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

Esamineremo la scalabilità decentralizzata delle piattaforme Smart Contract, alcuni dei progetti nello spazio crittografico che stanno cercando di risolvere questo dilemma, vale a dire - Lightning Network, Raiden, Plasma e Lumino. La scalabilità è la soluzione chiave quando si tratta di blockchain. Se le criptovalute devono diventare mainstream, allora devono essere veloci come alternative centralizzate - se non più veloci. In questa guida, esamineremo i principali problemi che impediscono alle criptovalute di elaborare transazioni più veloci.

Una breve cronologia dei problemi di scalabilità decentralizzata

I problemi di scalabilità della blockchain sono stati ben documentati. Bitcoin ed Ethereum sono le due criptovalute più popolari al mondo, tuttavia, il primo può gestire solo 3-7 transazioni al secondo, mentre Ethereum può gestire solo 15-20 transazioni al secondo. Questo è davvero abissale se confrontato con soluzioni istituzionali come PayPal e Visa. Il motivo per cui le criptovalute decentralizzate sono in ritardo nel reparto velocità è dovuto al modo in cui sono progettate.

Problemi di progettazione che ostacolano la scalabilità

Ci sono due questioni principali che esamineremo:

Il tempo è impiegato per mettere una transazione nel blocco.

Il tempo è impiegato per raggiungere il consenso.

Il tempo impiegato per inserire una transazione nel blocco

Sia Bitcoin che Ethereum seguono un modello di consenso proof-of-work (POW). In un modello POW, ci sono alcuni partecipanti chiamati minatori che usano il loro potere computazionale per risolvere enigmi crittograficamente duri. Se estrassero con successo questi blocchi, riceveranno una ricompensa per i loro problemi.

Quindi supponiamo che Alice voglia inviare 4 BTC a Bob, questi dati della transazione si accoderanno con il resto delle altre transazioni in sospeso all'interno del mempool. I minatori che estrano con successo i blocchi raccolgono le transazioni in sospeso dal mempool e le inseriscono all'interno del blocco. Nel momento in cui questo accade, la transazione passa attraverso e il minatore raccoglie alcune commissioni di transazione per i loro servizi. Il problema con questo sistema è che il minatore diventa un collo di bottiglia per l'intera operazione. Quindi ogni volta che la dimensione del mempool aumenta, aumenta significativamente la quantità di tempo necessario per una transazione media. Inoltre, tieni presente che in una blockchain Bitcoin, i blocchi sono limitati da una dimensione di blocco di 1 MB. In altre parole, ci sono solo così tante transazioni che possono mettere nei loro blocchi.

Ok, allora che mi dici di Ethereum?

Sebbene i blocchi non abbiano un limite di dimensione di 1 MB di Bitcoin, sono limitati da un limite di 6,7 milioni di gas. Una semplice transazione Ethereum può causare circa 21.000 gas. Tuttavia, un contratto intelligente complicato può costare molto di più.

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A proposito, il gas è la quantità di potenza computazionale necessaria per elaborare quella particolare transazione o contratto intelligente. Poiché ogni blocco ha un limite di gas, i minatori possono aggiungere solo transazioni il cui fabbisogno di gas sommano a qualcosa di uguale o inferiore al limite totale del gas del blocco.

Tempo impiegato per raggiungere il consenso

La blockchain di Bitcoin ed Ethereum è ospitata su una rete peer-to-peer. Questa è la distribuzione del nodo della rete Bitcoin:

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Mentre questo è di Ethereum:

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I nodi della rete sono distribuiti su un'ampia area e hanno privilegi uguali. Non esiste un'autorità centrale né una gerarchia. Si tratta di una topologia piatta.

Tuttavia, poiché non esiste un'autorità centrale, in che modo una rete decentralizzata prende le sue decisioni? La risposta - meccanismi di consenso.

