Decentralized Scalability -A Quick Comparison of Smart Contract Platforms: Lightning Network, Raiden, Plasma and RIF Lumino Payments

Decentralized Scalability -A Quick Comparison of Smart Contract Platforms: Lightning Network, Raiden, Plasma and RIF Lumino Payments

Wir werden uns die dezentrale Skalierbarkeit von Smart Contract Platforms ansehen, einige der Projekte im Kryptoraum, die dieses Dilemma lösen wollen, nämlich - Lightning Network, Raiden, Plasma und Lumino. Skalierbarkeit ist die Schlüssellösung, wenn es um Blockchain geht. Wenn Kryptowährungen Mainstream werden sollen, dann müssen sie so schnell sein wie zentralisierte Alternativen - wenn nicht schneller. In diesem Handbuch werden wir uns die wichtigsten Probleme ansehen, die Kryptowährungen daran hindern, schnellere Transaktionen zu verarbeiten.

Eine kurze Geschichte der dezentralen Skalierbarkeitsprobleme

Die Skalierbarkeitsprobleme der Blockchain wurden gut dokumentiert. Bitcoin und Ethereum sind die beiden beliebtesten Kryptowährungen der Welt, jedoch kann erstere nur 3-7 Transaktionen pro Sekunde verwalten, während Ethereum nur 15-20 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten kann. Im Vergleich zu institutionellen Lösungen wie PayPal und Visa ist das wirklich abgrundsächlich. Der Grund, warum dezentrale Kryptowährungen in der Geschwindigkeitsabteilung zurückgeblieben sind, liegt in der Art und Weise, wie sie gestaltet sind.

Designprobleme, die die Skalierbarkeit behindern

Es gibt zwei Hauptthemen, die wir untersuchen werden:

Es wird Zeit gebraucht, um eine Transaktion in den Block zu setzen.

Es wird Zeit gebraucht, um einen Konsens zu erzielen.

Die Zeit, die gebraucht wird, um eine Transaktion in den Block zu setzen

Sowohl Bitcoin als auch Ethereum folgen einem Konsensmodell des Proof-of-Work (POW). In einem POW-Modell gibt es bestimmte Teilnehmer, die Bergleute genannt werden, die ihre Rechenleistung nutzen, um kryptografisch harte Rätsel zu lösen. Wenn sie diese Blöcke erfolgreich abbauen, erhalten sie eine Blockbelohnung für ihre Probleme.

Angenommen, Alice möchte 4 BTC an Bob senden, diese Transaktionsdaten werden in der Warteschlange mit den restlichen ausstehenden Transaktionen innerhalb des Mempools stehen. Bergleute, die die Blöcke erfolgreich abbauen, nehmen ausstehende Transaktionen aus dem Mempool auf und legen sie in den Block. In dem Moment, in dem dies geschieht, geht die Transaktion durch und der Miner sammelt einige Transaktionsgebühren für ihre Dienste. Das Problem mit diesem System ist, dass der Bergmann zu einem Engpass für diese gesamte Operation wird. Wenn also die Größe des Mempools zunimmt, erhöht sich die Zeit, die eine durchschnittliche Transaktion durchlaufen muss, erheblich. Beachten Sie auch, dass in einer Bitcoin-Blockchain die Blöcke durch eine Blockgröße von 1 MB begrenzt sind. Mit anderen Worten, es gibt nur so viele Transaktionen, die sie in ihre Blöcke setzen können.

Ok, was ist mit Ethereum?

Obwohl Blöcke keine Bitcoin-Größenbeschränkung von 1 MB haben, sind sie durch eine 6,7 Millionen Gasgrenze begrenzt. Eine einfache Ethereum Transaktion kann rund 21.000 Gas verursachen. Ein komplizierter Smart-Vertrag kann jedoch viel mehr kosten.

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Apropos, Gas ist die Menge an Rechenleistung, die benötigt wird, um diese bestimmte Transaktion oder Smart Contract zu verarbeiten. Da jeder Block einen Gasgrenzwert hat, können Bergleute nur Transaktionen hinzufügen, deren Gasbedarf sich bis zu einer Höhe von oder weniger als der Gesamtgasgrenze des Blocks ergibt.

Zeit, um einen Konsens zu erreichen

Bitcoin und Ethereum Blockchain wird in einem Peer-to-Peer-Netzwerk gehostet. Dies ist die Knotenverteilung des Bitcoin-Netzwerks:

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Während das Ethereum ist:

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Die Knoten des Netzwerks sind über einen weiten Bereich verteilt und haben gleiche Rechte. Es gibt keine zentrale Autorität und auch keine Hierarchie. Es ist eine flache Topologie.

