Tầm nhìn tương lai của blockchain là đạt được sự phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng. Nhưng thường chỉ có thể đạt được hai trong số ba yếu tố này, điều này được gọi là vấn đề tam giác không thể thực hiện của blockchain. Trong nhiều năm qua, mọi người đã tìm kiếm cách để cải thiện khả năng xử lý và tốc độ giao dịch của blockchain trong khi đảm bảo sự phi tập trung và an toàn, tức là giải quyết vấn đề mở rộng.
Đặc điểm của sự phi tập trung, an ninh và khả năng mở rộng của blockchain được định nghĩa như sau:
Phi tập trung: bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào việc sản xuất và xác minh hệ thống blockchain, số lượng nút càng nhiều, mức độ phi tập trung càng cao.
An toàn: Chi phí để có được quyền kiểm soát hệ thống blockchain càng cao, thì độ an toàn càng cao, chuỗi có thể chống lại tỷ lệ lớn hơn các cuộc tấn công của người tham gia.
Khả năng mở rộng: khả năng của blockchain trong việc xử lý một lượng lớn giao dịch.
Phân tách lớn đầu tiên của mạng Bitcoin xuất phát từ vấn đề mở rộng. Khi số lượng người dùng và khối lượng giao dịch tăng lên, mạng Bitcoin với giới hạn mỗi khối là 1MB bắt đầu phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn. Kể từ năm 2015, cộng đồng Bitcoin đã có sự bất đồng về vấn đề mở rộng, một bên ủng hộ việc mở rộng khối, trong khi bên kia cho rằng nên sử dụng giải pháp Segwit để tối ưu hóa cấu trúc chuỗi chính. Vào ngày 1 tháng 8 năm 2017, bên ủng hộ việc mở rộng khối đã tự phát triển hệ thống khách hàng lên đến 8MB, dẫn đến phân tách lớn đầu tiên trong lịch sử Bitcoin, đồng thời cũng đã tạo ra đồng tiền mới BCH.
Mạng Ethereum cũng chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để đảm bảo sự an toàn và phi tập trung của mạng. Mặc dù Ethereum không giới hạn khối lượng giao dịch như Bitcoin bằng cách hạn chế kích thước khối, mà thực chất là đặt giới hạn cho phí nhiên liệu có thể chứa trong một khối, nhưng mục đích đều là để đạt được Đồng thuận Không Tin cậy và đảm bảo sự phân bố rộng rãi của các nút.
Từ CryptoKitties năm 2017, mùa hè DeFi, đến sự xuất hiện sau này của GameFi và NFT, nhu cầu về thông lượng trên thị trường ngày càng tăng, nhưng ngay cả Ethereum có khả năng Turing hoàn chỉnh cũng chỉ có thể xử lý từ 15 đến 45 giao dịch mỗi giây (TPS). Điều này dẫn đến chi phí giao dịch ngày càng tăng, thời gian thanh toán kéo dài, hầu hết các Dapps khó có thể chịu đựng chi phí hoạt động, toàn bộ mạng trở nên chậm và đắt đỏ đối với người dùng, vấn đề mở rộng blockchain cần được giải quyết gấp. Giải pháp mở rộng lý tưởng là: không hy sinh độ phi tập trung và an ninh, mà vẫn có thể nâng cao tốc độ giao dịch và thông lượng của mạng blockchain càng nhiều càng tốt.
2. Các loại kế hoạch mở rộng
Chúng tôi phân loại các phương án mở rộng thành hai loại lớn: mở rộng trên chuỗi và mở rộng off-chain, dựa trên tiêu chí "có thay đổi một lớp mạng chính hay không".
2.1 Mở rộng trên chuỗi
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp đạt hiệu ứng mở rộng bằng cách thay đổi một lớp giao thức mạng chính, giải pháp chính hiện nay là phân đoạn.
Mở rộng chuỗi có nhiều giải pháp, bài viết này không trình bày chi tiết, chỉ liệt kê ngắn gọn hai loại:
Giải pháp một là mở rộng không gian khối, tăng số lượng giao dịch được đóng gói trong mỗi khối, nhưng điều này sẽ làm tăng yêu cầu về thiết bị của các nút hiệu suất cao, tăng ngưỡng tham gia của các nút, giảm mức độ "phi tập trung".