Una volta che un minatore estrae con successo un blocco, deve propagarlo in tutta la rete. Una supermaggioranza della rete () deve approvare la legittimità del blocco. Sfortunatamente, ciò che significa è che man mano che sempre più persone entrano nella rete, diventa più dispendioso in termini di tempo per raggiungere un consenso.

Scalabilità decentralizzata Layer 2 - Confronto tra piattaforme Smart Contract

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Quindi, se l'architettura innata della blockchain è difettosa, allora ha senso creare un livello sopra la blockchain, che può permetterci di adottare metodi per scalare le transazioni. Le tecniche di cui parleremo oggi - Lightning Network, Raiden, Plasma e Lumino sono tutti esempi di soluzioni di scalabilità layer-2. Per capire come funzionano queste soluzioni, è necessario comprendere il concetto di canali di pagamento.

Un canale di stato è un canale di comunicazione bidirezionale tra i partecipanti che consente loro di condurre interazioni, che normalmente si verificano sulla blockchain, al di fuori della blockchain. Ciò che farà è che ridurrà il tempo di transazione in modo esponenziale poiché non sei più dipendente da una terza parte come un minatore per convalidare la tua transazione.

Quindi quali sono i requisiti per fare un canale di stato off-chain?

Un segmento dello stato blockchain è bloccato tramite multi-firma o una sorta di contratto intelligente, che è concordato da un insieme di partecipanti.

I partecipanti interagiscono tra loro firmando transazioni tra loro senza inviare nulla ai minatori.

L'intero set di transazioni viene quindi aggiunto alla blockchain (in Lumino e Raiden non tutte le transazioni sono memorizzate sulla blockchain).

I canali statali possono essere chiusi in un punto predeterminato dai partecipanti, secondo il fondatore di Slock.it Stephan Thual. Potrebbe essere:

Tempo scaduto, ad es. i partecipanti possono accettare di aprire un canale statale e chiuderlo dopo 2 ore.

Potrebbe essere basato sull'importo totale delle transazioni effettuate ad esempio. chiudere la catena dopo $100 di transazioni hanno avuto luogo.

Un canale di pagamento è un canale statale che si occupa esclusivamente di pagamenti e micropagamenti tra le parti. Ricorda, tutte le interazioni sui canali sono cose che potrebbero accadere sulla blockchain ma stanno accadendo fuori di essa. Mentre ci sono molti tipi diversi di canali di pagamento là fuori, il tipo più popolare, di gran lunga, sono contratti di timelock hash o HTLC.

L'HTLC consente l'apertura di canali di pagamento in cui i fondi possono essere trasferiti tra le parti prima di una scadenza concordata. Questi pagamenti vengono riconosciuti tramite l'invio di prove crittografiche.

Bene, quindi fino ad ora, abbiamo acquisito una comprensione di base del background dietro queste soluzioni. Ora affrontiamoli uno per uno.

#1 Rete Lightning

La rete lightning è un sistema di micropagamento off-chain, in stile HTLC che è progettato per rendere le transazioni più veloci nella blockchain. È stato concettualizzato da Joseph Poon e Tadge Dryja nel loro white paper, che mirava a risolvere il limite di dimensioni del blocco e i problemi di ritardo delle transazioni.

Prendiamo un esempio ipotetico per capire come funziona. Immagina che Alice debba mandare dei fondi a Charlie tramite Bob.

Alice apre un canale con Bob e Bob apre un canale con Charlie.

Supponiamo che Alice dichiari di voler interagire con Charlie.

Charlie dichiara un numero casuale e genera il suo hash SHA256 e lo consegna ad Alice. Fondamentalmente, se Charlie sceglie un numero A allora darà l'hash del numero H (A).

Alice invia 0.1 BTC a Bob con la condizione che solo qualcuno che può inviare i dati necessari per ottenere lo stesso hash possa recuperare il pagamento. Per Bob abusare dei fondi, dovrà avere i dati, ovvero la pre-immagine necessaria per generare quell'hash. Fondamentalmente, Bob dovrà dare «A», che non ha.

