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Soluções de Dimensionamento da Camada-2 de Ethereum
A ideia central de escalabilidade da Camada-2 de Ethereum é construir uma rede de camada segunda com base na cadeia principal parapara ajudar a Camada 1 a compartilhar a pressão da rede para alcançar a melhoria geral da eficiência.
Com a explosão de aplicação ecológica de Ethereum, o volume de transação da rede Ethereum tem aumentado acentuadamente, e o preço de ETH também tem aumentado rapidamente devido ao desenvolvimento ecológico.
A prosperidade de DeFi trouxe congestionamento em Ethereum, e As frequentes transferências de ativos dos usuários para obter o máximo de liquidez e lucros de mineração continuam a aumentar as taxas de gás. Quando usuários comuns participam dessas aplicações, as transações se tornam lentas, a rede fica congestionada, as altas taxas de gás e o alto preço de ETH, uma chamada de contrato Defi comum pode chegar até a dezenas de centenas de dólares.
Sob esta circunstância, o dimensionamento de Ethereum não só é esperada, mas também a tendência geral. Somente aliviando este congestionamento do mecanismo e as altas taxas de manuseio, o desenvolvimento saudável da ecologia de Ethereum pode ser realizado.
Camada 1 a Camada 2
Basicamente, há duas maneiras de escalar uma cadeia de blocos:
Camada 1——Dimensionamento dentro da cadeia，para trabalhar na própria cadeia principal para melhorar a capacidade de transação.
Layer 2——Dimensionamento fora da cadeia, para mudar a forma como as pessoas usam a cadeia de blocos. Em outras palavras, em vez de colocar todas as interações na cadeia principal, algumas podem sair da cadeia para aliviar o congestionamento.
Sharding
Sharding é solução de dimensionamento de ETH 2.0 que vai ocorrer quando Ethereum muda seu mecanismo de consenso de partir de Prova de Trabalho (PoW) a Prova de Participação (PoS). isto é uma atualização complexa, maior, e é uma solução de Camada-1.
Sharding é uma técnica que pega grandes pedaços de trabalho computacional e os divide em pedaços menores chamados "shard"." Mas Sharding não acontecerá da noite para o dia, pois é apenas uma parte da maior atualização de Ethereum.
Como resultado, Camada 2 está no caminho certo, e mais são utilizados. O dimensionamento da Camada 2 é o termo geral do plano de dimensionamento fora de cadeia, que se refere a colocar parte do processo de cálculo na cadeia de blocos fora da cadeia e transmitir os resultados do cálculo. De volta à cadeia de blocos, de modo a alcançar a melhoria do poder computacional da cadeia de blocos. Em contraste, a dimensionamento da Camada 1 é melhorar o protocolo da cadeia de blocos para alcançar a dimensionamento. Enquanto a dimensionamento de Camada 2 não altera o protocolo da cadeia de blocos em si, o dimensionamento é obtido através a integração dos contratos inteligentes dentro de cadeia e os dados fora da cadeia.
A ideia central de escalabilidade da Camada-2 de Ethereum é construir uma rede de camada segunda com base na cadeia principal parapara ajudar a Camada 1 a compartilhar a pressão da rede para alcançar a melhoria geral da eficiência. A arquitectura atual de tecnologia de dimensionamento de Camada 2 de Ethereum principalmente inclui: State Channel, Sidechain, Plasma, ZK Rollup, Optimistic Rollup, Validium.
Os pontos chave do mecanismo de dimensionamento de Camada 2 são o desenho de contrato de Camada 1, o desenho de protocolo de Camada 2, e o desenho de interação de dados entre as cadeias, especialmente o desenho de processo de depósito e retirada de ativos.
Em geral, a cadeia de camada1 tem segurança e liquidez mais alta, e a camada 2 é uma cadeia nova que queria tirar segurança e liquidez da Camada 1.