Giải pháp thứ hai là phân mảnh, chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, mỗi phần sẽ do các nút khác nhau phụ trách ghi chép khác nhau, tính toán song song có thể xử lý nhiều giao dịch cùng lúc; điều này có thể giảm áp lực tính toán của các nút và ngưỡng tham gia, tăng tốc độ xử lý giao dịch và mức độ phi tập trung; nhưng có nghĩa là sức mạnh tính toán toàn mạng sẽ bị phân tán, điều này sẽ làm giảm "an toàn" của toàn bộ mạng.
Thay đổi mã của giao thức mạng chính ở một lớp có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực khó lường, vì bất kỳ lỗ hổng bảo mật nhỏ nào ở tầng dưới đều có thể đe dọa nghiêm trọng đến tính an toàn của toàn bộ mạng, mạng có thể buộc phải phân tách hoặc ngừng nâng cấp sửa chữa.
2.2 off-chain mở rộng
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính một lớp hiện tại.
Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:
Layer2: Kênh trạng thái, Plasma, Rollups ( Rollups lạc quan và Rollups ZK )
Khác: Sidechains, Validium
3. Giải pháp mở rộng off-chain
3.1 Kênh trạng thái
3.1.1 Tóm tắt
Kênh trạng thái quy định rằng người dùng chỉ cần tương tác với mạng chính khi mở, đóng hoặc giải quyết tranh chấp, và thực hiện các tương tác giữa người dùng ở chế độ off-chain, nhằm giảm thời gian và chi phí giao dịch của người dùng, đồng thời thực hiện số lần giao dịch không bị hạn chế.
Kênh trạng thái là một giao thức P2P đơn giản, phù hợp cho "các ứng dụng dựa trên lượt", chẳng hạn như trò chơi cờ vua hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi một hợp đồng thông minh đa ký hoạt động trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác minh cập nhật trạng thái và phân xử tranh chấp giữa các bên tham gia. Sau khi các bên tham gia triển khai hợp đồng trên mạng blockchain, họ gửi tiền và khóa lại, sau khi cả hai bên ký xác nhận, kênh chính thức được mở. Kênh cho phép các bên tham gia thực hiện giao dịch miễn phí không giới hạn số lần ngoài chuỗi ( miễn là giá trị chuyển nhượng ròng không vượt quá tổng số token đã gửi vào ). Các bên tham gia lần lượt gửi cập nhật trạng thái cho nhau, chờ đợi bên kia ký xác nhận. Khi bên kia ký xác nhận, cập nhật trạng thái này được coi là hoàn tất. Thông thường, các cập nhật trạng thái được cả hai bên đồng ý sẽ không được tải lên mạng chính, chỉ khi có tranh chấp hoặc khi đóng kênh, mới phụ thuộc vào mạng chính để xác nhận. Khi cần đóng kênh, bất kỳ bên nào cũng có thể đưa ra yêu cầu giao dịch trên mạng chính, nếu yêu cầu rút tiền nhận được sự đồng thuận ký tên của tất cả mọi người, thì sẽ được thực hiện ngay lập tức trên chuỗi, tức là hợp đồng thông minh sẽ phân phát số tiền còn lại đã khóa dựa trên số dư của mỗi bên tham gia theo trạng thái cuối cùng của kênh; nếu các bên tham gia khác không ký xác nhận, thì tất cả mọi người sẽ phải chờ đợi "thời gian thách thức" kết thúc mới có thể nhận được số tiền còn lại.
Tóm lại, giải pháp kênh trạng thái có thể giảm đáng kể khối lượng tính toán trên mạng chính, nâng cao tốc độ giao dịch, giảm chi phí giao dịch.
3.1.2 Thời gian
2015/02, Joseph Poon và Thaddeus Dryja phát hành dự thảo trắng về mạng lưới ánh sáng.