Da es jedoch keine zentrale Behörde gibt, wie trifft ein dezentrales Netzwerk seine Entscheidungen? Die Antwort - Konsensmechanismen.

Sobald ein Miner erfolgreich einen Block abgebaut hat, muss er ihn im gesamten Netzwerk verbreiten. Eine überwiegende Mehrheit des Netzwerks (⅔) muss die Legitimität des Blocks genehmigen. Leider bedeutet es, dass immer mehr Menschen das Netzwerk betreten, es zeitaufwändiger wird, einen Konsens zu erreichen.

Layer 2 Dezentrale Skalierbarkeit — Vergleich intelligenter Vertragsplattformen

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Also, wenn die angeborene Architektur der Blockchain fehlerhaft ist, dann ist es sinnvoll, eine Schicht auf der Blockchain zu erstellen, die es uns ermöglicht, Methoden zu übernehmen, um Transaktionen zu skalieren. Die Techniken, über die wir heute sprechen werden - Lightning Network, Raiden, Plasma und Lumino sind Beispiele für Layer-2-Skalierbarkeitslösungen. Um zu verstehen, wie diese Lösungen funktionieren, müssen Sie das Konzept der Zahlungskanäle verstehen.

Ein Zustandskanal ist ein Zwei-Wege-Kommunikationskanal zwischen Teilnehmern, der es ihnen ermöglicht, Interaktionen durchzuführen, die normalerweise auf der Blockchain auftreten würden, außerhalb der Blockchain. Dies wird dazu führen, dass die Transaktionszeit exponentiell reduziert wird, da Sie nicht mehr von einem Dritten wie einem Miner abhängig sind, um Ihre Transaktion zu validieren.

Was sind die Voraussetzungen für einen Off-Chain-Zustandskanal?

Ein Segment des Blockchain-Status wird über Multi-Signatur oder eine Art intelligenter Vertrag gesperrt, der von einer Reihe von Teilnehmern vereinbart wird.

Die Teilnehmer interagieren miteinander, indem sie untereinander Transaktionen untereinander unterzeichnen, ohne den Bergleuten etwas einzureichen.

Der gesamte Transaktionssatz wird dann der Blockchain hinzugefügt (in Lumino und Raiden werden nicht alle Transaktionen auf der Blockchain gespeichert).

Die staatlichen Kanäle können an einem Punkt geschlossen werden, der von den Teilnehmern vorbestimmt wird, nach Slock.Es Gründer Stephan Thual. Es könnte entweder sein:

Die Zeit verstrichen, z. B. die Teilnehmer können zustimmen, einen Zustandskanal zu öffnen und ihn nach 2 Stunden zu schließen.

Es könnte auf der Gesamtmenge der durchgeführten Transaktionen basieren, z. B. schließen Sie die Kette, nachdem Transaktionen im Wert von $100 stattgefunden haben.

Ein Zahlungskanal ist ein staatlicher Kanal, der sich ausschließlich mit Zahlungen und Mikrozahlungen zwischen Parteien befasst. Denken Sie daran, dass alle Interaktionen auf den Kanälen Dinge sind, die auf der Blockchain passieren könnten, aber davon abgehen. Zwar gibt es viele verschiedene Arten von Zahlungskanälen, die beliebteste Art sind bei weitem Hash-Timelock Verträge oder HTLCs.

Der HTLC ermöglicht die Öffnung von Zahlungskanälen, in denen Gelder vor einer vereinbarten Frist zwischen den Parteien übertragen werden können. Diese Zahlungen werden durch die Einreichung von kryptografischen Beweisen bestätigt.

Gut, so haben wir bis jetzt ein grundlegendes Verständnis des Hintergrunds hinter diesen Lösungen gewonnen. Lassen Sie uns sie eins nach dem anderen anpacken.

#1 Lightning-Netzwerk

Das Lightning-Netzwerk ist ein Micropayment System im HTLC-Stil, das entwickelt wurde, um Transaktionen schneller in der Blockchain arbeiten zu lassen. Es wurde von Joseph Poon und Tadge Dryja in ihrem Whitepaper konzipiert, das darauf abzielte, die Blockgrößengrenze und die Transaktionsverzögerungsprobleme zu lösen.

Nehmen wir ein hypothetisches Beispiel, um zu verstehen, wie es funktioniert. Stellen Sie sich vor, Alice muss Geld über Bob nach Charlie schicken.

Alice öffnet einen Kanal mit Bob und Bob öffnet einen Kanal mit Charlie.

Angenommen, Alice erklärt, dass sie mit Charlie interagieren will.

Charlie deklariert eine Zufallszahl und generiert ihren SHA256-Hash und übergibt sie Alice. Grundsätzlich, wenn Charlie eine Zahl A wählt, dann wird er den Hash der Zahl H (A) geben.