Soluções de Dimensionamento de Camada-2 de Ethereum
A imagem mostra o desenvolvimento ecológico de Camada 2 de Ethereum em March de 2021. Pode se considerar que o desenvolvimento ecológico de Camada 2 de Ethereum está se tornando mais maduro e está ainda desenvolvendo vigorosamente. A pista de Camada 2 se tornou um foco de atenção. Entretanto, o desenvolvimento de cada tecnologia é um processo de progresso contínuo, não da noite para o dia. Desde o dimensionamento da cadeia lateral até o mecanismo Rollup, cada tecnologia se funde entre si e continua a evoluir e se desenvolver.
Sidechain (Cadeia Lateral)
A cadeia lateral é uma cadeia de blocos independente com seu próprio mecanismo de consenso independente. A segurança não depende de cadeia principal, e mecanismo de consenso mais eficiente, tais como DPOS e POA são assumidos geralmente. O foco da rota de tecnologia de cadeia lateral é o desenho do mecanismo entre cadeias.
O princípio básico do mecanismo entre cadeias é bloquear os ativos na cadeia principal e emitir ativos relacionados na cadeia lateral. Se quiser voltar para a cadeia principal, só precisa destruir os ativos na cadeia lateral e desbloquear os ativos relacionados na cadeia principal.
State Channel (Canal Estatal)
O canal estatal é que ambas partes da transação bloqueiam ativos na cadeia para criar um canal de pagamento e realizar transações fora da cadeia. Quando os usuários retiram ativos da cadeia principal, só precisa submeter a prova de múltiplas transações fora da cadeia ao contrato inteligente da cadeia principal para verificação. O canal estatal dilui as taxas de processamento de transações múltiplas, e é especialmente adequado para pequenos cenários de transações de múltiplas frequências
Plasma
No dia 11 de Agosto de 2017, Vitalik Buterin e Joseph Poon publicaram um papel intitulado "Plasma: Contrato Inteloigente Autônomo". Este artigo introduz uma tecnologia nova que pode melhorar a eficiência de processamento de Ethereum.
Como o canal estatal, Plasma é uma tecnologia para processar as transações fora da cadeia e precisa depender da tecnologia subjacent de Ethereum para garantir sua segurança. Mas o ponto de entrada de Plasma é diferente. Pode permitir que a criação duma cadeia de blocos "infantil" na cadeia principal Ethereum. Essas " cadeias infantis", por sua vez, também podem criar suas próprias "cadeias infantis", e assim por diante. Plasma é uma tecnologia que pode implementar uma cadeia lateral "desregulada". Em outras palavras, mesmo que todos os validadores da "cadeia Plasma" conspirem para cometer o mal, os ativos da cadeia Plasma são seguros e podem ser devolvidos à cadeia principal.
Rollup
O mecanismo Rollup se refere às transações altamente compactadas e as se enviam à cadeia principal. E verificar a autenticidade do pacote de transações através de prova de zero-conhecimento ou prova de fraude, que resolve o problema de indisponibilidade de dados de Plasma. O mecanismo Rollup implementa um modelo hierárquico onde os dados estão dentro da cadeia e as operações estão fora da cadeia, garantindo assim a maior segurança possível dos ativos.
O problema central do mecanismo Rollup é verificar a autenticidade das transações no pacote de transações compactadas. Para este problema, as soluções estão divididas principalmente em dois tipos: ZK Rollup baseado na prova de zero-conhecimento; Optimistic Rollup baseado na prova de fraude.
ZK Rollup
ZK Rollup que adota a prova de zero-conhecimento é enviar a prova de zero-conhecimento correspondente à transação ao mesmo tempo em que envia o pacote da transação, e o contrato inteligente verifica a autenticidade do pacote da transação através da prova de zero-conhecimento.
O processo geral é o seguinte:
- O usuário transfere e bloqueia ativos, e a árvore de estado de Camada 2 adiciona informações de conta e gera ativos correspondentes;;
- na rede Rollup, os usuários assinam e enviam as transações;
- O classificador coleta as transações,Comprime e embala em um pacote de transação, gera uma prova de zero-conhecimento e atualiza a árvore de estado de acordo com o pacote de transação;
- O sequenciador transmite o pacote de transações e a prova de conhecimento zero para a cadeia principal;
- O contrato inteligente verifica a autenticidade do pacote de transação através da prova de zero-conhecimento, atualiza o valor e executa a operação de transferência correspondente.
