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

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我们将研究智能合约平台的分散可扩展性,加密空间中的一些项目正在寻求解决这个困境,即闪电网络,雷顿,等离子和 Lumino。 可扩展性是区块链的关键解决方案。 如果加密货币要成为主流,那么它们必须像集中式替代品一样快-如果不是更快。 在本指南中,我们将探讨阻止加密货币处理速度更快的交易的主要问题。

分散式可扩展性问题的简史

区块链的可扩展性问题已经有很好的记录。 比特币和以太坊是世界上最受欢迎的两种加密货币,然而,前者每秒只能管理 3-7 笔交易,而以太坊每秒只能处理 15-20 笔交易。 与像 PayPal 和 Visa 这样的机构解决方案相比,这真的是糟糕的。 分散式加密货币在速度部门中滞后的原因是因为它们的设计方式。

妨碍可扩展性的设计问题

我们将研究两个主要问题:

在块中放置交易需要时间。

需要时间才能达成协商一致意见。

在块中放置交易所花费的时间

比特币和以太坊都遵循工作证明(POW)共识模式。 在 POW 模型中,有一些被称为矿工的参与者,他们使用他们的计算能力来解决密码难题。 如果他们成功地挖掘这些块,那么他们得到一个块奖励他们的麻烦。

所以假设 Alice 想向 Bob 发送 4 个 BTC,这个事务数据将与内存池中的其他未决事务一起排队。 成功挖掘区块的矿工从 mempool 中拿起待处理的交易,并将它们放在区块内。 一旦发生这种情况,交易就会完成,矿工收取一些交易费用为他们的服务。 这个系统的问题是,矿工成为这个整个操作的瓶颈。 因此,每当 mempool 的大小增加时,平均事务需要花费的时间大大增加。 另外,请记住,在比特币区块链中,块受 1 MB 块大小的限制。 换句话说,只有这么多的交易,他们可以放在他们的块。

好吧,那以太坊呢?

虽然区块没有比特币的 1 MB 大小限制,但它们受到 670 万个气体限制。 一个简单的以太坊交易可能导致大约 21000 气体。 然而,复杂的智能合约可能会花费更多。

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说到这一点,气体是处理特定交易或智能合约所需的计算能力量。 由于每个区块都有气体限制,矿工只能添加天然气需求加起来等于或小于区块的总气体限制的交易。

达成共识所需的时间

比特币和以太坊的区块链托管在点对点网络上。 这是比特币网络的节点分布:

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虽然这是以太坊的:

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网络的节点分布在广泛的区域,并具有相同的权限。 没有中央权力机构,也没有任何等级制度。 它是一个平面的拓扑。

然而,由于没有中央权力机构,分散的网络如何作出决定? 答案-共识机制。

一旦矿工成功地挖掘了一个区块,他们就需要在整个网络中传播它。 网络的绝大多数()必须批准该块的合法性。 不幸的是,这意味着随着越来越多的人进入网络,达成共识变得更加耗时。

第二层分散式可扩展性-智能合约平台比较

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所以,如果区块链的天生架构有缺陷,那么在区块链之上创建一个层是有意义的,这可以让我们采用方法来扩大交易。 我们今天将讨论的技术-闪电网络,雷顿,等离子和 Lumino 都是 2 层可扩展性解决方案的例子。 要了解这些解决方案的工作原理,您需要了解支付渠道的概念。

状态通道是参与者之间的双向通信渠道,使他们能够进行交互,这通常会发生在区块链外的区块链上。 这将做的是,它将成倍减少交易时间,因为您不再依赖像矿工这样的第三方来验证您的交易。

那么做一个离链状态通道的要求是什么?

区块链状态的一部分通过多签名或某种智能合约锁定,这是由一组参与者商定的。

参与者通过彼此签署交易互动,而不向矿工提交任何东西。

然后将整个事务集添加到区块链中(在 Lumino 和雷登中并不是所有交易都存储在区块链上)。

国家通道可以在一个点上被预先确定的参与者,根据 Slock.it 创始人斯蒂芬 Thaual。 它可以是:

时间流逝,例如。参与者可以同意打开状态频道并在 2 小时后关闭。

它可以基于完成的交易总额例如. 在价值 100 美元的交易发生后关闭链.

支付渠道是处理双方之间的支付和微额支付专门的状态渠道. 请记住,渠道上的所有互动都是区块链上可能发生的事情,但正在发生的事情。 虽然有许多不同类型的支付渠道,但到目前为止,最流行的支付渠道是散列的延时锁定合同或 HTLC。

HTLC 可以打开支付渠道,在预先约定的截止日期之前,资金可以在各方之间转账。 这些付款通过提交加密证明得到确认。

好吧,所以到现在为止,我们已经对这些解决方案背后的背景有了基本的了解。 现在让我们一个接一个地处理它们。

#1 闪电网络

闪电网络是一个脱链,HTLC 风格,微额支付系统,旨在使交易在区块链中更快地工作。 这是由 Joseph Poon 和 Tadge Dryja 在他们的白皮书中概念的,旨在解决区块大小限制和交易延迟问题。

让我们举一个假设的例子来了解它是如何工作的。 想象一下,爱丽丝必须通过鲍勃发送一些资金给查理。

爱丽丝打开一个通道鲍勃和鲍勃打开一个通道与查理。

假设爱丽丝宣布她想和查理互动。

查理声明一个随机数字并生成其 SHA256 散列并将其交给爱丽丝。 基本上,如果查理选择一个数字 A,那么他会给数字 H(A)的散列。

Alice 向 Bob 发送 0.1 BTC,条件是只有能够提交获得相同哈希所需数据的人才能检索付款。 对于 Bob 滥用资金,他需要拥有数据,也就是生成该散列所需的预映像。 基本上,鲍勃将不得不给他没有的 “A”。

