Tác giả gốc: Fu Shaoqing, SatoshiLab, Bihelix, All Things Island BTC Studio
Đọc ghi chú:
(1) Bài viết này hơi khó hiểu vì nó liên quan đến một số nguyên tắc cơ bản của hệ thống và tác giả còn hạn chế về kinh nghiệm lý thuyết và thực tiễn trong các hệ thống phân tán. Độc giả phổ thông có thể đọc trực tiếp phần kết luận, đó là Phần 3.3 Kiến trúc của các ứng dụng web3.0 quy mô lớn.
(2) Để phân loại cấu trúc lớp thứ hai, tham khảo bài viết “Bài viết tổng hợp hệ thống kiến thức cơ bản về cấu trúc lớp thứ hai (Lớp 2) của Bitcoin”. Theo phân loại cấu trúc hệ thống trong bài viết tham khảo, lớp thứ hai của Bitcoin Lớp 2 được chia thành ba loại: cấu trúc blockchain, cấu trúc hệ thống phân tán và cấu trúc hệ thống tập trung.
(3) Quan sát cấu trúc lớp thứ hai của Bitcoin từ góc độ của máy trạng thái, bạn sẽ thấy rằng nguyên lý của máy trạng thái có thể áp dụng cho cả ba cấu trúc hệ thống (hệ thống blockchain, hệ thống phân tán, hệ thống tập trung), nhưng việc triển khai phương pháp còn hạn chế về cấu trúc của hệ thống.
(4) Ba góc nhìn: sổ cái phân tán, máy trạng thái, cấu trúc khối + chuỗi
Lời nói đầu: Nhiều cấp độ và quan điểm
Quan sát mọi thứ ở nhiều cấp độ và góc độ thuộc về phương pháp phân tích toàn diện. Ưu điểm của nó được thể hiện ở các khía cạnh: tính toàn diện, tính hiểu biết sâu sắc, tính toàn diện, tính chính xác và dễ thực hiện. Ưu điểm của phương pháp phân tích toàn diện khiến nó có giá trị ứng dụng mạnh mẽ trong các vấn đề phức tạp và có thể thay đổi, có thể cung cấp kết quả phân tích toàn diện, sâu sắc và chính xác hơn, đồng thời hỗ trợ mạnh mẽ cho việc giải quyết vấn đề và thúc đẩy phát triển.
(1) Nhiều cấp độ
Đa cấp độ thường có thể được quan sát ở cấp độ vĩ mô, trung bình và vi mô, hoặc từ góc độ chu kỳ thời gian, các cấp độ ngắn hạn, trung hạn và dài hạn có thể được sử dụng để quan sát. Trong quá trình phát triển hệ sinh thái Bitcoin, chúng ta có thể có được kiến thức và hiểu biết toàn diện, sâu sắc và chính xác hơn về hệ sinh thái Bitcoin bằng cách quan sát nó từ ba cấp độ: ngắn hạn, trung hạn và dài hạn.
Dưới đây là tóm tắt từ Giáo viên Dashan: “Hệ sinh thái Bitcoin được chia thành ba cơ hội: ngắn hạn, trung hạn và dài hạn: Cơ hội ngắn hạn cho hệ sinh thái Bitcoin là Đường khắc ghi được đại diện bởi BRC-20; cơ hội trung hạn là đường đua Bitcoin Lớp 2 và Nostr Plus. Đường đua Lightning Network; cơ hội dài hạn là đường đua giải pháp ngoài chuỗi được đại diện bởi giao thức RGB và BitVM. Điều này bao gồm bốn đường đua, đường đua Inscription; Lớp 2; đường đua Nostr cộng với Lightning Network; đường đua ngoài chuỗi (Đại diện bởi RGB và BitVM).
Trong Phần 3.4 của bài viết này, giai đoạn đầu của việc xây dựng lớp thứ hai dựa trên chuỗi trong Lớp cũng được xếp vào loại cơ hội ngắn hạn, lý do được giới thiệu ở Phần 3.4.
(2) Nhiều góc độ
Đồng thời, chúng tôi quan sát hệ sinh thái Bitcoin từ nhiều góc độ, có thể mang lại những lợi thế toàn diện, khách quan, chuyên sâu, linh hoạt và đổi mới. Kiểu quan sát đa góc độ này giúp chúng ta biết và hiểu mọi thứ tốt hơn, đồng thời có lợi cho sự đổi mới.