Tháng 11 năm 2015, Jeff Coleman lần đầu tiên hệ thống hóa khái niệm Kênh Trạng thái, đưa ra rằng Kênh Thanh toán của Bitcoin là một trường hợp con trong khái niệm Kênh Trạng thái.
2016/01, Joseph Poon và Thaddeus Dryja chính thức công bố tài liệu trắng "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" đề xuất giải pháp mở rộng cho mạng lưới Bitcoin, Payment Channel ( kênh thanh toán ), giải pháp này chỉ được sử dụng để xử lý các giao dịch thanh toán trên mạng lưới Bitcoin.
Tháng 11 năm 2017, quy chuẩn thiết kế State Channel đầu tiên dựa trên khung Payment Channel, Sprites, đã được đề xuất.
2018/06, Counterfactual đã đưa ra một thiết kế Kênh Trạng Thái Tổng Quát chi tiết, đây là thiết kế đầu tiên hoàn toàn liên quan đến kênh trạng thái.
2018/10, bài viết Generalised State Channel Networks đưa ra khái niệm về State Channel Networks và Virtual Channels.
2019/02, khái niệm kênh trạng thái được mở rộng đến N-Party Channels, Nitro là giao thức đầu tiên được xây dựng dựa trên ý tưởng này.
2019/10, Pisa để giải quyết vấn đề tất cả các người tham gia cần phải trực tuyến liên tục, đã mở rộng khái niệm Watchtowers.
2020/03, Hydra đã đề xuất Kênh Isomorphic Nhanh.
3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật
Quy trình làm việc trên chuỗi truyền thống: Alice và Bob tương tác với hợp đồng thông minh được triển khai trên mạng chính, người dùng thay đổi trạng thái của hợp đồng thông minh bằng cách gửi giao dịch lên chuỗi. Nhược điểm là sẽ gây ra vấn đề về thời gian và chi phí.
Đa số quy trình làm việc chung mà các giao thức kênh trạng thái tuân theo:
Alice và Bob thông qua việc gửi tiền từ EOA cá nhân vào địa chỉ hợp đồng trên chuỗi, những khoản tiền này được khóa trong hợp đồng cho đến khi kênh đóng lại mới trả về cho người dùng; sau khi cả hai xác nhận chữ ký, kênh trạng thái giữa họ chính thức được mở.
Alice và Bob có thể thực hiện giao dịch không giới hạn số lần trên off-chain thông qua kênh này, các bên tham gia giao tiếp với nhau qua các tin nhắn chữ ký mã hóa. Cả hai người dùng đều cần ký xác nhận cho mỗi giao dịch để ngăn chặn hành vi tiêu cực như chi tiêu gấp đôi. Thông qua những tin nhắn này, họ đề xuất cập nhật trạng thái tài khoản của mình và chấp nhận các cập nhật trạng thái do đối phương đưa ra.
Nếu Alice muốn đóng kênh kết thúc giao dịch với Bob, Alice cần gửi trạng thái cuối cùng của tài khoản mình cho hợp đồng. Nếu Bob ký duyệt, hợp đồng sẽ giải phóng các quỹ bị khóa trở về cho người dùng tương ứng theo trạng thái cuối cùng. Nếu Bob không phản hồi ký duyệt, hợp đồng sẽ giải phóng các quỹ bị khóa trở về cho người dùng tương ứng sau khi kết thúc thời gian thách thức.
Quy trình làm việc của kênh trạng thái trong trường hợp bi quan: Ban đầu, hai người tham gia gửi tiền, sau đó bắt đầu trao đổi cập nhật trạng thái. Giả sử vào một thời điểm nào đó, Bob không phản hồi chữ ký cập nhật trạng thái mà Alice gửi trong lượt của mình, lúc này, Alice có thể khởi xướng một thách thức bằng cách gửi trạng thái hợp lệ cuối cùng của mình đến hợp đồng, trạng thái hợp lệ này cũng chứa chữ ký trước đó của Bob, từ đó chứng minh rằng giao dịch cuối cùng đã nhận được sự chấp thuận của Bob, và trạng thái cuối cùng đã nhận được sự xác nhận của Bob. Sau đó, hợp đồng cho phép Bob phản hồi trong một khoảng thời gian bằng cách nộp trạng thái tiếp theo cho hợp đồng; nếu Bob phản hồi, thì hai người có thể tiếp tục giao dịch trong kênh trạng thái; nếu Bob không phản hồi trong khoảng thời gian đó, thì hợp đồng tự động đóng kênh trạng thái và trả lại tiền cho Alice.
