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

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ライトニングネットワーク、雷電、プラズマ、Lumino-私たちは、このジレンマを解決するために探している暗号スペースのプロジェクトのいくつかを、スマート契約プラットフォームの分散スケーラビリティを見ていきます。 スケーラビリティは、ブロックチェーンに関して重要なソリューションです。 暗号化通貨が主流になる場合は、集中型の選択肢と同じくらい速くなければなりません。 このガイドでは、暗号化通貨が高速なトランザクションを処理するのを止める主な問題を見ていきます。

分散型スケーラビリティの問題の簡単な履歴

ブロックチェーンのスケーラビリティの問題は十分に文書化されています。 BitcoinとEthereumは世界で最も人気のある2つの暗号化通貨ですが、前者は毎秒3〜7トランザクションしか管理できませんが、Ethereumは毎秒15-20トランザクションしか処理できません。 PayPalやVisaのような制度的なソリューションと比較すると、これは本当に不安定です。 分散型暗号化通貨がスピード部門で遅れている理由は、彼らが設計されている方法のためです。

スケーラビリティの妨げとなる設計上の問題

私たちが検討する2つの主な問題があります:

ブロックにトランザクションを配置するのに時間が費やされます。

コンセンサスに達するまでに時間がかかります。

ブロックにトランザクションを入れるのにかかる時間

BitcoinとEthereumの両方は、作業証明(POW)コンセンサスモデルに従います。 POWモデルでは、計算力を使って暗号的に難しいパズルを解く鉱夫と呼ばれる特定の参加者がいます。 彼らがこれらのブロックをうまく採掘すれば、彼らは彼らのトラブルに対してブロック報酬を得る。

だから、Aliceが4つのBTCをBobに送信したいとすると、このトランザクションデータは、mempool内の他の保留中のトランザクションの残りのキューに入れられます。 ブロックを正常にマイニングしたマイナーは、mempoolから保留中のトランザクションをピックアップし、ブロックの中に入れます。 これが起こる瞬間、トランザクションが通過し、マイナーはサービスのためのいくつかの取引手数料を収集します。 このシステムの問題は、鉱夫がこの操作全体のボトルネックになることです。 したがって、mempoolのサイズが大きくなると、平均トランザクションが通過するのにかかる時間が大幅に増加します。 また、Bitcoinブロックチェーンでは、ブロックは1 MBのブロックサイズによって制限されています。 言い換えれば、ブロックに入れることができるトランザクションは非常に多くあります。

さて、イーサリアムはどうですか?

ブロックにはBitcoinの1 MBのサイズ制限はありませんが、670万ガス制限によって制限されています。 単純なイーサリアム取引は、約21,000ガスを引き起こす可能性があります。 しかし、複雑なスマートコントラクトはもっと多くの費用がかかります。

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それについて言えば、ガスは、その特定のトランザクションまたはスマートコントラクトを処理するために必要な計算能力の量です。 各ブロックにはガス制限があるため、鉱夫はガス要件がブロックのガス制限の合計以下のトランザクションのみを追加できます。

コンセンサスに達するのに要する時間

BitcoinとEthereumのブロックチェーンは、ピアツーピアネットワークでホストされています。 これはBitcoinネットワークのノード配布です:

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これはエテリアムですが:

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ネットワークのノードは広範囲に分散し、同等の権限を持ちます。 中央権限はなく、階層もありません。 これは、フラットなトポロジです。

しかし、中央権威がないので、分散型ネットワークはどのように決定するのですか? 答え-コンセンサスメカニズム。

鉱夫がブロックを掘り出したら、ブロックをネットワーク全体に伝播する必要があります。 ネットワークの過多数()は、ブロックの正当性を承認する必要があります。 残念ながら、それが意味することは、より多くの人々がネットワークに入るにつれて、コンセンサスに到達するために時間がかかるということです。

レイヤ2分散スケーラビリティ-スマート契約プラットフォームの比較

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したがって、ブロックチェーンの本来のアーキテクチャに欠陥がある場合は、ブロックチェーンの上にレイヤーを作成することが理にかなっています。これにより、トランザクションをスケールアップするメソッドを採用することができます。 本日お話しするテクニック(Lightning Network、雷電、プラズマ、Lumino)は、レイヤ 2 スケーラビリティソリューションの例です。 これらのソリューションの仕組みを理解するには、支払いチャネルの概念を理解する必要があります。

状態チャネルは、参加者間の双方向通信チャネルであり、通常、ブロックチェーンからブロックチェーンで発生する相互作用を行うことができます。 これが行うことは、トランザクションを検証するために鉱夫のような第三者に依存しなくなったため、トランザクション時間を指数関数的に短縮することです。

では、オフチェーン状態チャネルを行うための要件は何ですか?