Từ nhiều góc độ này, chúng tôi bắt đầu từ góc độ kinh doanh - sổ cái phân tán (có lợi cho việc hiểu doanh nghiệp), góc độ tính toán trừu tượng - máy trạng thái (có lợi để hiểu cách triển khai chuỗi khối + hệ thống phân tán) và góc độ triển khai kỹ thuật - khối + cấu trúc chuỗi (có lợi cho việc hiểu phần blockchain của hệ sinh thái).
1. Ba góc nhìn
Trong tài liệu Ethereum “Ethereum EVM minh họa”, có giới thiệu rằng có ba góc nhìn về cấu trúc khối của Ethereum (Sổ cái phân tán, máy trạng thái, blockchain). Quan sát này cũng áp dụng cho Bitcoin và phù hợp hơn để quan sát cấu trúc sinh thái của Bitcoin. Trong phần giới thiệu sau đây, chúng ta hiểu từ ba góc độ này và sẽ có những lợi ích khác nhau.
Từ góc độ của một máy trạng thái, không chỉ dễ hiểu trạng thái và xử lý trạng thái trên blockchain mà còn dễ hiểu hơn về trạng thái, kênh trạng thái và chuyển đổi trạng thái trong hệ thống phân tán, đồng thời kết hợp với cấu trúc của hệ thống phân tán sẽ dễ hiểu hơn về việc định tuyến.Vấn đề là phải hiểu được yêu cầu của đồ thị chuyển trạng thái có hướng không tuần hoàn. Máy trạng thái dựa trên các nguyên tắc tính toán trừu tượng cơ bản của lý thuyết đồ thị. Dựa trên các nguyên tắc này và các cấu trúc triển khai cụ thể (blockchain, phân tán, tập trung), bạn sẽ hiểu các vấn đề cụ thể cần giải quyết và các ý tưởng cho giải pháp.
Thứ hai, từ góc độ kinh doanh, chúng ta sẽ dễ dàng hiểu tại sao blockchain có thể xử lý dữ liệu tin cậy và tại sao dữ liệu trên blockchain có thể được sử dụng làm tiền kỹ thuật số, điều này khiến hệ thống blockchain giống một sổ cái hơn. Bạn sẽ hiểu tại sao hệ thống phân tán không phải là sổ cái và cần hợp tác với sổ cái. Đồng thời, bạn sẽ hiểu cách hệ thống phân tán xử lý dữ liệu và luồng trên sổ cái phối hợp với sổ cái.
Ở góc độ triển khai kỹ thuật, chúng ta sẽ hiểu rằng một hệ thống như Blockchain là một cấu trúc blockchain, những ưu điểm và nhược điểm của cấu trúc kỹ thuật này cũng có thể dễ dàng tóm tắt, tóm tắt.
Về cấu trúc của hệ sinh thái Bitcoin, từ góc độ sổ cái và máy trạng thái, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về ưu điểm và nhược điểm của từng cấu trúc cũng như cách sử dụng ba cấu trúc thay thế để xây dựng lớp Bitcoin thứ hai, ngay cả khi chúng ta xây dựng Web3. 0 Toàn bộ kiến trúc của ứng dụng.
Tôi có cảm giác khi đọc tài liệu của Ethereum Ethereum EVM minh họa. Quan sát những thứ có thể so sánh với Ethereum từ ba góc độ khác nhau cung cấp cho chúng ta một số ý tưởng tư duy và tài liệu tham khảo kinh nghiệm xử lý để giải Ethereum. Ví dụ: khi Ethereum được xem như một máy tự động dựa trên trạng thái, các lý thuyết và thuật toán trên máy trạng thái trong lĩnh vực máy tính có thể được áp dụng cho Ethereum thông qua chuyển đổi. Khi coi Ethereum là cơ sở dữ liệu dựa trên sổ cái, một số lý thuyết trong cơ sở dữ liệu có thể được áp dụng cho Ethereum - chẳng hạn như ý tưởng về sharding trong cơ sở dữ liệu. Cảm giác này cũng áp dụng cho hệ sinh thái Bitcoin và sẽ được kết hợp và sử dụng trong ba cấu trúc hệ thống lớn, khiến tính linh hoạt càng trở nên lớn hơn.