3.1.4 Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Tính tức thời: Giao dịch gần như hoàn thành ngay lập tức
Tốc độ thông lượng cao: Về lý thuyết có thể mở rộng vô hạn
Chi phí thấp: giao dịch off-chain hầu như không có chi phí
Tính riêng tư: chỉ cần tương tác trên chuỗi khi mở và đóng kênh.
Nhược điểm:
Hiệu quả sử dụng vốn thấp: cần phải khóa vốn
Yêu cầu trực tuyến: Người tham gia cần duy trì trực tuyến
Ứng dụng hạn chế: Thích hợp hơn cho sự tương tác thường xuyên giữa những người tham gia cố định.
Sự phức tạp của việc đóng kênh và giải quyết tranh chấp
Vấn đề thanh khoản mạng lưới kênh
3.1.5 Ứng dụng
Mạng lưới ánh sáng Bitcoin:
Tổng quan: Mạng lưới Lightning là kênh thanh toán nhỏ trên mạng Bitcoin, quá trình phát triển công nghệ tổng thể của nó trải qua: kênh thanh toán một chiều được xây dựng bằng chữ ký đa bên 2/2, sau khi thêm RSMC có thể xây dựng kênh thanh toán hai chiều, và sau khi thêm HTLC có thể kết nối kênh thanh toán mở rộng cho nhiều người thanh toán, cuối cùng xây dựng mạng lưới thanh toán tức là mạng lưới Lightning. Thông qua kênh thanh toán nhỏ off-chain, sau đó nhờ vào trung gian tạo thành mạng lưới giao dịch, có thể giải quyết vấn đề mở rộng mạng Bitcoin. Việc sử dụng tổng thể của mạng lưới Lightning tuân theo quy trình "Gửi tiền ( thiết lập kênh ) → Giao dịch mạng lưới Lightning ( cập nhật trạng thái kênh ) → Hoàn tiền/Thanh toán ( kết thúc kênh )"; Về lý thuyết, mạng lưới Lightning có thể xử lý một triệu giao dịch mỗi giây.
Thời gian:
Tháng 2 năm 2015, Joseph Poon và Thaddeus Dryja đã phát hành bản nháp whitepaper về mạng Lightning.
Phiên bản chính thức của sách trắng được phát hành vào tháng 1 năm 2016 và thành lập Lightning Labs
Ngày 15 tháng 3 năm 2018, Lightning Labs phát hành phiên bản chính thức đầu tiên của mạng lưới Lightning, phiên bản LND 0.4.
Đầu năm 2021, dung lượng công cộng của mạng Lightning (TVL) chỉ khoảng 40 triệu đô la, chỉ có khoảng 100.000 người dùng.
Tháng 6 năm 2021, El Salvador thông báo chấp nhận Bitcoin là tiền tệ hợp pháp, tháng 9 phát hành ví Chivo dựa trên mạng lưới Lightning.
Năm 2022, Cash App và 26 nền tảng giao dịch tiền điện tử bao gồm OKX, Kraken, Bitfinex đã thông báo hỗ trợ mạng lưới Lightning.
Tháng 10 năm 2022, Lightning Labs phát hành giao thức mới Taro protocol( phiên bản alpha) dựa trên Taproot, hiện đang được thử nghiệm trên mạng thử nghiệm.
Ngày 23 tháng 11 năm 2022, mạng Lightning có tổng cộng 76,236 kênh thanh toán, tổng vốn kênh là 5049 $BTC($81.8M)
Phát triển sinh thái:
Hệ sinh thái mạng lưới BTC Lightning từ dưới lên trên lần lượt là: mạng lưới BTC cơ sở---hạ tầng cốt lõi---các Dapps khác nhau.
