Celer Network: Layer-2 Scaling (The Most Comprehensive Deep Dive)

Ameer Rosic

8 months ago
Celer Network: Layer-2 Scaling (The Most Comprehensive Deep Dive)

赛勒网络是加密空间中最令人兴奋的项目之一。 它是一个 2 层扩展平台,允许快速、简单和安全的离链交易,用于支付交易和离链智能合约。 但是,在我们更好地了解 Celer 之前,让我们来看看为什么加密空间首先需要这个项目。

Celer Network: Layer-2 Scaling (The Most Comprehensive Deep Dive)

加密存在可扩展性问题

如果你一直在区块链/加密空间,那么你一定听说过 “可扩展性问题”。 简单地说,加密货币,得到了太受欢迎了他们自己的好处。 在 2017 年的繁荣期间-比特币创下历史新高-越来越多的人进入了这个空间。 然而,正如我们很快就发现的那样,传统的公共区块链架构并不真正意味着能够容纳很多用户。

这一点被残酷地赶回家期间加密猫惨败。

Cryptokitties 是一个建立在以太坊区块链之上的游戏。 在游戏中,你应该培育和繁殖虚拟猫。 互联网立即爱上了游戏。 它变得如此受欢迎,即使是主流媒体也开始报道它。 感觉就像 “Cryptokitties” 将成为 “神奇的 DAApp”,这将使加密货币主流化。

不幸的是,事情很快就变得更糟。 以太坊区块链根本没有设备完善,无法应对这种突然激增的用户。 它只是无法处理压力。 区块链中未确认的交易数量呈指数增加。

图片积分:石英

正因为如此,公理,又名密码公司背后的公司,被迫增加天然气费。 这是他们在他们的媒体文章中所说的:

“本周我们看到的兴奋和采用是压倒性的,我们不能更快乐! 然而,以太坊网络是完全满的。 保持 CryptoKitties 不落后的唯一方法是提高天然气价格,以便所有交易都可以快速完成。 我们知道,价格上涨将意味着你们中的一些人需要放慢你的繁殖方案,我们对此感到非常失望。 但谁知道呢? 也许这种放缓只会意味着你会喜欢你已经拥有的小猫。”

所以,既然我们知道问题是什么,我们该如何解决这个问题?

修复可扩展性

修复区块链的可扩展性通常归结为两件事:

第 1 层可扩展性。

第 2 层可扩展性。

第 1 层可扩展性

第 1 层或基层可扩展性意味着对底层区块链架构本身进行修改。 迄今为止这样做的两个主要方法是:

增加块大小。

选择基于领导者的共识算法。

增加块大小

提出的增加层 1 可扩展性的方法之一是简单地增加块大小。 但是,这种方法有三个突出的缺点:

在工作证明系统中,此方法要求节点执行更多工作。 因为它是,采矿是一个非常昂贵的过程。 使其成本更高,只会使更大的资源库更加强大,并降低总体权力下放。

正如我们在比特币现金惨败中看到的那样,增加块大小可能会导致一个分裂的社区。 没有人想要一个硬叉,如果它可以完全避免。

增加块大小会导致线性可扩展性,而不是指数可扩展性。 例如, 即使比特币的区块大小为 1 MB,而比特币现金的区块大小已经调整后的区块大小为 32 MB,比特币现金速度仅仅是 10-15 倍。

基于领导者的共识算法

人们采取的另一种方法是使用基于领导者的共识算法。 在这些算法中,网络中有特定的节点被认为比其他节点更有效。 这些节点负责共识和整体网络运行状况。 然而,这种解决办法违背了权力下放的原则。 有少数节点肯定会增加速度,但它也使系统更加不安全和集中。

第 2 层可扩展性

第 2 层解决方案是建立在现有基础区块链之上的可扩展性解决方案。 这些解决方案将基础层放在一起,并在其上创建协议。 这是我们重新向赛勒介绍自己的地方。 有几个第 2 层解决方案,如闪电网络和雷登网络已经处于后期开发阶段。 然而,Celer 的独特之处在于,虽然这些仅用于支付,但 Celer 也可以执行广泛的链外智能合约。