1.1.Quan điểm kinh doanh—sổ cái phân tán
Từ góc độ sổ cái, blockchain là một nhóm các giao dịch, giống như các trang dữ liệu được ghi trên sổ cái.
Từ góc độ sổ cái, chúng ta dễ dàng hiểu được khả năng kinh doanh cũng như các chức năng tài chính và tiền tệ của nó hơn. Đây cũng chính là vai trò của sổ cái trong kiến trúc tổng thể của ứng dụng Web3.0.
Từ góc độ sổ cái, chúng ta có thể dễ dàng hiểu được cấu trúc lớp thứ hai của chuỗi, các tài khoản của các doanh nghiệp khác nhau có thể được ghi vào các sổ cái khác nhau và các sổ cái phụ này có thể được tóm tắt vào sổ cái chung.
Từ góc độ sổ cái + phân phối, chúng ta có thể hiểu rằng nếu người tham gia được cấp một loại tiền kỹ thuật số, cách xử lý và cách phân chia tài khoản, người tham gia có thể tự thương lượng và xử lý và cuối cùng ghi vào sổ cái .
1.2.Quan điểm tính toán trừu tượng—máy trạng thái
Ở đây chúng tôi tập trung vào các máy trạng thái, bởi vì quan điểm này có thể cung cấp sự hiểu biết tốt về hệ thống blockchain và hệ thống phân tán. Và bạn có thể hiểu sự khác biệt giữa cách xử lý dữ liệu (hoặc trạng thái) trong hệ thống blockchain và cách xử lý dữ liệu trong hệ thống phân tán.
Từ góc độ trạng thái, blockchain là một máy trạng thái dựa trên giao dịch. Giao dịch là điều kiện kích hoạt khiến trạng thái ban đầu σt chuyển sang trạng thái tiếp theo σt+ 1 dưới tác động của giao dịch.
Một tập hợp các giao dịch được đóng gói thành một blockchain, đây là một gói dữ liệu, khiến trạng thái liên quan đến tập dữ liệu này thay đổi.
Vì vậy, từ góc độ này, blockchain là một chuỗi trạng thái (trong hệ thống phân tán, nó là một kênh trạng thái). Từ góc độ trạng thái, hệ thống blockchain có thể được xem như một máy tự động dựa trên trạng thái.
Từ góc độ trạng thái, khi chúng ta quan sát blockchain + hệ thống phân tán, sẽ dễ hiểu hơn các quy tắc truyền tải và thay đổi trạng thái trong hai hệ thống. Cả hai hệ thống thực sự là các máy tự động dựa trên trạng thái.
Khi blockchain được xem như một máy tự động dựa trên trạng thái, các lý thuyết và thuật toán về máy trạng thái trong lý thuyết đồ thị trong lĩnh vực máy tính có thể được áp dụng cho blockchain. Tương tự, nếu cấu trúc kỹ thuật được triển khai không phải là cấu trúc chuỗi khối mà là cấu trúc phân tán, chúng ta cũng có thể sử dụng lý thuyết máy trạng thái. Giống như đồ thị tuần hoàn hữu hạn DAG (tránh hoa kép), kênh trạng thái và niêm phong một lần đều là những công nghệ cần được sử dụng để xử lý các trạng thái trong hệ thống phân tán.
1.3.Quan điểm triển khai kỹ thuật—cấu trúc khối + chuỗi
Từ góc độ triển khai kỹ thuật, các hệ thống như Bitcoin và Ethereum là một blockchain. Dữ liệu phân tán được liên kết với nhau bằng khối dữ liệu và con trỏ băm bên trong.
Đây chỉ là cấu trúc triển khai kỹ thuật được duy trì để vận hành một hệ thống như blockchain. Dữ liệu và tính toán trên blockchain áp dụng cách tiếp cận toàn cầu và chỉ cấu trúc này mới có thể hoàn thành chức năng của sổ cái. Chi tiết triển khai và khả năng ứng dụng của cấu trúc này cần được xem xét khi giao tiếp với các hệ thống bên ngoài.
Chúng ta có thể dễ dàng hiểu được đặc điểm của cấu trúc triển khai công nghệ chuỗi + khối này và cũng có thể tính toán các chỉ số hiệu suất. Ví dụ: kích thước khối của mạng Bitcoin là 1 M (tối đa theo lý thuyết là 4 M sau khi hỗ trợ Segregated Witness) và số lượng giao dịch mà nó hỗ trợ có thể được tính toán đầy đủ.