Cơ sở hạ tầng cốt lõi bao gồm:
Giải pháp mạng Lightning: Cá nhân và doanh nghiệp có thể chạy các chương trình phần mềm kết nối với mạng Lightning, trong đó chiếm thị phần lớn nhất là Lightning Labs của Lightning Labs.
Nút và dịch vụ thanh khoản: Vì người dùng tự chạy nút của riêng mình khá phức tạp, cần cung cấp giao diện thân thiện với người dùng để giúp quản lý kênh thanh toán chớp nhoáng.
Trên cơ sở hạ tầng cốt lõi là các dịch vụ thanh toán và tài chính khác nhau cũng như các ứng dụng, chẳng hạn như Strike được xây dựng trên giải pháp LND cho phép người dùng mua bán BTC, sử dụng BTC để thưởng cho các nhà sáng tạo trên Twitter và cho phép các thương gia Shopify chấp nhận BTC.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
Giải thích chi tiết về các giải pháp mở rộng off-chain: Từ State Channels đến các giải pháp Layer2
Phân tích sâu về độ sâu mở rộng off-chain
1. Sự cần thiết của việc mở rộng
Tầm nhìn tương lai của blockchain là đạt được sự phi tập trung, an toàn và khả năng mở rộng. Nhưng thường chỉ có thể đạt được hai trong số ba yếu tố này, điều này được gọi là vấn đề tam giác không thể thực hiện của blockchain. Trong nhiều năm qua, mọi người đã tìm kiếm cách để cải thiện khả năng xử lý và tốc độ giao dịch của blockchain trong khi đảm bảo sự phi tập trung và an toàn, tức là giải quyết vấn đề mở rộng.
Đặc điểm của sự phi tập trung, an ninh và khả năng mở rộng của blockchain được định nghĩa như sau:
Phi tập trung: bất kỳ ai cũng có thể trở thành nút tham gia vào việc sản xuất và xác minh hệ thống blockchain, số lượng nút càng nhiều, mức độ phi tập trung càng cao.
An toàn: Chi phí để có được quyền kiểm soát hệ thống blockchain càng cao, thì độ an toàn càng cao, chuỗi có thể chống lại tỷ lệ lớn hơn các cuộc tấn công của người tham gia.
Khả năng mở rộng: khả năng của blockchain trong việc xử lý một lượng lớn giao dịch.
Phân tách lớn đầu tiên của mạng Bitcoin xuất phát từ vấn đề mở rộng. Khi số lượng người dùng và khối lượng giao dịch tăng lên, mạng Bitcoin với giới hạn mỗi khối là 1MB bắt đầu phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn. Kể từ năm 2015, cộng đồng Bitcoin đã có sự bất đồng về vấn đề mở rộng, một bên ủng hộ việc mở rộng khối, trong khi bên kia cho rằng nên sử dụng giải pháp Segwit để tối ưu hóa cấu trúc chuỗi chính. Vào ngày 1 tháng 8 năm 2017, bên ủng hộ việc mở rộng khối đã tự phát triển hệ thống khách hàng lên đến 8MB, dẫn đến phân tách lớn đầu tiên trong lịch sử Bitcoin, đồng thời cũng đã tạo ra đồng tiền mới BCH.
Mạng Ethereum cũng chọn hy sinh một phần khả năng mở rộng để đảm bảo sự an toàn và phi tập trung của mạng. Mặc dù Ethereum không giới hạn khối lượng giao dịch như Bitcoin bằng cách hạn chế kích thước khối, mà thực chất là đặt giới hạn cho phí nhiên liệu có thể chứa trong một khối, nhưng mục đích đều là để đạt được Đồng thuận Không Tin cậy và đảm bảo sự phân bố rộng rãi của các nút.
