Quebre o "triângulo impossível": visão geral das soluções da camada 2

【TL; DR】

• 1.O relacionamento entre a camada 1 e a camada 2 pode ser aproximadamente análogo ao banco central e outros bancos comerciais.
• 2.As soluções da camada 2 são amplamente consideradas o futuro das grandes cadeias públicas, especialmente Ethereum.
• 3.Cada cadeia lateral é um blockchain independente que possui sua própria camada básica e mecanismo de consenso e pode transferir ativos com segurança com a cadeia principal por meio de uma ponte entre cadeias.
• 4.O plasma também é uma cadeia lateral especial. Ele calcula os valores de hash dos blocos que contêm negociações e carrega os valores de hash desses blocos na cadeia principal por meio de contratos inteligentes.
• 5.Rollups têm muitos recursos excelentes. Portanto, ele se destaca entre várias soluções de camada 2 e se tornou um novo favorito no mercado hoje.
• 6.Rollup define os dados originais na cadeia, principalmente nas direções ZK-rollup e Optimistic-rollup.

No artigo anterior “ Essentials for Crypto Newbie: What Is Layer 0, Layer 1 and Layer 2? ” e “ Crack The “Impossible Triangle”: Overview of Layer 1 Solutions , apresentamos as seis camadas dos sistemas blockchain, o tópico de dimensionamento amplamente discutido: Camada 0/1/2 e as soluções significativas da camada 1 na história. No artigo, continuaremos com uma breve visão geral das soluções de camada 2 do blockchain.

A camada 2 corresponde à camada de contrato e à camada de aplicação nas seis camadas do blockchain. No campo de dimensionamento, a camada 2, também conhecida como dimensionamento fora da cadeia, refere-se às soluções de desempenho para dimensionamento fora da cadeia principal. De um modo geral, a camada 2 visa mover o processo de cálculo para baixo na cadeia. Em comparação com as soluções da camada 1 com muitas restrições, as soluções da camada 2 são amplamente consideradas o futuro das grandes cadeias públicas, especialmente Ethereum.

A relação entre a camada 1 e a camada 2 pode ser aproximadamente comparada com o banco central e outros bancos comerciais. Se todas as transações precisarem ser confirmadas no banco central, o sistema do banco central ficará absolutamente sobrecarregado e até mesmo congestionado. Se outros bancos comerciais puderem ser configurados para ajudar a processar certas confirmações de transações, o banco central só precisa conduzir a liquidação final das transações, o que pode aliviar a carga operacional do banco central. Sob esse relacionamento, as soluções da camada 1 são semelhantes a melhorar o banco central, adquirir novo hardware e melhorar seu próprio poder de computação. As soluções da camada 2 referem-se ao método de estabelecer um sistema bancário comercial que possa operar com eficiência.

As soluções comuns da camada 2 compreendem Side Chain, Plasma, State Channels, Rollup, etc.

01/ Canais Estaduais
Os canais de estado são soluções de camada 2 muito antigas.
Sabemos que toda a rede Ethereum é uma máquina de estado baseada em transações, que é composta pelos estados de muitas contas. Cada vez que uma negociação no bloco é utada, a máquina de estado será modificada para o último estado. Enquanto isso, como cada nó de toda a rede Ethereum precisa ser atualizado para o estado mais recente, a capacidade de processamento da cadeia principal do Ethereum é relativamente fraca.

No modelo acima, cada operação precisa alterar a máquina de estado para gerar um novo estado. A ideia dos canais estatais é transferir o processo de manutenção da máquina estatal para fora da cadeia. Os State Channels são na verdade nós da rede, que constituem canais de conexão direta entre diferentes usuários ou entre usuários e serviços. Especificamente, a Lighting Network of Bitcoin e a Raiden Network of Ethereum são as aplicações específicas da tecnologia de canal estatal.

Dentre eles, a Rede de Iluminação do Bitcoin também pode ser chamada de “canal de pagamento”. Presume-se que um grande número de negócios (ou “micro negócios”) ocorrerá com frequência entre as partes comerciais. Se cada microcomércio precisar ser registrado e colocado em cadeia, isso trará ônus de processamento. Se essas micronegociações forem processadas por meio do canal de pagamento, os processos intermediários forem armazenados fora da cadeia e apenas os resultados finais da negociação forem enviados à rede principal, então o fardo da rede principal pode ser bastante aliviado.

Portanto, os canais estaduais não exigem alto poder de computação da rede principal e podem comprimir o comércio e melhorar a eficiência em alguns cenários práticos.

02/ Corrente Lateral
A rigor, a cadeia lateral não é uma solução real, mas um relacionamento entre cadeias, ou seja, o relacionamento correspondente entre a cadeia principal e a cadeia lateral. Tome a cadeia lateral Ethereum como exemplo. Cada side chain do Ethereum é um blockchain independente, com sua própria camada básica e mecanismo de consenso, e alguns deles têm suas próprias provas nativas. No entanto, a cadeia lateral precisa ser compatível com Ethereum e pode transferir ativos com segurança com a cadeia principal por meio de uma ponte cruzada.