Công thức tính toán là: (kích thước khối/kích thước trung bình của giao dịch)/khoảng thời gian khối trung bình. Thông thường, Bitcoin có thể đáp ứng khoảng 2.000-3.000 giao dịch trên mỗi khối hoặc 3-7 TPS.
1.4.Đặc điểm cơ bản của blockchain và đặc điểm của ba cấu trúc xây dựng Lớp 2
Hãy tham khảo ba cách phân loại cấu trúc lớp thứ hai của Bitcoin: cấu trúc chuỗi khối, cấu trúc hệ thống phân tán và cấu trúc hệ thống tập trung. So sánh một số đặc điểm cơ bản về cấu trúc lớp thứ nhất và lớp thứ hai của Bitcoin, chúng ta có thể thấy rõ sự khác biệt giữa chúng. Như thể hiện trong bảng dưới đây. Sau này, chúng ta sẽ so sánh các yêu cầu ứng dụng trong Phần 3.2 để giúp chúng ta lựa chọn tổ hợp xây dựng kiến trúc phù hợp từ các cấu trúc hệ thống cơ bản này.
Qua bảng trên chúng ta có thể tóm tắt sơ bộ đặc điểm của cấu trúc blockchain, cấu trúc hệ thống phân tán và cấu trúc tập trung.
(1) Cấu trúc chuỗi khối
Lợi ích lớn nhất của cấu trúc blockchain là nó giải quyết được các vấn đề liên quan đến độ tin cậy và có thể ghi lại quá trình thay đổi dữ liệu (chuyển trạng thái), do đó dữ liệu và quy tắc tính toán trở thành dữ liệu đáng tin cậy và các phép tính đáng tin cậy. Một trong những dữ liệu đáng tin cậy này là dữ liệu gốc cơ bản (được biểu thị dưới dạng tiền tệ) và dữ liệu còn lại là tập lệnh xử lý dữ liệu (được biểu thị dưới dạng mã và hợp đồng thông minh).
Vấn đề lớn nhất của cấu trúc blockchain là hiệu suất kém, có hai lý do cho điều này: Thứ nhất, cấu trúc blockchain không thể loại bỏ các kịch bản tính toán một phần và tất cả các yêu cầu đều được xử lý theo cách tính toán đầy đủ. Ví dụ: tính toán một phần và tính toán toàn cầu, dữ liệu cục bộ và dữ liệu toàn cầu, dữ liệu tạm thời và dữ liệu lâu dài. Thứ hai, cấu trúc blockchain có giới hạn trên về hiệu suất rõ ràng. Nếu việc mở rộng lớp thứ hai được thực hiện thông qua chuỗi thì số lượng giao dịch được hỗ trợ cũng rất hạn chế. Một phép tính đơn giản như sau:
Giới hạn trên của hệ thống chuỗi khối là số lượng giao dịch tối đa có thể được đáp ứng bởi một công suất khối duy nhất. Giới hạn trên của chuỗi khối đa cấp là tích số của số lượng giao dịch trong dung lượng khối của mỗi lớp. Ví dụ: nếu một lớp Bitcoin có 7 TPS mỗi giây và chuỗi lớp 2 có công suất xử lý là 100 TPS thì hai cấu trúc kết hợp sẽ tạo ra 700 TPS.
Để mở rộng hiệu suất của các cấu trúc chứa blockchain, cần phải xây dựng nhiều lớp và nó cần được sử dụng cùng với các hệ thống không đồng nhất. Đối với công việc phải hoàn thành trong hệ thống blockchain, chỉ cần ghi lại dữ liệu cần được lưu và tính toán trên toàn cầu. Dữ liệu không phải toàn cầu khác có thể được gán cho các lớp khác để xử lý, do đó dữ liệu và mã đã xử lý chỉ có liên quan với nhau càng nhiều càng tốt cho các bên liên quan.
Từ bảng trên, chỉ có cấu trúc blockchain mới có thể thực hiện chức năng sổ cái không cần sự tin cậy, do đó, nếu một hệ thống muốn thực hiện chức năng sổ cái không cần sự tin cậy thì nó phải bao gồm một hệ thống blockchain. Tuy nhiên, do yêu cầu về hiệu suất của các ứng dụng quy mô lớn, hệ thống blockchain phải được kết hợp với các hệ thống khác để đáp ứng nhu cầu.