Alice sendet 0.1 BTC an Bob mit der Bedingung, dass nur jemand, der die Daten übermitteln kann, die benötigt werden, um den gleichen Hash zu erhalten, die Zahlung abrufen kann. Damit Bob die Mittel missbraucht, muss er die Daten haben, auch bekannt als das Pre-Image, das erforderlich ist, um diesen Hash zu generieren. Im Grunde muss Bob „A“ geben, was er nicht hat.

Bob übergibt Charlie das Geld jetzt unter der gleichen Bedingung. Charlie beendet die Zahlung von Bob, indem er ihm das Pre-Image „A“ übergibt.

Bob beendet die Zahlung von Alice, indem sie ihr „A“ übergibt.

Im Folgenden finden Sie eine Infografik, wie der gesamte Prozess funktioniert.

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Die Vorteile des Blitznetzwerks sind wie folgt:

Schnelle Zahlungen: Zahlungen sind fast augenblicklich.

Nicht abhängig von Bergleuten: Transaktionen müssen nicht von Bergleuten genehmigt und überprüft werden, damit sie durchlaufen können.

Micropayment freundlich: Frühere Micropayments waren extrem unbequem auf der Bitcoin-Blockchain. Jetzt sind sie dank des Blitznetzes möglich.

Multi-Signaturfreundlich: Die Transaktionen werden durchlaufen, wenn und nur, wenn alle im Kanal anwesenden Personen genehmigt werden.

Reduziert die Blockchain-Last: Bei so vielen Transaktionen der Kette reduziert es die Belastung, die die Hauptkette einnehmen muss.

Verringert die Wartezeit: Da die Transaktionen offline und ohne Miner-Intervention stattfinden, gibt es wenig bis keine Wartezeit.

Es hilft bei der Skalierbarkeit, da es die Anzahl der Transaktionen pro Sekunde erhöht.

#2 Raiden

Raiden ist eine Layer-2-Lösung für Ethereum. Obwohl es dem Lightning Network ziemlich ähnlich ist, ist es anders, dass seine Zustandskanäle neben Transaktionsdetails auch intelligente Vertragsdetails übertragen. Die größten Probleme, die Ethereum Transaktionen behindern, sind wie folgt:

Blockintervallzeit: Es dauert 15 Sekunden, um Blöcke in Ethereum zu minieren.

Gaspreis: Ob eine Transaktion in den Block aufgenommen wird oder nicht, hängt auch direkt mit dem Gaspreis jeder Transaktion zusammen. Normalerweise akzeptieren Bergleute Transaktionen mit höheren Gaspreisen und geben ihnen besondere Präferenz, indem sie ihnen erlauben, sozusagen „in Schlange zu schneiden“.

Orphan Blocks: Manchmal minen die Bergleute leere Blöcke. Diese Blöcke werden auch als „verwaiste Blöcke“ bezeichnet. Sogar die besten Mining-Pools haben derzeit eine verwaiste Blockrate von 1 bis 2%.

Raiden ermöglicht es zwei Benutzern, zwischen ihnen zu handeln, so oft sie wollen, ohne mit einem Miner oder der Blockchain interagieren zu müssen. Es wird wie eine Netzstruktur strukturiert sein, die oben auf der Ethereum Hauptkette läuft:

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Vorteile des Raiden Network?

Nutzbare und einfache Anwendungsprogrammierschnittstelle (API).

Ermöglicht die Skalierbarkeit von Ethereum.

Es kann verwendet werden, um jedes ERC20-Token zu senden.

Ermöglicht eine schnelle und einfache Geldüberweisung.

Verringert die Belastung der Ethereum Blockchain.

#3 Plasma Kette

Plasma, zusammen mit Lightning Network/Raiden, wird eine ganz neue Schicht in die Ethereum Architektur einführen:

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Plasma ist eine Reihe von Verträgen, die oben auf der Wurzelkette laufen (die Haupt-Ethereum Blockchain). Wenn man sich die Architektur und die Struktur vorstellen würde, dann denken Sie an die Hauptblockchain und die Plasma-Blockchains als einen Baum. Die Hauptblockchain ist die Wurzel, während die Plasmakette aka Child-Blockchains die Zweige sind.

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Dies reduziert die Belastung der Hauptkette erheblich. In regelmäßigen Abständen senden die Zweige weiterhin Berichte an die Hauptkette. Tatsächlich können Sie die Root Chain als oberstes Gericht und alle Zweigstellen als die untergeordneten Gerichte betrachten, die ihre Befugnisse vom Hauptgericht ableiten.