Optimistic Rollup
Optimistic Rollup usa método de "prova de fraude" de Plasma,ou seja, qualquer pessoa pode verificar e questionar os dados da cadeia de retorno. Uma vez encontrado um problema, os dados serão revertidos para garantir a segurança, mas este método tem um problema fatal é a existência do período de verificação. Normalmente, o período de verificação é de cerca de 2 semanas, o que significa que quando os usuários querem transferir dinheiro da Camada 2 para a Camada 1, precisam esperar cerca de duas semanas.
O Optimista Rollup utiliza uma cadeia lateral que corre paralelamente à cadeia principal de Ethereum. Após completar um lote de transações, Rollup irá propor um novo status para a rede principal. Por exemplo, combinaram e autenticaram a transação. Podem processar cerca de 300 chamadas de contrato inteligente por segundo ou cerca de 2.000 transferências básicas por segundo. Como é compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), qualquer coisa que faça em Ethereum também pode ser feito em Optimistic Rollup. Isto é uma solução para estender contratos inteligentes gerais e uma maneira fácil de migrar aplicações descentralizadas (Dapps) com um grau razoável de segurança.
Validium
Validium é uma solução de camada 2 que surgiu nos últimos anos.Usa a prova de zero-conhecimento, como ZK rollup. A diferença é que os dados de ativos de Validium são armazenados fora da cadeia, enquanto ZK rollup é armazenado dentro da cadeia. Isto significa que Validium tem segurança baixa e é adequado para Dapps, como jogos que requerem menos confiança de segurança.
Comparação de Soluções de Camada 2
| Pros | Cons | |
|---|---|---|
Sidechains (Cadeias Laterais) | Em comparação com as transações na cadeia Ethereum, é mais barata e escalável | A própria segurança da cadeia lateral e a segurança do processo entre cadeias: Uma vez a cadeia lateral falha, os ativos que se transferiu para a cadeia lateral são muito prováveis de serem perdidas |
State Channels (Canais Estatais) | Os custos de transação único são baratos; a privacidade de transação é garantida; e a segurança do fundo de participante é garantida | Experiência e usabilidade de usuário fracas; escalabilidade fraca do mecanismo de escalabilidade de rede, dificultar a realização de outras operações fora da transação em cadeia |
Plasma | Taxa de gás é fixa; pode garantir a segurança de ativos dos usuários no caso de falha da Camada 2 | Falta de flexibilidade, os dados de transação não são disponíveis |
ZK Rollups | Alto grau de descentralização e eficiência de verificação, velocidade mais rápida, rendimento e escalabilidade mais altos | O processo de gerar provas de zero-conhecimento é complexo e difícil, não apenas requer muitos cálculos, mas também o desenvolvimento de customização é difícil, e é difícil de realizar uma plataforma universal compatível com as aplicações existentes |
Optimistic Rollups | É mais fácil de implementar uma plataforma comum; compatível com os contratos inteligentes de EVM; reduzir a carga de trabalho dos desenvolvedores e diminuir consideravelmente a dificuldade de migração dos projetos | A eficiência de verificação é baixa, e a taxa de compressão de transação também é baixa, assim a capacidade de escalabilidade de função também é pior |
Validium | Usa prova de zero-conhecimento como ZK rollup, assim é mais eficiente e rápido | Os dados de ativos se armazenam fora da cadeia, segurança mais baixa |
A Classificação de Projetos de Soluções de Escalabilidade da Camada 2
O que são os projetos da Camada 2 na plataforma Trubit Pro?
Polygon (Previously Matic Network)
Polygon é uma plataforma de escalabilidade da Camada 2 que realiza as transações fora da cadeia rápidas, simples e seguras, não só as transações de pagamento, mas também os contratos inteligentes fora da cadeia generalizados. A missão de Polygon é usar uma solução de escalabilidade da Camada 2 para para promover as aplicações em escala larga usando descentralização, escalabilidade e segurança, e usar as cadeias laterais para computação fora da cadeia para conseguir isso, enquanto usa a estrutura Plasma e os verificadores de rede PdS descentralizados para garantir a segurança dos ativos.