更深入地进入赛勒

在其核心,赛勒网络的两个主要组成部分是:

cStack:Celer 的离链技术堆栈,可以建立在不同的区块链上。

经济:赛勒网络的密码经济机制。

C 堆栈

cStack 按照自下而上的顺序由以下层组成:

C 频道:广义状态通道和侧链套件。

路线:可证明的最佳价值转移路线。

COS:启用离链应用程序的开发框架和运行时。

什么是 C 频道?

cChannel 使用了脱链扩展平台的两个基石-状态通道和侧链。

首先,让我们了解什么是状态通道。 它是参与者之间的双向沟通渠道,使他们能够进行互动。 这种通常会发生在区块链上的互动将发生在链上。 让我们快速浏览执行离链状态通道的要求:

区块链状态的一部分通过多签名或某种智能合约被锁定。 这是与会者事先商定的。

参与者通过彼此签署交易互动,而不向矿工提交任何东西。

通道关闭后,最终状态被添加到区块链中。

闪电网络是一种特定形式的状态渠道称为 “付款渠道”。 这些渠道跟踪双方之间的付款状态。 像 Celer 的状态频道跟踪各方之间任何任意程序的状态, 其中可能包括付款.

为什么需要国家频道?

为了了解我们为什么需要国家渠道,让我们来看看交易在以太坊中的工作原理。 分散式加密生态系统已经使用拜占庭容错模型构建。 这种模式总是假定它在极其恶劣的环境中持续工作。 例如, 在以太坊的情况下,个人用户不信任矿工,矿工不信任用户,矿工甚至不信任对方。

那么,交易实际上是如何发生的?

假设爱丽丝想发送 3 ETH 给鲍勃。 她会向矿工表示这种意图。

她还必须支付一些额外的交易费或天然气费,以补偿矿工的服务。

这种状态转换(这种情况下的交易)需要得到以太坊网络中的大多数节点的批准。

只有在收到验证后,Bob 的账户才会被 3 ETH 更新。

当您查看此过程时,您会注意到两个可能的弱点:

这个过程本身是缓慢的。 等待交易从像以太坊这样庞大的网络获得绝大多数票并不理想。

随着以太坊越来越受欢迎,更多的节点将进入网络。 这将使验证时间更长。

这是状态通道可以完全改变游戏的地方。 通过利用智能合约和基本博弈理论,状态通道将允许用户创建一个环境,激励他们合作并推进应用的整体状态。

最好的部分? 这整个互动都发生在区块链上。

因此,如果爱丽丝在州信道内向 Bob 发送 1 ETH,她可以这样做,而无需获得网络超级大多数的批准。 它简单、直接和快速。

话虽如此,有一件重要的事情,你需要记住,当涉及到国家频道。 它需要参与者的一致同意才能更新状态。 在频道中,双方参与者必须在进行操作之前达成协议。 由于参与者人数如此之少(两个而不是整个网络的绝大多数),这个协议过程很快。

状态通道如何工作,为什么它们有用?

假设 Alice 和 Bob 希望通过状态通道互相交互。 以下是会发生什么:

爱丽丝和鲍勃把他们的一些资金锁在一个聪明的合同。 双方都需要同意对这些锁定的资金进行任何操作。

爱丽丝和鲍勃将通过互联网交换消息,以便在特定付款方面相互同意。 这将导致两者之间的资金交换。

在任何时候,Alice 或 Bob 都可以通过强化最新状态并将其提交到区块链来退出智能合约。

要记住的重要功能:

由于智能合约,Alice 和 Bob 不需要受信任的第三方来保留他们的资产,而他们的运营。

即使由于某种原因状态通道失败,参与者将能够恢复原始状态在区块链本身。

国家频道也具有强大的隐私功能。 虽然区块链交易本身是透明和开放的,每个人都可以看到,但状态渠道交互只对参与者可见。 例如,爱丽丝可以向鲍勃发送有条件的付款,除了爱丽丝和鲍勃之外,没有人必须知道这种情况。 当有条件支付解决时,即使爱丽丝与国家频道网络 “断开”,它看起来像是正常的付款和资金从外界转移。

国家频道的实际使用

虽然迄今为止的解释是关于个别状态频道,但 Celer 希望其用户主要使用状态频道网络。 状态通道网络是由各个状态通道组成的网络,其连接方式可以通过它们路由状态更改。 让我们举个例子。