ブロックチェーン状態のセグメントは、一連の参加者によって合意されたマルチシグネチャまたは何らかのスマートコントラクトによってロックされます。

参加者は、鉱夫に何かを提出することなく、互いに取引に署名することによって互いに相互作用する。

トランザクションセット全体がブロックチェーンに追加されます(LuminoとRaidenでは、すべてのトランザクションがブロックチェーンに格納されるわけではありません)。

状態チャネルは、参加者によって所定の時点で閉じることができます, Slock.it創設者ステファン・トゥアルによると. 次のいずれかになります。

時間が経過しました。参加者は状態チャンネルを開き、2時間後に終了することに同意することができます。

これは、トランザクションの合計量に基づいている可能性があります。$100相当のトランザクションが行われた後にチェーンを閉じます。

支払いチャネルは、当事者間の支払いとマイクロペイメントのみを扱う状態チャネルです。 チャンネル上のすべての相互作用は、ブロックチェーン上で起こる可能性があるが、ブロックチェーンで起こっていることを覚えておいてください。 そこにはさまざまな種類の支払いチャネルがありますが、最も人気のある種類は、ハッシュされたタイムロック契約またはHTLCです。

HTLCは、事前に合意された締め切り前に当事者間で資金を移転できる支払いチャネルの開放を可能にします。 これらの支払いは、暗号証明の提出によって承認されます。

さて、これまでのところ、私たちはこれらのソリューションの背後にある背景の基本的な理解を得ています。 さあ、1つずつ取り組んでみましょう。

#1 ライトニングネットワーク

雷ネットワークは、ブロックチェーン内でトランザクションをより速く動作させるように設計されたオフチェーンのHTLCスタイルのマイクロペイメントシステムです。 これはJoseph PoonとTadge Dryjaによってホワイトペーパーで概念化されました。このホワイトペーパーは、ブロックサイズの制限とトランザクション遅延の問題を解決することを目的としています。

のは、それがどのように動作するかを理解するために仮説の例を見てみましょう。 アリスがボブ経由でチャーリーに資金を送る必要があると想像してみてください。

アリスはボブとチャンネルを開き、ボブはチャーリーとチャンネルを開きます。

アリスがチャーリーとやり取りしたいと宣言したとします。

チャーリーは乱数を宣言し、SHA256ハッシュを生成してアリスに渡します。 基本的に、チャーリーが数字Aを選択した場合、彼は数字H(A)のハッシュを与えます。

Aliceは、同じハッシュを取得するために必要なデータを送信できる人だけが支払いを取得できるという条件で、0.1 BTCをボブに送信します。 ボブが資金を悪用するためには、データが必要です。つまり、そのハッシュを生成するために必要なプレイメージです。 基本的に、ボブは彼が持っていない「A」を与える必要があります。

ボブは今、同じ条件でチャーリーに資金を引き渡す。 チャーリーは、ボブからの支払いを最終決定し、プレイメージ「A」を引き渡します。

ボブは彼女の「A」を渡すことによってアリスからの支払いを確定する

以下は、プロセス全体の動作のインフォグラフィックです。

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稲妻ネットワークの利点は次のとおりです。

迅速な支払い:支払いはほとんど瞬時に行われます。

鉱夫に依存しない:トランザクションが通過するために鉱夫によって承認され、検証される必要はありません。

マイクロペイメントフレンドリー:以前のマイクロペイメントは、ビットコインブロックチェーン上で非常に不便でした。 今、彼らは雷ネットワークのおかげで可能です。

マルチシグネチャフレンドリー:チャネルに存在する全員が承認した場合にのみ、トランザクションが通過します。

ブロックチェーンの負荷を軽減:チェーンが非常に多くのトランザクションが発生すると、メインチェーンが取るべき負荷を大幅に軽減します。

待機時間の短縮:トランザクションはオフチェーンで行われ、鉱夫の介入なしであるため、待機時間はほとんどまたはまったくありません。

それは1秒あたりに起こっているトランザクションの数を増加させるので、スケーラビリティに役立ちます。

#2 雷電

雷電はイーサリアムのためのレイヤ2ソリューションです。 Lightning Networkとかなり似ていますが、トランザクションの詳細とともに、状態チャネルがスマート契約の詳細も転送します。 Ethereumトランザクションを妨げる最大の問題は次のとおりです。

ブロック間隔時間:Ethereumでブロックを採掘するのに15秒かかります。

ガス価格:トランザクションがブロックに含まれるかどうかは、各トランザクションのガス価格に直接関係します。 通常、鉱夫は、より高いガス価格の取引を受け入れ、いわば「ラインカット」できるようにすることで特別な好みを与えます。

孤児ブロック:時々、鉱夫は空のブロックを採掘します。 これらのブロックは「孤立ブロック」とも呼ばれます。 現在、最高の鉱山プールでさえ、孤児ブロック率は1~ 2% です。

雷電は、鉱夫やブロックチェーンとやりとりすることなく、2人のユーザーが好きなだけそれらの間で取引できるようにします。 これは、ethereumメインチェーンの上に走るメッシュタイプの構造のように構成されます。

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雷電ネットワークの利点?