Alle Zweigketten können ihre eigenen einzigartigen Token ausgeben, die Kettenvalidatoren anregen können, um sich um die Ketten zu kümmern und sicherzustellen, dass sie fehlerfrei sind. Jeder Zweig hat seine eigenen unabhängigen Daten und wenn er einige Daten an die Hauptkette senden muss, werden nicht alle Inhalte abgelegt, sondern nur den Blog-Header-Hash an die Hauptkette übermittelt.

Plasma spart nicht nur viel Platz in der Hauptkette, sondern erhöht auch die Transaktionsgeschwindigkeit exponentiell. Wenn es richtig umgesetzt wird, könnte dies eine der revolutionärsten Änderungen sein, die jemals an Ethereum und Kryptowährung im Allgemeinen vorgenommen wurden.

OmiseGo, eines der vielversprechendsten Ethereum-basierten Projekte, baut derzeit ein Plasma-basiertes Produkt für schnelle und nahtlose Zahlungen.

#4 RIF Lumino

Bevor wir über RIF Lumino sprechen, lassen Sie uns ein besseres Verständnis von RSK und RIF bekommen. Rootstock (RSK) ist eine intelligente Vertragsplattform, die über Sidechain-Technologie mit Bitcoins Blockchain verbunden ist. Rootstock ermöglicht es Ihnen, Anwendungen zu erstellen, die mit Ethereum (dem Web3/EVM/Solidity-Modell) kompatibel sind, während Sie weiterhin die Sicherheit der Bitcoin-Blockchain genießen. Im Kern ist Rootstock eine Kombination aus:

Eine Turing-vollständige, ressourcenbasierte deterministische virtuelle Maschine (für Smart Contracts) ist mit dem EVM des Ethereum kompatibel.

Eine bidirektionale Bitcoin-Sidechain (für BTC denominierten Handel) basierend auf einer starken Föderation.

Ein SHA256D Merge-Mining-Konsensprotokoll (für Konsenssicherheit, die sich auf die Miner von Bitcoin stützt) mit 30 Sekunden Blockintervall. (für schnelle Zahlungen).

Wenn Sie mehr über RSK erfahren möchten, dann können Sie unseren Leitfaden hier lesen.

Rootstock wird auch seinen Tech Stack verwenden — das Rootstock Infrastructure Framework Open Standard (RIFOS), um ein gesundes Wirtschaftssystem auf Bitcoin aufzubauen. Es wird die Verwendung der Blockchain-Technologie erleichtern, indem es für alle so einfach wie möglich ist. Man kann sich RIFOS als die dritte Schicht auf der Bitcoin-Blockchain vorstellen, da sie auf einer Sidechain (RSK) aufgebaut ist, die oben auf Bitcoin existiert.

Beachten Sie folgende Funktionen, wenn es um RIFOS geht:

Solange ein Produkt mit den zugrunde liegenden Protokollen kompatibel ist, können Entwickler es nahtlos in das RIFOS Ökosystem integrieren.

Alle einzelnen Komponenten von RIFOS wurden entwickelt, um den potenziellen Nutzen für diejenigen zu maximieren, die ihre Infrastrukturdienste im Ökosystem des Protokolls anbieten möchten.

Alle Komponenten sind durch die Sicherheit des Bitcoin-Netzwerks geschützt.

Seine Protokolle werden Mechanismen umfassen, die Netzwerkeffekte und Größenvorteile auslösen.

Die meisten Dienste, die in RIFOS ausgeführt werden, werden unter Verwendung eines einzigen Token (RIF) verbraucht.

Einer der Bereiche, an denen RIFOS derzeit arbeitet, ist „Zahlungen“ mit seinem Lumino Projekt. Lumino ist Raiden ziemlich ähnlich, da es Transaktionen und intelligente Vertragsdetails über die Staatskanäle sendet. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass während Raiden für Ethereum gebaut wurde, Lumino von RSK und durch Erweiterung Bitcoin gebaut wurde. Das Lightning Network und Lumino können als Konkurrenten erscheinen, aber die Realität ist, dass sie sich gegenseitig ergänzen und zusammenarbeiten, um Bitcoin-Benutzern den bestmöglichen Service zu bieten.

Schlussfolgerung: Dezentrale Skalierbarkeit

Durch die Implementierung der Layer-2-Mechanik wird es möglich sein, dass Kryptowährungen Hunderte und Tausende von Transaktionen pro Sekunde erreichen. Skalierbarkeit war schon immer eines der größten Probleme im Kryptoraum. Projekte wie Lumino, Lightning Network, Raiden und Plasma haben uns gezeigt, dass wir endlich die Mittel haben, dieses Problem ein für allemal zu lösen und eine echte Mainstream-Annahme zu erreichen.

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