Từ CryptoKitties năm 2017, mùa hè DeFi, đến sự xuất hiện sau này của GameFi và NFT, nhu cầu về thông lượng trên thị trường ngày càng tăng, nhưng ngay cả Ethereum có khả năng Turing hoàn chỉnh cũng chỉ có thể xử lý từ 15 đến 45 giao dịch mỗi giây (TPS). Điều này dẫn đến chi phí giao dịch ngày càng tăng, thời gian thanh toán kéo dài, hầu hết các Dapps khó có thể chịu đựng chi phí hoạt động, toàn bộ mạng trở nên chậm và đắt đỏ đối với người dùng, vấn đề mở rộng blockchain cần được giải quyết gấp. Giải pháp mở rộng lý tưởng là: không hy sinh độ phi tập trung và an ninh, mà vẫn có thể nâng cao tốc độ giao dịch và thông lượng của mạng blockchain càng nhiều càng tốt.
2. Các loại kế hoạch mở rộng
Chúng tôi phân loại các phương án mở rộng thành hai loại lớn: mở rộng trên chuỗi và mở rộng off-chain, dựa trên tiêu chí "có thay đổi một lớp mạng chính hay không".
2.1 Mở rộng trên chuỗi
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp đạt hiệu ứng mở rộng bằng cách thay đổi một lớp giao thức mạng chính, giải pháp chính hiện nay là phân đoạn.
Mở rộng chuỗi có nhiều giải pháp, bài viết này không trình bày chi tiết, chỉ liệt kê ngắn gọn hai loại:
Giải pháp một là mở rộng không gian khối, tăng số lượng giao dịch được đóng gói trong mỗi khối, nhưng điều này sẽ làm tăng yêu cầu về thiết bị của các nút hiệu suất cao, tăng ngưỡng tham gia của các nút, giảm mức độ "phi tập trung".
Giải pháp thứ hai là phân mảnh, chia sổ cái blockchain thành nhiều phần, mỗi phần sẽ do các nút khác nhau phụ trách ghi chép khác nhau, tính toán song song có thể xử lý nhiều giao dịch cùng lúc; điều này có thể giảm áp lực tính toán của các nút và ngưỡng tham gia, tăng tốc độ xử lý giao dịch và mức độ phi tập trung; nhưng có nghĩa là sức mạnh tính toán toàn mạng sẽ bị phân tán, điều này sẽ làm giảm "an toàn" của toàn bộ mạng.
Thay đổi mã của giao thức mạng chính ở một lớp có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực khó lường, vì bất kỳ lỗ hổng bảo mật nhỏ nào ở tầng dưới đều có thể đe dọa nghiêm trọng đến tính an toàn của toàn bộ mạng, mạng có thể buộc phải phân tách hoặc ngừng nâng cấp sửa chữa.
2.2 off-chain mở rộng
Khái niệm cốt lõi: Giải pháp mở rộng không thay đổi giao thức mạng chính một lớp hiện tại.
Giải pháp mở rộng off-chain có thể được chia thành Layer2 và các giải pháp khác:
Layer2: Kênh trạng thái, Plasma, Rollups ( Rollups lạc quan và Rollups ZK )
Khác: Sidechains, Validium
3. Giải pháp mở rộng off-chain
3.1 Kênh trạng thái
3.1.1 Tóm tắt
Kênh trạng thái quy định rằng người dùng chỉ cần tương tác với mạng chính khi mở, đóng hoặc giải quyết tranh chấp, và thực hiện các tương tác giữa người dùng ở chế độ off-chain, nhằm giảm thời gian và chi phí giao dịch của người dùng, đồng thời thực hiện số lần giao dịch không bị hạn chế.