假设爱丽丝和鲍勃没有互相开放的频道,但他们想玩游戏。 只要他们都有一个共同的中介频道,他们就能够互相打开一个虚拟频道。 一旦用户连接到状态频道网络,与不同频道交互就会成为一种自然的默认体验。 用户将能够立即安装、使用和卸载应用程序,无交易费用。

根据 Celer,以下应用最适合状态通道:

如果应用程序必须处理大量的事务或用户之间的交互。

当应用程序的特定会话处理的参与者数量相对较少。

当应用程序需要快速、近乎瞬时的 UX 时。

当应用程序中的参与者集不必更改太频繁。

CChannel 如何使用侧链?

侧链是一个独立的区块链,使用双向挂钩连接到其父区块链。 双向挂钩使资产在父区块链和边链之间以预先确定的速率互换。

与状态通道结合使用,Channel 还使用侧链。 例如,当多个用户需要互相支付时,他们可以将他们的存款集中到一个中央合同。 这项中央合同将作为与外链服务提供商签订的侧链合同,形成 “多方中心”。 这将在中心内启用一对多的支付关系。

与状态通道模型相比,侧链模型具有以下优势:

接收方不需要在线并进行链上交易。 原因是,他们可以收到他们的资金在侧链上,而不执行任何存款自己。

其次,不需要对每一方的基金进行锁定。 当基于侧链的渠道用于多方支付时,每一方(除了区块提议人)不需要在互相支付之前提前锁定存款。

什么是路线?

为了有效地向上扩展状态通道网络,需要对状态路由进行适当的设计。 状态路由决定在给定系统上流动的事务的速度和数量。 不幸的是,现有的状态信道网络,如闪电网络和雷登网络,有一些阻止高效路由的陷阱。

闪电网络:闪电网络使用一种叫做 “闪电” 的地标路由协议。 Landmark 路由的想法是通过名为 “Landmark” 的中间节点确定从发送者到接收者的最短路径,该节点通常是具有高连通性的众所周知节点。

雷登网络:雷登使用 A* 树搜索,这是最短路径路由的分布式实现。

长话短说,这两种路由机制都是关于 “找到两点之间的最短路径” 的。 在传统数据模型中采用这种方法可提供良好的吞吐量。 这主要是因为整个网络保持相对稳定,并且链路容量是无状态的(因为每个链路不受过去传输的影响)。

不幸的是,离链渠道是有状态的模型,因为不断的交易正在发生,改变个人容量(或余额)。

最短路径路由会导致网络拓扑频繁更改,并且不考虑通道平衡。 查看下图,其中显示了最短路径路由如何导致每个时隙拓扑变化。

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让我们来看看这里发生的一切:

在开始时,节点 A、节点 B 和节点 C 分别向节点 B、节点 C 和节点 A 支付 100 个令牌。

在初始通道平衡分布期间(即时隙 1),每对节点都通过双向链路连接,并且每个节点在最短路径路由下选择一条通往其目的地的直接路径。

然而,随着时间的推移,这会导致每个通道上的单向传输,如时隙 2 所示。 另外,请注意,在此期间,网络拓扑是防定时的。

在此时段内,最短路径路由不断进行单向传输(例如,选择路由 A-C-B 支付 A-B)。这将通道平衡拓扑从逆时针循环逆转为顺时针循环。 这将无限期地重复。

正如你可能想象的,这不是最有效的方式去处理事情。 在分散式生态系统中,不断的拓扑变化可能导致性能较差,因为算法需要时间来适应新拓扑。

事实上,如果节点 C 采用较长的路由(C-B-A),不仅所有通道都保持平衡,网络拓扑也将保持不变。

Celer 的解决方案:分布式平衡路由

Celer 的路由机制是分布式平衡路由 (DBR),可在路由过程中实现透明度和最佳通道平衡。 要理解 DBR 的设计理念,想象一下下坡的水流。 水不知道它的最终目的地在哪里,它只是遵循重力。

同样,DBR 不执行从源到目标的任何显式路径计算。 DBR 仅遵循当前网络的拥塞梯度。 DBR 算法具有固有状态通道平衡功能,可以透明地维护每个状态通道的平衡传输流。

DBR 算法的优点如下:

证明最佳:DBR 将始终跟踪给定价值转移速率请求的最佳路径。

透明渠道平衡:DBR 重新平衡每个状态通道,长期保持平衡价值转移。

完全去中心化:DBR 是一个完全去中心化的算法。 每个节点只需要与状态通道网络拓扑中的相邻节点通信。 DBR 在协议中也恰好具有较低的消息传递成本。

故障恢复能力:DBR 对故障具有很强的稳定性。 该算法可以快速检测和适应无响应的节点。 在节点故障的情况下,剩余的可用节点将提供最大可能的吞吐量。

隐私:由于 DBR 偏向于多路径功能,该算法保留了传输值的隐私。 他们可以做到这一点,而无需使用任何额外的隐私保护技术。 DBR 还可以集成洋葱路由,以保护匿名性。

什么是 COS?

COS 是应用开发框架 (SDK) 和运行时系统的组合,旨在帮助开发人员快速构建、操作和使用具有高度抽象水平的可扩展下链分散式应用程序。

有向无环图 (DAG)

为了支持简单的 P2P 支付以外的使用案例,Celer 使用链外应用程序系统作为有条件依赖状态的 DAG。 让我们来看看广义状态通道如何利用依赖关系图来管理复杂的多方交互。

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请考虑上面的图表。

比方说,“脱链应用程序 2” 是爱丽丝和卡尔一起玩的国际象棋游戏。

假设爱丽丝设置了一个条件-“如果卡尔赢得比赛,我将支付卡尔 10 ETH。”

即使爱丽丝和卡尔之间没有直接的通道,他们也可以通过共同的中介互动。 在这种情况下,中介人是鲍勃。

这个直接通道将形成两层条件。 第一层是一个简单的时间哈希锁,以确保鲍勃继电和解决付款在合理的时间量。 第二层锁定国际象棋游戏的结果支付条件。

这个条件语句可以通过 Bob 解决,即使他不是游戏的一部分。

COS 软件开发工具包

Celer 的 COS SDK 是一个完整的工具链解决方案,用于创建、跟踪和解决离链应用程序中的状态。 开发人员将能够使用 SDK 创建应用程序,以加快赛勒网络提供的脱链扩展解决方案和支付网络。 这将有助于建立一个强大的生态系统。 开发人员将能够创建两类分散的应用程序:

简单的按使用付费应用程序:在这些应用程序中,用户接收来自实际实体的微服务,并通过支付网络流式付款。

复杂的多方应用程序:开发人员可以利用条件状态依赖关系图构建复杂的多方应用程序。 Celer 计划利用现代软件构造技术(如元编程、注释处理和依赖注入)扩展现有的智能合约语言。

COS 运行时

COS 运行时充当 CAPP 和赛勒网络传输层之间的接口。

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它在网络通信和本地脱链状态管理方面支持 CAPP。 运行时处理系统中的很多功能:

作为网络前端之一,运行时在 CAPP 的生命周期内处理多方通信。

它为复杂的多方使用案例(如游戏)提供了一组基元。

如果存在对应方失败的实例,运行时将这些争议中继到链上状态。

如果客户端脱机,运行时会处理可用性卸载到状态监护网络。 当客户端恢复联机时,运行时会将本地状态与状态监护网络同步(稍微介绍)。

经济

Celer 价值主张的第二个支柱是其名为 “c经济” 的密码经济模型。 该模型旨在为生态系统提供网络效应、稳定的流动性和高可用性。 在获得可扩展性的同时,任何外链解决方案都需要权衡流动性和可用性。 用于管理这些权衡的机制是:

流动性承诺证明 (PolC)。

流动性支持拍卖。

国家卫报网

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流动性承诺证明 (PolC)

PolC 是一个虚拟采矿过程,为离链生态系统获得丰富的流动性。 在赛勒网络中,有个别成员称为 “网络流动性支持者” (NLB)。 挖掘过程包括 NLB 锁定其流动性-这可能是任何类型的数字资产,如 ETH-在赛勒网络。 他们把资产锁在一个叫作抵押承诺合同(CCC)的 “哑箱” 中,一段时间。 作为交换,NLBS 获得本地 CELR 令牌的奖励。 这保持了网络内资产的流动性。