Bob ora consegna i fondi a Charlie usando le stesse condizioni. Charlie finalizza il pagamento da Bob consegnandogli la pre-immagine «A.»

Bob finalizza il pagamento da Alice consegnando il suo «A.»

Di seguito è riportata un'infografica di come funziona l'intero processo.

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I vantaggi della rete Lightning sono i seguenti:

Pagamenti veloci: i pagamenti sono quasi istantanei.

Non dipende dai minatori: le transazioni non devono essere approvate e verificate dai minatori per farlo passare.

Micropayment friendly: i micropagamenti precedenti erano estremamente scomodi sulla blockchain bitcoin. Ora sono possibili grazie alla rete lightning.

Multi-firma amichevole: le transazioni verranno effettuate se e solo se tutti i presenti nel canale approvano.

Riduce il carico blockchain: con così tante transazioni che accadono della catena, riduce notevolmente il carico che la catena principale deve assumere.

Diminuisce il tempo di attesa: Dal momento che le transazioni avvengono fuori catena e senza intervento del minatore, c'è poco o nessun tempo di attesa.

Aiuta nella scalabilità poiché aumenterà il numero di transazioni che accadono al secondo.

#2 Raiden

Raiden è una soluzione layer-2 per Ethereum. Mentre è abbastanza simile a Lightning Network, ciò che lo rende diverso è che, insieme ai dettagli della transazione, i suoi canali statali trasferiscono anche i dettagli del contratto intelligente. I maggiori problemi che ostacolano le transazioni Ethereum sono i seguenti:

Tempo intervallo di blocco: ci vogliono 15 secondi per estrarre i blocchi in Ethereum.

Prezzo del gas: se una transazione viene inclusa o meno nel blocco è direttamente correlata al prezzo del gas di ogni transazione. Di solito, i minatori accettano transazioni con prezzi del gas più elevati e danno loro una preferenza speciale consentendo loro di «tagliare in linea» per così dire.

Blocchi orfani: A volte, i minatori miniano blocchi vuoti. Questi blocchi sono anche chiamati «blocchi orfani». Anche i migliori pool minerari attualmente hanno un tasso di blocco orfano dell'1—2%.

Raiden permetterà a due utenti di effettuare transazioni tra loro, tutte le volte che vogliono, senza dover interagire con un minatore o con la blockchain. Sarà strutturato come una struttura di tipo mesh che corre sopra la catena principale di ethereum:

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Vantaggi della rete Raiden?

Interfaccia di programmazione applicativa (API) utilizzabile e semplice.

Abilita la scalabilità di Ethereum.

Può essere utilizzato per inviare qualsiasi token ERC20.

Consente un trasferimento rapido e semplice di denaro.

Diminuirà il carico sulla blockchain di Ethereum.

#3 Catena Plasma

Plasma, insieme alla rete fulmine/Raiden, introdurrà un nuovo livello all'architettura Ethereum:

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Plasma è una serie di contratti che corrono in cima alla catena radice (la principale blockchain di Ethereum). Se si dovesse immaginare l'architettura e la struttura, allora pensare alla blockchain principale e alle blockchain del plasma come un albero. La blockchain principale è la radice mentre la catena del plasma aka blockchain figlio sono i rami.

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Ciò riduce notevolmente il carico sulla catena principale. Periodicamente le filiali continuano a inviare report alla catena principale. In effetti, è possibile vedere la catena radice come la corte suprema e tutti i rami come i tribunali subordinati che trae i suoi poteri dal tribunale principale.

Tutte le catene di filiali possono emettere i propri token unici che possono incentivare i validatori della catena a prendersi cura delle catene e garantire che siano privi di errori. Ogni ramo ha i propri dati indipendenti e quando ha bisogno di inviare alcuni dati alla catena principale, non scarica tutti i suoi contenuti, invia semplicemente l'hash dell'intestazione del blog alla catena principale.