Kênh trạng thái là một giao thức P2P đơn giản, phù hợp cho "các ứng dụng dựa trên lượt", chẳng hạn như trò chơi cờ vua hai người. Mỗi kênh được quản lý bởi một hợp đồng thông minh đa ký hoạt động trên mạng chính, hợp đồng này kiểm soát tài sản được gửi vào kênh, xác minh cập nhật trạng thái và phân xử tranh chấp giữa các bên tham gia. Sau khi các bên tham gia triển khai hợp đồng trên mạng blockchain, họ gửi tiền và khóa lại, sau khi cả hai bên ký xác nhận, kênh chính thức được mở. Kênh cho phép các bên tham gia thực hiện giao dịch miễn phí không giới hạn số lần ngoài chuỗi ( miễn là giá trị chuyển nhượng ròng không vượt quá tổng số token đã gửi vào ). Các bên tham gia lần lượt gửi cập nhật trạng thái cho nhau, chờ đợi bên kia ký xác nhận. Khi bên kia ký xác nhận, cập nhật trạng thái này được coi là hoàn tất. Thông thường, các cập nhật trạng thái được cả hai bên đồng ý sẽ không được tải lên mạng chính, chỉ khi có tranh chấp hoặc khi đóng kênh, mới phụ thuộc vào mạng chính để xác nhận. Khi cần đóng kênh, bất kỳ bên nào cũng có thể đưa ra yêu cầu giao dịch trên mạng chính, nếu yêu cầu rút tiền nhận được sự đồng thuận ký tên của tất cả mọi người, thì sẽ được thực hiện ngay lập tức trên chuỗi, tức là hợp đồng thông minh sẽ phân phát số tiền còn lại đã khóa dựa trên số dư của mỗi bên tham gia theo trạng thái cuối cùng của kênh; nếu các bên tham gia khác không ký xác nhận, thì tất cả mọi người sẽ phải chờ đợi "thời gian thách thức" kết thúc mới có thể nhận được số tiền còn lại.
Tóm lại, giải pháp kênh trạng thái có thể giảm đáng kể khối lượng tính toán trên mạng chính, nâng cao tốc độ giao dịch, giảm chi phí giao dịch.
3.1.2 Thời gian
2015/02, Joseph Poon và Thaddeus Dryja phát hành dự thảo trắng về mạng lưới ánh sáng.
Tháng 11 năm 2015, Jeff Coleman lần đầu tiên hệ thống hóa khái niệm Kênh Trạng thái, đưa ra rằng Kênh Thanh toán của Bitcoin là một trường hợp con trong khái niệm Kênh Trạng thái.
2016/01, Joseph Poon và Thaddeus Dryja chính thức công bố tài liệu trắng "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" đề xuất giải pháp mở rộng cho mạng lưới Bitcoin, Payment Channel ( kênh thanh toán ), giải pháp này chỉ được sử dụng để xử lý các giao dịch thanh toán trên mạng lưới Bitcoin.
Tháng 11 năm 2017, quy chuẩn thiết kế State Channel đầu tiên dựa trên khung Payment Channel, Sprites, đã được đề xuất.
2018/06, Counterfactual đã đưa ra một thiết kế Kênh Trạng Thái Tổng Quát chi tiết, đây là thiết kế đầu tiên hoàn toàn liên quan đến kênh trạng thái.
2018/10, bài viết Generalised State Channel Networks đưa ra khái niệm về State Channel Networks và Virtual Channels.
2019/02, khái niệm kênh trạng thái được mở rộng đến N-Party Channels, Nitro là giao thức đầu tiên được xây dựng dựa trên ý tưởng này.
2019/10, Pisa để giải quyết vấn đề tất cả các người tham gia cần phải trực tuyến liên tục, đã mở rộng khái niệm Watchtowers.
2020/03, Hydra đã đề xuất Kênh Isomorphic Nhanh.
3.1.3 Nguyên lý kỹ thuật
Quy trình làm việc trên chuỗi truyền thống: Alice và Bob tương tác với hợp đồng thông minh được triển khai trên mạng chính, người dùng thay đổi trạng thái của hợp đồng thông minh bằng cách gửi giao dịch lên chuỗi. Nhược điểm là sẽ gây ra vấn đề về thời gian và chi phí.
Đa số quy trình làm việc chung mà các giao thức kênh trạng thái tuân theo:
Alice và Bob thông qua việc gửi tiền từ EOA cá nhân vào địa chỉ hợp đồng trên chuỗi, những khoản tiền này được khóa trong hợp đồng cho đến khi kênh đóng lại mới trả về cho người dùng; sau khi cả hai xác nhận chữ ký, kênh trạng thái giữa họ chính thức được mở.