鲍勃现在把资金交给查理使用相同的条件。 查理最终从鲍勃付款通过交给他在预图像 “A”

鲍勃最终从爱丽丝付款通过交给她 “A”

以下是整个过程如何工作的信息图表。

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闪电网络的好处如下:

快速付款:付款几乎是瞬间的。

不依赖于矿工:交易不需要矿工批准和验证才能完成。

小额支付友好:早期的小额支付在比特币区块链上非常不方便。 现在,他们是可能的感谢闪电网络。

多签名友好:只有当频道中的每个人都批准时,交易才会进行。

减少区块链负载:由于链中发生了这么多的交易,它大大降低了主链必须承担的负载。

减少等待时间:由于交易是在链外发生的,没有矿工干预,几乎没有等待时间。

它有助于扩展性,因为它会增加每秒发生的事务数量。

#2 雷电

雷登是以太坊的 2 层解决方案。 虽然它与 Lightning Network 非常相似,但它的不同之处在于,除了交易细节外,它的状态渠道也会传输智能合约细节。 妨碍以太坊交易的最大问题如下:

块间隔时间:在以太坊挖掘块需要 15 秒。

天然气价格:交易是否被包含在区块内,也与每笔交易的天然气价格直接相关。 通常情况下,矿工接受较高天然气价格的交易,并允许他们 “排队” 可以这么说,给予他们特别优先。

孤儿块:有时候,矿工们开采空块。 这些块也被称为 “孤儿块”。 即使是最好的采矿池目前也有 1—2% 的孤立区块率。

雷登将允许两个用户在他们之间进行任意多次交易,而无需与矿工或区块链进行交互。 它将像运行在以太坊主链顶部的网格类型结构一样结构:

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雷登网络的优势?

可用且简单的应用程序编程接口 (API)。

实现以太坊的可扩展性。

它可以用来发送任何 ERC20 令牌。

支持快速简单的汇款。

将减少负载上的以太坊区块链。

#3 等离子链

等离子体,以及闪电网络/雷登,将为以太坊架构引入一个全新的层面:

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等离子体是一系列在根链(主要以太坊区块链)顶部运行的合同。 如果人们想象的架构和结构,那么将主要的区块链和等离子区块链视为一棵树。 主要的区块链是根,而等离子链又名子区块链是分支。

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这大大降低了主链上的负载。 分支机构定期不断向主链发送报告。 事实上,您可以将根链视为最高法院,而所有分支视为从主要法院获得其权力的下属法院。

所有的分支链都可以发布自己的唯一令牌,它可以激励链验证器照顾链并确保它是无故障的。 每个分支都有自己独立的数据,当它确实需要向主链提交一些数据时,它不会转储它的所有内容,它只是将博客标题哈希提交到主链。

等离子体不仅节省了主链中的大量空间,而且还以指数方式提高了事务处理速度。 如果实施得当,这可能是有史以来对以太坊和加密货币进行的最具革命性的变化之一。

OmiseGo 是最有前途的以太坊项目之一,目前正在开发基于 Plasmaa 的产品,以实现快速和无缝的支付。

#4 夜光灯

在我们谈论 RIF Lumino 之前,让我们更好地了解 RSK 和 RIF。 Rootstock(RSK)是一个智能合约平台,通过侧链技术连接到比特币的区块链。 Rootstock 允许您创建与以太坊兼容的应用程序(Web3/Evm/Solidity 模型),同时仍然享受比特币区块链提供的安全性。 在其核心,Rootstock 是以下组合:

图尔完整的资源核算的确定性虚拟机(用于智能合约)与以太坊的 EVM 兼容。

基于强大联邦的双向挂钩比特币侧链(对于 BTC 计价的交易)。

SHA256D 合并挖掘共识协议(用于依赖于比特币矿工的共识安全),具有 30 秒的区块间隔。 (用于快速付款)。

如果你想了解更多关于 RSK 的信息,那么你可以在这里阅读我们的指南。

Rootstock 还将使用其技术堆栈 —— Rootstock 基础设施框架开放标准(RIFOS)来帮助在比特币之上建立健康的经济体系。 它将促进区块链技术的使用,让每个人都尽可能简单。 人们可以将 RIFOS 视为比特币区块链顶部的第三层,因为它是在比特币顶部存在的侧链(RSK)上构建的。

当涉及到 RIFOS 时,请记住以下功能:

只要产品与底层协议兼容,开发人员就可以将其无缝集成到 RIFOS 生态系统中。

RIFOS 的所有单独组件都旨在为那些希望在协议生态系统中提供基础设施服务的用户提供最大的潜在利益。

所有组件都受到比特币网络提供的安全保护。

其议定书将包括触发网络效应和规模经济的机制。

在 RIFOS 中运行的大多数服务将使用单个令牌 (RIF) 来消耗。

RIFOS 目前正在研究的领域之一是其 Lumino 项目的 “付款”。 Lumino 与雷登非常相似,因为它通过国家渠道发送交易和智能合约细节。 然而,不同的是,虽然雷登已经为以太坊建造,但 Lumino 已经建立了 RSK,并通过扩展,比特币。 闪电网络和 Lumino 可能会出现竞争对手,然而,现实是,它们相互补充,并共同努力为比特币用户提供最好的服务。

结论-分散式可扩展性

通过实施第 2 层机制,这将有可能为加密货币实现数百和数千次的交易每秒。 可扩展性一直是加密空间中最大的问题之一。 然而,诸如 Lumino、闪电网络、雷顿和等离子等项目向我们展示,我们终于有了一劳永逸地解决这个问题的手段,并实现真正的主流采用。

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