Non solo il plasma risparmia molto spazio nella catena principale, ma aumenta anche la velocità del processo di transazione in modo esponenziale. Se implementato correttamente, questo potrebbe essere uno dei cambiamenti più rivoluzionari mai fatti a Ethereum e criptovaluta in generale.

OmiseGo, uno dei progetti basati su Ethereum più promettenti, sta attualmente costruendo un prodotto basato sul plasma per consentire pagamenti rapidi e senza soluzione di continuità.

#4 RIF Lumino

Prima di parlare di RIF Lumino, otteniamo una migliore comprensione di RSK e RIF. Rootstock (RSK) è una piattaforma contract intelligente collegata alla blockchain di Bitcoin attraverso la tecnologia sidechain. Rootstock consente di creare applicazioni compatibili con Ethereum (il modello Web3/EVM/Solidity) pur godendo della sicurezza fornita dalla blockchain di Bitcoin. Al suo interno, Rootstock è una combinazione di:

Una macchina virtuale deterministica con contabilizzazione delle risorse completa di Turing-( per contratti intelligenti) è compatibile con l'EVM di Ethereum.

Una sidechain Bitcoin a due vie ancorata (per il commercio denominato BTC) basata su una forte federazione.

Un protocollo di consenso di fusione SHA256D (per la sicurezza del consenso basandosi sui minatori di Bitcoin) con intervallo di blocco di 30 secondi. (per pagamenti veloci).

Se vuoi saperne di più su RSK, allora puoi leggere la nostra guida qui.

Rootstock utilizzerà anche il suo stack tecnologico - il Rootstock Infrastructure Framework Open Standard (RIFOS) per aiutare a costruire un sistema economico sano su Bitcoin. Faciliterà l'uso della tecnologia blockchain rendendolo il più semplice possibile per tutti. Si può pensare a RIFOS come il terzo strato in cima alla blockchain Bitcoin poiché è costruito sopra una sidechain (RSK) che è esistente sopra Bitcoin.

Tenete a mente le seguenti caratteristiche quando si tratta di RIFOS:

Finché un prodotto è compatibile con i protocolli sottostanti, gli sviluppatori possono integrarlo senza problemi all'interno dell'ecosistema RIFOS.

Tutti i singoli componenti di RIFOS sono stati progettati per massimizzare i potenziali benefici per coloro che vogliono offrire i propri servizi infrastrutturali all'interno dell'ecosistema del protocollo.

Tutti i componenti sono protetti dalla sicurezza fornita dalla rete Bitcoin.

I suoi protocolli comprenderanno meccanismi per innescare effetti di rete e economie di scala.

La maggior parte dei servizi in esecuzione in RIFOS verrà consumata utilizzando un singolo token (RIF).

Una delle aree su cui RIFOS sta attualmente lavorando è «pagamenti» con il suo progetto Lumino. Lumino è abbastanza simile a Raiden poiché invia transazioni e dettagli di contratto intelligenti sui canali statali. Tuttavia, la differenza è che mentre Raiden è stato costruito per Ethereum, Lumino è stato costruito con RSK e, per estensione, Bitcoin. Lightning Network e Lumino possono apparire come concorrenti, tuttavia, la realtà è che si completano a vicenda e stanno lavorando insieme per fornire il miglior servizio possibile agli utenti Bitcoin.

Conclusione - Scalabilità decentralizzata

Attraverso l'implementazione della meccanica di livello 2, sarà possibile per le criptovalute ottenere centinaia e migliaia di transazioni al secondo. La scalabilità è sempre stata uno dei maggiori problemi nello spazio crittografico. Tuttavia, progetti come Lumino, Lightning Network, Raiden e Plasma ci hanno dimostrato che finalmente abbiamo i mezzi per risolvere questo problema una volta per tutte e ottenere una vera e propria adozione mainstream.

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