Alice và Bob có thể thực hiện giao dịch không giới hạn số lần trên off-chain thông qua kênh này, các bên tham gia giao tiếp với nhau qua các tin nhắn chữ ký mã hóa. Cả hai người dùng đều cần ký xác nhận cho mỗi giao dịch để ngăn chặn hành vi tiêu cực như chi tiêu gấp đôi. Thông qua những tin nhắn này, họ đề xuất cập nhật trạng thái tài khoản của mình và chấp nhận các cập nhật trạng thái do đối phương đưa ra.
Nếu Alice muốn đóng kênh kết thúc giao dịch với Bob, Alice cần gửi trạng thái cuối cùng của tài khoản mình cho hợp đồng. Nếu Bob ký duyệt, hợp đồng sẽ giải phóng các quỹ bị khóa trở về cho người dùng tương ứng theo trạng thái cuối cùng. Nếu Bob không phản hồi ký duyệt, hợp đồng sẽ giải phóng các quỹ bị khóa trở về cho người dùng tương ứng sau khi kết thúc thời gian thách thức.
Quy trình làm việc của kênh trạng thái trong trường hợp bi quan: Ban đầu, hai người tham gia gửi tiền, sau đó bắt đầu trao đổi cập nhật trạng thái. Giả sử vào một thời điểm nào đó, Bob không phản hồi chữ ký cập nhật trạng thái mà Alice gửi trong lượt của mình, lúc này, Alice có thể khởi xướng một thách thức bằng cách gửi trạng thái hợp lệ cuối cùng của mình đến hợp đồng, trạng thái hợp lệ này cũng chứa chữ ký trước đó của Bob, từ đó chứng minh rằng giao dịch cuối cùng đã nhận được sự chấp thuận của Bob, và trạng thái cuối cùng đã nhận được sự xác nhận của Bob. Sau đó, hợp đồng cho phép Bob phản hồi trong một khoảng thời gian bằng cách nộp trạng thái tiếp theo cho hợp đồng; nếu Bob phản hồi, thì hai người có thể tiếp tục giao dịch trong kênh trạng thái; nếu Bob không phản hồi trong khoảng thời gian đó, thì hợp đồng tự động đóng kênh trạng thái và trả lại tiền cho Alice.
3.1.4 Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Nhược điểm:
3.1.5 Ứng dụng
Mạng lưới ánh sáng Bitcoin:
Tổng quan: Mạng lưới Lightning là kênh thanh toán nhỏ trên mạng Bitcoin, quá trình phát triển công nghệ tổng thể của nó trải qua: kênh thanh toán một chiều được xây dựng bằng chữ ký đa bên 2/2, sau khi thêm RSMC có thể xây dựng kênh thanh toán hai chiều, và sau khi thêm HTLC có thể kết nối kênh thanh toán mở rộng cho nhiều người thanh toán, cuối cùng xây dựng mạng lưới thanh toán tức là mạng lưới Lightning. Thông qua kênh thanh toán nhỏ off-chain, sau đó nhờ vào trung gian tạo thành mạng lưới giao dịch, có thể giải quyết vấn đề mở rộng mạng Bitcoin. Việc sử dụng tổng thể của mạng lưới Lightning tuân theo quy trình "Gửi tiền ( thiết lập kênh ) → Giao dịch mạng lưới Lightning ( cập nhật trạng thái kênh ) → Hoàn tiền/Thanh toán ( kết thúc kênh )"; Về lý thuyết, mạng lưới Lightning có thể xử lý một triệu giao dịch mỗi giây.
Thời gian:
Phát triển sinh thái: Hệ sinh thái mạng lưới BTC Lightning từ dưới lên trên lần lượt là: mạng lưới BTC cơ sở---hạ tầng cốt lõi---các Dapps khác nhau.
Cơ sở hạ tầng cốt lõi bao gồm:
Trên cơ sở hạ tầng cốt lõi là các dịch vụ thanh toán và tài chính khác nhau cũng như các ứng dụng, chẳng hạn như Strike được xây dựng trên giải pháp LND cho phép người dùng mua bán BTC, sử dụng BTC để thưởng cho các nhà sáng tạo trên Twitter và cho phép các thương gia Shopify chấp nhận BTC.
đến tháng 11 năm 2022,