Nome de Token: MATIC
Rede SKALE é uma rede elásitica de blockchain configurável de tolerância a falhas Bizantinas, de rendimento alto, de latência baixa. O cenário de aplicação inicial da rede será a cadeia lateral da cadeia de blocos Ethereum. Rede SKALE usa Prova de Uso. A Prova de Uso é um novo mecanismo de ativação integrado que requer que os usuários hipotequem tokens para ajudar a garantir e expandir o protocolo.
Nome de Token: SKL
Rede Celer é uma plataforma de escalabilidade da Camada 2 de elevada performance que tem como objetivo alcançar a visão grande detrazer a escala da Internet para a cadeia de blocos e ajudar a comercialização da cadeia de blocos através das inovações tecnológicas acima. Rede Celer tem criado um canal de conexão estatal generalizado de múltiplas pessoas de duas vias, que pode construir as aplicações de blockchain rápidas, fáceis de usar, de custo baixo e seguras na escala de Internet através de tecnologia de escalabilidade fora da cadeia e economias de encriptação de incentivo
Nome de Token: CELR
Loopring é um protocolo de transação multilateral aberto entre tokens com base em ERC20 e em contratos inteligentes. Através desse protocolo, é possível de estabelecer uma aplicação de troca descentralizada que não requer custódia de ativos e congelamento de fundos. Adotando tecnologia descentralizada, fornecendo um modelo de troca de fichas de risco zero, e permitindo que múltiplas trocas conduzam a compensação e liquidação fora da cadeia e na cadeia da mesma ordem através da concorrência. O contrato inteligente e a prova de zero-conhecimento do protocolo Loopring permitem o uso da estrutura ZK Rollup para construir um DEX de alto desempenho.
Nome de Token: LRC
ZKSwap é um novo conjunto de protocolos de intercâmbio baseado na tecnologia ZK Rollup. Os tokens em Ethereum são transferidos para a Camada 2 através da tecnologia ZK Rollup. Com base na prova de zero-conhecimento gerada continuamente, garante a consistência do estado da Camada 1 e Camada 2, permitindo assim que todas as trocas ocorram na Camada 2, o resgate em tempo real com custo zero de gás pode ser alcançado, e tem escalabilidade ilimitada. ZKSwap permite que os usuários se livrem das limitações do TPS de Ethereum e do tempo de confirmação do bloco, dando ao DEX uma experiência semelhante à CEX (troca centralizada), e ao mesmo tempo controlar sua própria segurança financeira em tempo real.
Nome de Token: ZKS
Perspectivas Futuras de Dimensionamento da Camada 2 de Ethereum
Atualmente, a tecnologia de escalabilidade da Camada 2 da rede Ethereum está em um período de desenvolvimento rápido, e as soluções estão florescendo. Cada solução tem suas próprias vantagens e também tem recebido apoio de projetos e comunidades relacionadas que correspondem a suas próprias características.
A escalabilidade de Camada 2 é inseparável de carteiras de criptomoedas, navegadores de blockchain e sites de cotação de mercado para apoiar e acompanhar os projetos correspondentes para proporcionar uma melhor experiência ao usuário. A escalabilidade de Camada 2 reduzirá os custos operacionais na cadeia e promoverá a inovação de projetos de cadeias de blocos, dando assim origem a aplicações de cadeias de blocos mais profundas em campos como jogos, DeFi, e mundos virtuais.
Esperamos que, nos próximos tempos, vejamos o surgimento de mais projetos de Camada 2. Certamente, também esperamos que o plano de escalabilidade de Camada 2 alcance um desenvolvimento mais abrangente.
Referência
- ALEXANDER SKIDANOV: Overview of Layer 2 approaches: Plasma, State Channels, Side Chains, Roll Ups
- Ali Atiia: Layer-2 for Beginners
- Ivan: Comparing Layer-2 Ethereum Scaling Solutions
- Messari: An overview of the progress and advantages and disadvantages of various Ethereum Layer Scaling solutions
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