Por exemplo, Polygon e Skale são as cadeias laterais do Ethereum, e o BSC, que suporta EVM (máquina virtual Ethereum) e pode se conectar às cadeias públicas do Ethereum, também pode ser considerado as cadeias públicas no sentido amplo do Ethereum. Veja o Polígono, por exemplo. A taxa de taxa de gás da rede Polygon é bastante baixa e a taxa de manuseio de cada negociação é inferior a $ 0,0001. Enquanto isso, o TPS do Polygon pode chegar a mais de 7.000, e a negociação pode ser confirmada em poucos segundos. Além disso, o Ethereum também possui algumas cadeias laterais dedicadas a alguns aplicativos. Por exemplo, Ronin é uma cadeia lateral de alto desempenho especialmente definida para jogos on-chain, como Axie Infinity.

Por um lado, porque as cadeias laterais são blockchains independentes e até possuem seus próprios tokens básicos, o que torna a cadeia principal e a cadeia lateral em uma delicada relação de “complementação” e “competição”. Por outro lado, como a segurança da corrente lateral depende apenas de seu próprio design de mecanismo e não tem nada a ver com a própria corrente principal, ela não pode obter nenhuma garantia da corrente principal, o que torna a corrente lateral uma solução incompleta.

03/Plasma
Na verdade, o plasma é uma cadeia lateral especial, mas como pode pegar emprestado o bloco da cadeia principal, é melhor do que a cadeia lateral geral em segurança. A tecnologia Plasma foi proposta por Joseph Poon e Vitalik Buterin em um artigo intitulado Plasma: Scalable Autonomous Smart Contract em 2017. Quando foi proposta, as pessoas depositaram grandes esperanças na tecnologia Plasma e até pensaram que o Plasma deveria melhorar a capacidade de processamento do Ethereum ao mesmo nível da Visa.

Em comparação com a cadeia lateral operando independentemente da cadeia principal, que retorna apenas resultados comerciais e é vulnerável a ataques. Na verdade, o Plasma calcula os valores de hash dos blocos contendo negociações e carrega os valores de hash desses blocos para a cadeia principal da Ethereum por meio de contratos inteligentes. Por um lado, como apenas o valor de hash desses blocos é carregado, a quantidade de dados realmente colocada na cadeia é muito pequena. Por outro lado, devido à existência de registros contínuos de valores de hash, os usuários podem “desafiar” quando suspeitarem que os negócios foram adulterados, para verificar a autenticidade dos negócios. Portanto, este sistema tem boa segurança. Ao utilizá-lo, os usuários precisam bloquear o ativo no contrato da cadeia raiz correspondente e enviar as respectivas comprovações ao verificador. Quando um participante não fornecer a prova, o bloqueio do Plasma não será confirmado e outros usuários podem sair da cadeia com segurança para proteger a segurança dos ativos.
No entanto, durante a operação do Plasma, cada subcadeia possui seu próprio mecanismo para verificar o bloqueio e realizar uma prova antifalsificação. Se todos os usuários tentarem sair ao mesmo tempo, todos os estados válidos serão submetidos à verificação, o que também causará congestionamento na rede. Isso também é conhecido como o chamado problema de “saída de lote”. Enquanto isso, o Plasma só pode negociar ativos e não oferece suporte flexível a contratos inteligentes, o que também limita o escopo do Plasma como uma solução.

04/Acumulação
O Rollup tem muitas semelhanças com a tecnologia de canal de estado, mas em comparação com os canais de estado, o Rollup, aprimorado na tecnologia de Plasma, é mais poderoso e flexível. Devido a muitos recursos excelentes, o Rollup, que nasceu em 2019, se destaca entre várias soluções de camada 2 e se tornou um novo favorito no mercado atual.
O Plasma define os dados de negociação originais fora da cadeia, enquanto o Rollup coloca os dados originais na cadeia. Especificamente, ele resume um lote de informações de negociação nos dados de recuperação de uma negociação e, em seguida, empacota-o periodicamente em blocos e os envia à camada 1 para concluir o registro. Atualmente, a tecnologia Rollup deu origem a duas direções principais - ZK-rollup e Optimistic-rollup.

O ZK-rollup combina a tecnologia Zero Knowledge Proof para carregar os dados originais da transação para a cadeia e usa Zero Knowledge Proof para verificar automaticamente a eficácia das negociações. No entanto, todos os dados de negociação precisam ser comprovados, o que leva a uma enorme sobrecarga computacional e baixo desempenho do ZK-rollup.
O Optimistic-Rollup usa tecnologia à prova de fraude. Como o nome sugere, o conceito dessa tecnologia é mais “otimista”. Após a confirmação dos dados originais da negociação, assume-se “otimista” que todas as negociações são válidas e não comprovará todas as informações, mas apenas encontrará negociações inválidas por meio do Fraud Proof e “punirá” o verificador de negociação correspondente.

Conclusão
Atualmente, o slicing + Rollup é considerado a solução ideal para o escalonamento do Ethereum. Talvez em um futuro próximo, a disputa pelo dimensionamento que dura há vários anos chegue ao fim. Naquela época, blockchains incluindo Ethereum podem finalmente romper o gargalo de desempenho e obter um novo valor. Vamos todos aproveitar as perspectivas mais brilhantes.


Autor: Ashley. H, pesquisador da Gate.io.
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