(2) Hệ thống phân tán
Trong bảng trên, chúng ta có thể thấy những ưu điểm rõ ràng của hệ thống phân tán: tính phân cấp, hiệu suất và khả năng mở rộng đều tuyệt vời, nhưng có nhiều tính năng phức tạp hơn trong việc triển khai chức năng. Ngoài ra, các hệ thống phân tán không có khả năng tin cậy vào sổ cái.
Do đó, nếu chúng ta có thể sử dụng hệ thống phân tán trong cấu trúc lớp thứ hai dựa trên chức năng sổ cái lớp thứ nhất của Bitcoin, về mặt lý thuyết chúng ta có thể đạt được khả năng mở rộng hiệu suất không giới hạn trong khi vẫn duy trì các đặc điểm cơ bản của chuỗi khối. Một trường hợp trong lĩnh vực này được đại diện bởi Bitcoin + Lightning Network. Hiệu suất của sự kết hợp này là 7 TPS * ∞ của Bitcoin.
Lý do để đạt được tính hoàn thiện Turing trong hệ thống phân tán là chi phí ghi lại và chạy hợp đồng thông minh trong hệ thống blockchain rất cao vì đó là dữ liệu toàn cầu và mã toàn cầu. Do đó, hợp đồng thông minh cũng phù hợp với lý thuyết phân cấp, hạn chế việc lưu trữ mã và thực thi hợp đồng thông minh đối với người tham gia. Đây cũng là trường hợp xảy ra quá trình xác minh phía khách hàng trong các hệ thống phân tán. Chỉ cần có dữ liệu đáng tin cậy (trạng thái, con dấu một lần) giữa các bên liên quan để tham gia tính toán và các phép tính Turing-complete chỉ được thực hiện cục bộ. Đây là điều thường được nhắc đến về sự đồng thuận trên toàn mạng và sự đồng thuận của người tham gia trong các hệ thống phân tán. Khó khăn lớn nhất khi xây dựng lớp thứ hai với cấu trúc hệ thống phân tán là việc triển khai kỹ thuật tương đối phức tạp. Các mạng như Lightning Network chỉ đơn giản giải quyết vấn đề thanh toán đang phát triển chậm và còn nhiều điểm chưa hoàn hảo. Việc triển khai tính toán Turing-complete trên hệ thống phân tán thậm chí còn khó khăn hơn. Việc phát triển chậm và cập nhật phiên bản chậm của RGB là một trường hợp tham khảo.
Chi phí lớn nhất để giải quyết sự phức tạp là lỗ hổng bảo mật và ngưỡng phát triển cao. Việc triển khai các chức năng hợp đồng thông minh Turing-complete trên hệ thống phân tán không chỉ đòi hỏi chu kỳ phát triển lâu dài của nền tảng cơ bản và khó phát triển mà còn thường dẫn đến các lỗ hổng mã hợp đồng và các cuộc tấn công liên tục của hacker.
(3) Hệ thống tập trung
Trong bảng trên, chúng ta có thể thấy rằng lợi ích của hệ thống tập trung là việc triển khai kỹ thuật tương đối đơn giản, do điều khiển logic bên trong đơn giản và tính toán đơn giản. Tương tự, các hệ thống tập trung không có khả năng tin cậy vào sổ cái. Ưu điểm của hệ thống tập trung không có gì nổi bật, nếu xử lý dữ liệu ở quy mô nhỏ, hoặc xử lý dữ liệu tạm thời, tính toán tạm thời sẽ tương đối phù hợp.
Việc xây dựng tầng 2 của hệ thống tập trung có thể được sử dụng như một giải pháp bổ sung hoặc chuyển tiếp cho hai phương pháp còn lại.
(4) Phân tích toàn diện
Trong thời đại giá trị, qua nội dung trên, chúng ta có thể thấy rằng rất khó đạt được hiệu quả đáp ứng nhu cầu nếu chỉ dựa vào một hệ thống. Đây cũng là nhu cầu thiết thực cho lớp phát triển sinh thái Bitcoin thứ hai. Nhưng làm thế nào để kết hợp ba hệ thống này đòi hỏi phải tìm hiểu rất nhiều, trước tiên hãy phân tích về mặt lý thuyết, đối mặt với những nhu cầu khác nhau sẽ có những cấu trúc kết hợp khác nhau.
