¿Es difícil expandir la cadena de bloques? De Bitcoin a Ethereum

El crecimiento del negocio DeFi despegó en 2020, con un aumento de 40 veces en TVL de $ 600 millones a $ 25 mil millones. Se puede sentir intuitivamente a partir de un fenómeno: DEX ha crecido de miles de transacciones por día a cientos de miles de transacciones el año pasado, y el volumen de transacciones de un solo día de Uniswap incluso superó el del antiguo intercambio centralizado Coinbase.

El volumen de transacciones en Ethereum continúa aumentando, pero la capacidad de bloques comienza a ser limitada y los grupos de minería eligen GasPrice para ordenar las transacciones mediante ofertas para maximizar sus beneficios. Al mismo tiempo, teniendo en cuenta que hay ataques frontales en la tecnología comercial DeFi y que los usuarios tienen problemas psicológicos como FOMO, como resultado, todos están dispuestos a pagar un precio más alto para que la transacción se ejecute más rápido. El alto precio de los honorarios de los mineros nos aleja de la intención original de las finanzas inclusivas.

Entonces, ¿por qué Ethereum no elige aumentar directamente la capacidad del bloque para realizar más transacciones? La razón es muy simple. La principal limitación de la cadena de bloques es que "cada transacción debe ser verificada y procesada por cada nodo de la red". Luego, cuando el tamaño del bloque aumenta varias veces, se retirarán más nodos pequeños y se moverán gradualmente hacia centralización. .

Ya en 2010, Satoshi Nakamoto ya había discutido el tema de la expansión de la capacidad. Al principio, Satoshi Nakamoto estableció la capacidad del bloque en 32 millones en el código fuente de Bitcoin, pero luego el volumen de transacciones del bloque siempre fue pequeño, por lo que estableció la capacidad en 1 millón. . Él mismo también cree que si es necesario expandir la capacidad, basta con establecer la altura del bloque en el código para actualizar automáticamente la capacidad del bloque.

Pero más tarde, la expansión de Bitcoin no fue tan fluida. La principal diferencia fue si adoptar "Segregated Witness and Lightning Network" o "aumentar la capacidad de bloque". El primero cree que "un aumento en la capacidad del bloque requiere un mayor ancho de banda y almacenamiento, lo que gradualmente centralizará los nodos", y espera usar las dos tecnologías de Segregated Witness y Lightning Network para completar la expansión sin aumentar la capacidad del bloque.

Nota: Esta es la razón por la que Eth2 espera usar PoS para reducir el umbral del nodo, de modo que más personas puedan convertirse en validadores, lo que lo convierte en el ideal de un libro de contabilidad mundial descentralizado.

Por supuesto, esto ya no es un problema técnico al final, sino que se ha convertido en una batalla ideológica.Después de experimentar la reacción violenta y la desconfianza del consenso de Hong Kong, finalmente tomó el camino de la bifurcación dura, formando las dos rutas de expansión actuales. de Bitcoin Core y Bitcoin Classic.

El proceso de expansión de Bitcoin es como un drama, podemos ver la implementación de tecnologías de expansión como SegWit, Schnorr Signature y Lightning Network, pero no ha habido un cambio cualitativo.

SegWit: Compresión de datos de transacciones al 25%;

Firma Schnorr: compresión de datos de firma única al 50 %, firma múltiple: transacciones múltiples comprimidas en un solo volumen de transacción;

Lightning Network: hay una falta de escenarios de micropagos entre pares, y el tamaño del activo es solo de más de 1000 BTC.

Más tarde, Joseph Poon, el autor del libro blanco de Lightning Network, se mudó a la comunidad de Ethereum y publicó el libro blanco de Plasma con Vitalik en 2017, tratando de resolver el problema de escalado de Ethereum.

Plasma aboga por mover el cálculo y el almacenamiento de transacciones a Layer2, luego comprimir múltiples transacciones en un bloque y enviar la raíz Merkle del bloque al contrato Layer1 Plasma, aumentando así el rendimiento y reduciendo los costos de transacción.

La Capa 2 se basa en el contrato Plasma de Capa 1 como confianza de seguridad y capa de arbitraje. Si hay un problema/maldad en la Capa 2, los usuarios pueden usar el contrato Plasma de Capa 1 para retirar fondos. El retiro de fondos está sujeto a un período de impugnación de aproximadamente 2 semanas, durante el cual cualquier persona puede presentar una "prueba de fraude" para demostrar que el retiro no es válido y, por lo tanto, ganar una recompensa. Por el contrario, si no hay ningún problema, espere a que finalice el período del desafío y salga sin problemas.

Vitalik dijo que Plasma son cadenas laterales que tienen una propiedad sin custodia. La razón principal es que los usuarios deben confiar en el mecanismo de cadena lateral y no pueden garantizar la propiedad de sus propios fondos. Sin embargo, Plasma permite a los usuarios solicitar el retiro de fondos en cualquier momento. tiempo a través de pruebas de fraude interactivas, incluso si hay un problema/mal en la subcadena de Plasma. la

Plasma era la esperanza de la comunidad, podemos ver muchas variantes de Plasma implementadas como OmiseGo, Matic, Loom, etc., pero debido a algunas fallas, no ganó el favor de la comunidad:

Debido a la falta de disponibilidad de datos, los usuarios deben confiar en los datos del nodo de confianza de Plasma o monitorear constantemente la red en busca de maldad, y no pueden obtener la misma seguridad que la Capa 1.