流动性支持拍卖

LIBA 使链外服务提供商能够通过 “众筹” 获得流动性。 贷款人优先级由利率、预配置流动性金额以及已投注 CELR 代币的金额决定。 这就是该机制的工作原理:

服务提供商启动 LIBA,以便在特定时间内借用一些流动性。

感兴趣的流动性支持者之一提交出价。 投标将包括-提供的利率,流动性金额,以及他们愿意投资的 CELR 金额。

流动性金额通过 CCC 提交。

借入的流动资金将作为防欺诈债券或出境渠道存款使用。

国家卫报网络

SGN 是一个特殊的侧链,用于在用户离线时保护脱链状态,以确保可用性。 CELR 令牌持有者可以将其 CELR 投注到 SGN 并成为国家监护人。 这些监护人的主要作用是在特定时间内保护用户的状态。 用户可以将自己的状态提交给监护人,以换取一些费用。 被选定负责守卫国家的监护人数取决于:

状态散列

责任分数,即用户向 SGN 产生的收入流。

什么是赛勒克斯?

CelerX 是赛勒面向消费者的产品,它是 iOS 和 Android 上第一个也是唯一的二级应用平台。 CelerX 用户将能够:

使用 Celer Pay 即时转账,零费用。

玩各种基于技能的游戏,没有延迟.

自 7 月 8 日主网推出以来,赛乐在 88 个国家已获得超过 1.4 万美元的总奖金、11 万名球员和 30 万场比赛。 赛勒不控制存入赛勒支付的代币,您可以随时完全控制您的基金。 游戏令牌 (GT) 是 CelerX 应用程序中使用的原生 ERC-20 令牌。 可以使用 GT 令牌在应用程序中尝试和练习游戏。 CelerX 为全球大约 80% 的地区和 38 个美国州提供真钱竞赛-例外是亚利桑那州、阿肯色州、康涅狄格州、特拉华州、佛罗里达州、路易斯安那州、马里兰州、蒙大拿州、南卡罗来纳州、南达科他州和田纳西州。

正如我们之前提到的,区块链空间最大的问题是缺乏采用。 然而,整个 “Cryptokitty” 的事情向我们展示,在区块链空间中有一个很大的市场,用于休闲/娱乐 DAPps。 这是我们一次又一次地看到的东西。 2019 年 3 月 3 日至 9 日,Tron 成为该领域最大的智能合约平台:

Tron DApps 的周交易量增长 207%,总交易量达 1.8 亿美元,远远超过 EOS(1.02 亿美元)和以太坊(2400 万美元)。

他们获得了 33,000 个新用户,引发 64% 的增长。

在此期间,特隆上的三个最流行的 DApps 是-史诗龙,疯狗和 Trongo。 正如你所看到的,他们三个都是娱乐(游戏和赌博)Dapps。 CelerX 将为基于技能的游戏和移动电子竞技提供平台,从而充分利用这个市场。 CelerX 提供通过信用卡,PayPal 和 Apple Pay 在应用程序中购买加密货币,这是移动游戏行业前所未有的方法,更不用说区块链游戏了。

CelerX 将成为赛勒生态系统发展的关键组成部分。 您可以在这里下载 CelerX。

塞勒结论

正如你所想象的,赛勒网络是一个雄心勃勃的项目。 该项目由东莫博士、刘俊达博士、李晓洲博士和梁庆凯博士领导,他们都获得了世界上一些著名大学的博士学位。 Celer Network 通过采用巧妙的 2 层战术来解决加密货币的可扩展性问题,这不会影响整体系统安全性。

在技术方面,Celer 正在研究一些非常有希望的发展:

一份开源黄皮书,详细介绍了其离链广义状态信道协议和设计理由。

发布 Channel 智能合约的安全审核报告,并删除安全预防措施。

Celer 网络完整节点的完整笔测试报告。

逐步推出并基于不同的 CComponomy 组件-流动性承诺证明 (PolC)、流动性支持拍卖和国家卫报网络。

完成一个关于如何使用 CelerX 电子竞技游戏 SDK 构建的 5 课教程。

为阿尔法主网创建一个兼容 Web3 的 JavaScript 本地客户端和 SDK 错误赏金。

随着 cStack(技术)和 cEconomy(密码经济)组件的工作一致,塞勒都将主宰加密空间。 这将是非常有趣的,看看它是如何增长的未来。

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