使いやすく、シンプルなアプリケーションプログラミングインターフェイス(API)。

Ethereum スケーラビリティをイネーブルにします。

これは、任意のERC20トークンを送信するために使用することができます。

お金の迅速かつ簡単な転送を可能にします。

Ethereumブロックチェーンの負荷を軽減します。

#3 プラズマチェーン

プラズマは、雷ネットワーク/雷電とともに、Ethereumアーキテクチャに全く新しいレイヤーを導入します:

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プラズマは、ルートチェーン(メインのEthereumブロックチェーン)の上に実行される一連の契約です。 アーキテクチャと構造を想像するならば、メインブロックチェーンとプラズマブロックチェーンをツリーと考えてください。 メインブロックチェーンはルートですが、プラズマチェーンは子ブロックチェーンとも呼ばれます。

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これにより、メインチェーンの負荷が大幅に軽減されます。 ブランチは定期的にメインチェーンにレポートを送信し続けます。 実際、ルートチェーンを最高裁判所として、すべての支店を主裁判所からその権限を派生させる下位裁判所として見ることができます。

すべてのブランチチェーンは独自のトークンを発行することができ、チェーンバリデータにインセンティブを与えることで、チェーンの世話をし、フォールトフリーであることを保証することができます。 各ブランチには独自の独立したデータがあり、メインチェーンにデータを送信する必要がある場合は、すべての内容をダンプせず、ブログヘッダーハッシュをメインチェーンに送信するだけです。

プラズマはメインチェーンのスペースを節約するだけでなく、トランザクション処理速度を指数関数的に向上させます。 適切に実装されていれば、これはEthereumと一般的に暗号化に加えられた最も革新的な変更の1つになる可能性があります。

最も有望なEthereumベースのプロジェクトの1つであるOmiseGoは、現在、迅速かつシームレスな支払いを可能にするプラズマベースの製品を構築しています。

#4 リフ・ルミノ

RIFルミノについて話す前に、RSKとRIFの理解を深めましょう。 Rootstock(RSK)は、サイドチェーン技術を介してBitcoinのブロックチェーンに接続されたスマートな契約プラットフォームです。 Rootstockでは、Bitcoinのブロックチェーンが提供するセキュリティを楽しみながら、Ethereum(web3/EVM/Solitityモデル)と互換性のあるアプリケーションを作成することができます。 その核心であるRootstockは、以下の組み合わせです。

チューリング完全なリソースアカウント付き決定論的仮想マシン(スマートコントラクト用)は、EthereumのEVMと互換性があります。

強力なフェデレーションに基づいて、双方向のペギングビットコインサイドチェイン(BTC建て取引用)。

30秒のブロック間隔でSHA256Dマージマイニングコンセンサスプロトコル(Bitcoinの鉱夫に依存するコンセンサスセキュリティ用)。 (迅速な支払いのために)。

RSKについてもっと知りたい場合は、ここで私たちのガイドを読むことができます。

Rootstockはまた、Bitcoinの上に健全な経済システムを構築するために、Rootstockインフラストラクチャフレームワークオープンスタンダード(RIFOS)という技術スタックを使用します。 可能な限り誰にとってもシンプルにすることで、ブロックチェーン技術の使用を容易にします。 RIFOSは、Bitcoinの上に存在するサイドチェーン(RSK)の上に構築されているため、Bitcoinブロックチェーンの上の3番目の層と考えることができます。

それはRIFOSに来るとき、次の機能を覚えておいてください。

製品が基盤となるプロトコルと互換性がある限り、開発者はRIFOSエコシステム内でシームレスに統合できます。

RIFOSのすべての個々のコンポーネントは、プロトコルのエコシステム内でインフラストラクチャサービスを提供したい人にとって潜在的な利点を最大限に引き出すように設計されています。

すべてのコンポーネントは、Bitcoin Networkが提供するセキュリティで保護されています。

そのプロトコルには、ネットワーク効果と規模の経済をトリガーするメカニズムが含まれます。

RIFOSで実行されているサービスのほとんどは、単一のトークン(RIF)を使用して消費されます。

RIFOSが現在取り組んでいる分野の一つは、Luminoプロジェクトの「支払い」です。 LuminoはRaidenとかなり似ています。なぜなら、トランザクションやスマートな契約の詳細を州のチャネルに送信するからです。 しかし、違いは、雷電はイーサリアムのために構築されている間、ルミノはRSKと拡張によってBitcoinで構築されていることです。 ライトニングネットワークとLuminoは競合他社として現れるかもしれませんが、現実は彼らがお互いを補完し、Bitcoinユーザーに可能な限り最高のサービスを提供するために協力していることです。

結論-分散型の拡張性

レイヤー2メカニックの実装により、暗号化通貨は毎秒数百から数千のトランザクションを達成することが可能になります。 スケーラビリティは、常に暗号空間における最大の問題の1つでした。 しかし、Lumino、ライトニングネットワーク、雷電、プラズマのようなプロジェクトは、我々は最終的に一度、すべての問題を解決し、本当の主流の採用を達成するための手段を持っていることを私たちに示しました。

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