El ciclo de retiro es largo y se basa en un período de desafío de prueba fraudulenta de hasta dos semanas. Si alguien hace algo malo y nadie se entera y envía una prueba fraudulenta (fraude) durante el período de desafío, existe el riesgo de pérdida de los fondos del usuario. .

El párrafo anterior puede ser un poco difícil de entender, demos un ejemplo de disponibilidad de datos:

Cuando vas a un casino a jugar Texas Hold'em, cambias dólares por fichas del mostrador (Capa 1), luego comienzas a jugar Texas Hold'em durante unas horas en una mesa aleatoria (Capa 2), y cuando ganas grande, estás a punto de levantarte e ir al mostrador a intercambiar fichas. En este momento, los malos del casino te dan un golpe, pierdes la memoria (los datos no están disponibles), y el crupier de la mesa de póquer hace como si nada, reinicia el juego justo ahora y te defrauda. fichas que deberías haber ganado.

A juzgar por la expansión de Bitcoin y Ethereum en el pasado, hemos encontrado gradualmente cómo debería ser el plan de expansión ideal.

Mantenga el tamaño del bloque y evite la centralización;

Admite la disponibilidad de datos, los usuarios pueden reconstruir el estado de la transacción desde L1;

Con la actualización de la bifurcación dura de Ethereum de 2019, Estambul, nos estamos acercando cada vez más a la solución de expansión ideal. Esta actualización incluye dos propuestas de EIP compatibles con Layer2.

EIP-1108: Abaratar las operaciones de verificación de SNARK y STARK;

EIP - 2028: Reducir el consumo de Calldata Gas para que los datos L2 puedan cargarse en la cadena a bajo costo en forma de Calldata.

¿Qué son los paquetes acumulativos? la

Rollup tiene muchas traducciones al chino, y una de las traducciones en broma es "rollito primavera". Puedes imaginar la sensación de enrollar la comida y comerla de un bocado. De hecho, Rollup es para comprimir los datos de la transacción y ponerlos en la Capa 1, de modo que la misma capacidad de bloque se pueda llenar con más transacciones, y la expansión de 30 TPS a 3000 TPS, y luego combinado con la expansión Eth2 Sharding, el efecto puede compararse con el nivel actual de Visa.

¿Cómo comprimir datos?

La compresión es la esencia de Rollup. Las ingeniosas técnicas de compresión pueden exprimir más transacciones, mientras que la compresión de datos en la cadena puede proporcionar "disponibilidad de datos" y garantizar la seguridad de los activos del usuario.

Una transacción simple de Ethereum (como el envío de ETH) generalmente consume alrededor de 110 bytes. Sin embargo, enviar ETH en Rollup solo consume alrededor de 12 bytes. Tomemos como ejemplo la dirección de recepción y la firma de la transacción:

Para: usar "índice" en lugar de una dirección de 20 bytes (por ejemplo: una dirección es la dirección 4527 en el "árbol de estado", podemos usar el índice 4527 para representarla);

Firma: utilizando las características de las pruebas de conocimiento cero, miles de firmas de transacciones se convierten en pruebas de conocimiento cero, y se verifica que miles de transacciones sean válidas al verificar la validez de las pruebas.

Comparación de planes Rollup

Los esquemas de resumen se dividen principalmente en dos tipos: ZK Rollup y Optimistic Rollup. El primero usa pruebas de validez, mientras que el segundo usa pruebas fraudulentas.Los conceptos detrás de estos dos métodos de prueba son diferentes:

Prueba de eficacia: las matemáticas se utilizan para garantizar la seguridad financiera, la fluidez de la experiencia del usuario y la privacidad, pero los cálculos generales de EVM no se pueden respaldar a corto plazo;

Prueba fraudulenta: admite el cálculo de EVM de uso general (para facilitar la migración de proyectos Ethereum), pero no puede adoptar la prueba de conocimiento cero a corto plazo, por lo que se elige la prueba fraudulenta como un compromiso para garantizar la seguridad de los fondos.

Finalmente, para describir el proceso de desarrollo de la Capa 2, este artículo menciona algunas soluciones de expansión diferentes en el pasado, pero esto no significa que las ideas de estas soluciones hayan fallado. Además de los problemas técnicos, también vale la pena considerar la viabilidad comercial, como comentó Vitalik sobre estas dos soluciones de resumen:

A corto plazo, es probable que Optimitic Rollup gane en los cálculos generales de EVM, mientras que ZK Rollup puede ganar en pagos simples, transacciones y otros escenarios de aplicaciones específicas. Pero a medio y largo plazo, con la mejora de la tecnología ZK-SNARK, ZK Rollup acabará ganando en todos los escenarios.

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