août 2017, le système client de 8 Mo développé par Bitcoin ABC a commencé à fonctionner, entraînant la première grande hard fork de l'histoire de Bitcoin, donnant naissance à la nouvelle cryptomonnaie BCH.
Le réseau Ethereum limite le volume des transactions en restreignant les frais de gaz pouvant être inclus dans un seul bloc, afin d'atteindre un consensus sans confiance et d'assurer une large distribution des nœuds. Avec l'essor des applications sur chaîne, la demande de débit sur le marché augmente sans cesse, mais Ethereum ne peut traiter que 15 à 45 transactions par seconde, ce qui entraîne une augmentation des coûts de transaction, un allongement des temps de règlement, et la plupart des Dapps ont du mal à supporter les coûts d'exploitation, rendant le réseau lent et coûteux, et le problème de l'évolutivité de la blockchain doit être résolu d'urgence.
2. Catégories de solutions d'extensibilité
Selon le critère "s'il y a un changement du niveau principal du réseau", les solutions d'extension sont classées en deux grandes catégories : l'extension on-chain et l'extension off-chain.
2.1 Scalabilité on-chain
Concept central : une solution qui atteint un effet d'extension en modifiant une couche de protocole principal, la principale solution actuelle étant le sharding.
Il existe plusieurs solutions pour l'extension on-chain, cet article ne s'étendra pas, voici un bref aperçu de deux solutions:
Modifier le code du protocole principal de la couche peut avoir des conséquences négatives imprévisibles, car la moindre faille de sécurité dans la couche sous-jacente peut menacer gravement la sécurité de l'ensemble du réseau, qui peut être contraint de procéder à un fork ou à une interruption pour une mise à jour de réparation.
2.2 off-chain expansion
Concept clé : solution d'extensibilité qui ne modifie pas le protocole de la couche 1 existante.
Les solutions d'extension off-chain peuvent être subdivisées en Layer2 et d'autres solutions :
3. Solutions d'extension off-chain
3.1 Canaux d'état
3.1.1 Résumé
Le protocole des canaux d'état stipule que les utilisateurs n'ont besoin d'interagir avec la chaîne principale que lors de l'ouverture, de la fermeture ou de la résolution des litiges du canal, et que les interactions entre utilisateurs se font hors chaîne, afin de réduire le temps et le coût des transactions pour les utilisateurs, tout en permettant un nombre illimité de transactions.
Les canaux d'état sont des protocoles P2P simples, adaptés aux "applications basées sur des tours", par exemple, un jeu d'échecs à deux. Chaque canal est géré par un contrat intelligent multi-signatures fonctionnant sur la chaîne principale, ce contrat contrôle les actifs déposés dans le canal, vérifie les mises à jour d'état et arbitre les disputes entre les participants ( selon des preuves de fraude avec signatures et horodatages ).
3.1.2 Chronologie
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'expansion off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(
)# 3.1.3 Principe technique
Flux de travail des canaux d'état :
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'extension off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(
)# 3.1.4 Avantages et inconvénients
Avantages:
Inconvénients :
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'expansion off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp(
)# 3.1.5 Application
Réseau Lightning de Bitcoin:
Réseau Lightning Ethereum:
Celer Network:
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'extension off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a4480736fad06464a18b1727f6ab08fd.webp(
) 3.2 Sidechains
3.2.1 Résumé
La chaîne latérale est une forme de blockchain qui a émergé pour accélérer les transactions Bitcoin, permettant d'utiliser des contrats plus complexes, ou d'améliorer le mécanisme de consensus ### tel que PoS (, ou d'ajuster les paramètres de bloc pour rendre la chaîne latérale conforme à des fonctions spécifiques. Les résultats des transactions de la chaîne latérale sont finalement enregistrés du côté des validateurs lorsqu'ils sont renvoyés à la chaîne principale. Ce modèle de blockchain n'est pas une nouvelle forme de blockchain, mais constitue une infrastructure attachée à la chaîne principale et qui aide la chaîne principale à résoudre des problèmes.
![Rapport d'analyse approfondie : Analyse complète de l'extension off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-1de870028e6093bdc65cf457fae9fe5f.webp(
)# 3.2.2 Chronologie
![Rapport de recherche en profondeur : Analyse complète de l'expansion off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-779b8baeed69bf439a173ac56813cead.webp(
)# 3.2.3 Principes techniques
Les deux principaux mécanismes des chaînes latérales :
Ancrage bi-directionnel ### Ancrage symétrique (: Les validateurs de la chaîne principale et de la chaîne latérale enregistrent en temps réel l'état de l'autre. Lorsqu'un token de la chaîne principale est transféré vers la chaîne latérale, une sortie spéciale est générée, que seuls les validateurs de la chaîne latérale peuvent déverrouiller.
Ancrage non coordonné ) Ancrage asymétrique (: Les validateurs de sidechain surveillent les activités de la chaîne principale et peuvent enregistrer activement les transactions de la chaîne principale vers la sidechain. Cependant, lorsque la transaction va de la sidechain vers la chaîne principale, la chaîne principale ne peut pas confirmer l'état de la sidechain et doit introduire le mécanisme des Certifiers.
En termes simples, le mécanisme de la chaîne latérale :
La sécurité des actifs de la chaîne latérale dépend du mécanisme de consensus de la chaîne latérale.
![Rapport de recherche approfondi : analyse complète de l'extension off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-1faa24d9c7da38a7eb8139e1dbfd0b48.webp(
)# 3.2.4 Avantages et inconvénients
Avantages:
Inconvénients :
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'expansion off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-869d06f1266b024a04fe5267dea23e21.webp(
)# 3.2.5 Application
xDai ### maintenant Gnosis Chain (:
Polygon :
Ronin:
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'expansion off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d8b974e2f3c984bbd6ccbc8576953d75.webp(
) 3.3 Plasma
3.3.1 Résumé
Plasma est un cadre pour construire des Dapps évolutifs. Il est apparu comme une solution évolutive pour les chaînes latérales, visant à minimiser la confiance des utilisateurs envers l'Operator de la chaîne latérale.