Trước hết, từ góc độ khái niệm thiết kế phân lớp giao thức, mạng Bitcoin không yêu cầu tính hoàn chỉnh của Turing, nó là một cỗ máy tin cậy toàn cầu và chỉ cần lưu dữ liệu và những thay đổi dữ liệu đòi hỏi sự tin cậy toàn cầu. Dựa trên yêu cầu cơ bản nhất này, bộ hướng dẫn của Bitcoin có thể được giảm xuống mức tối thiểu. Các chức năng khác được giao cho các phần mở rộng lớp trên hoàn thành. Ngoài việc đáp ứng các yêu cầu về chức năng của lớp này, công nghệ kết nối giữa lớp Bitcoin đầu tiên và mạng lớp trên cũng cần được phát triển và cải tiến hơn nữa. càng ít không gian dữ liệu của Bitcoin càng tốt.
Nói chung, các ứng dụng nhỏ chỉ cần được hoàn thành trên một blockchain duy nhất. Các hệ thống lớn hơn một chút phù hợp để hoàn thành việc xây dựng lớp thứ hai của blockchain + blockchain. Nhưng đối với các ứng dụng quy mô lớn, giải pháp ưu tiên là sử dụng hệ thống blockchain + hệ thống phân tán. Từ góc độ hiệu suất, giới hạn trên của hệ thống phân tán về mặt lý thuyết là không giới hạn, do đó, sự kết hợp như vậy là 7 TPS * ∞ của Bitcoin. Việc triển khai kỹ thuật cũng sẽ bị hạn chế bởi một số yếu tố cụ thể.Thông thường, giới hạn trên của một hệ thống như vậy bị giới hạn bởi khả năng định tuyến của hệ thống phân tán, khả năng xử lý các biểu đồ tuần hoàn có hướng về các thay đổi trạng thái và các liên kết triển khai kỹ thuật cụ thể khác. Sau này, trong kiến trúc ứng dụng điển hình của Web3.0, bạn cũng có thể xem sơ đồ kết hợp của các hệ thống khác nhau.
Thông qua sự kết hợp của nhiều cấu trúc hệ thống, những hạn chế của lý thuyết cơ bản về một hệ thống duy nhất có thể bị phá vỡ. Ví dụ: hệ thống blockchain bị giới hạn bởi những hạn chế của tam giác bất khả thi DSS, nhưng nếu sử dụng hệ thống chuỗi khối + hệ thống phân tán, tam giác bất khả thi về phân cấp D, bảo mật S và khả năng mở rộng S có thể được giải quyết. Các sự kết hợp khác, blockchain + hệ thống tập trung, cũng có thể giải quyết vấn đề về khả năng mở rộng ở một mức độ nhất định. Hệ thống phân tán + hệ thống tập trung có thể giải quyết những hạn chế của tam giác CAP trong hệ thống phân tán.
Trong lịch sử phát triển công nghệ trước đây cũng có một số trường hợp sử dụng kết hợp. Ví dụ: khi cơ sở dữ liệu tập trung có khả năng hạn chế, nó sẽ sử dụng cấu trúc chủ-phụ, sau đó chuyển sang cơ sở dữ liệu con và bảng con, sang cơ sở dữ liệu phân tán, là ví dụ về việc sử dụng hệ thống tập trung và hệ thống phân tán.
Sự kết hợp này cũng thể hiện một ý tưởng triết học:Giải pháp cho một vấn đề không đưa ra câu trả lời ở cấp độ đã tạo ra vấn đề, nhưng nó giải quyết được vấn đề ở cấp độ cao hơn.Để hiểu rõ câu này không phải là điều đặc biệt dễ dàng, tôi nghĩ đến một ẩn dụ đặc biệt hay trong cuốn “Thiền và nghệ thuật bảo dưỡng xe máy”: Chúng ta không thể nhấc mình lên bằng tóc. Điều này cho chúng ta biết rằng chúng ta không thể dựa vào chính hệ thống để giải quyết vấn đề của chính mình mà phải sử dụng các hệ thống bên ngoài để giải quyết chúng.
2. Xem lại thiết kế và phát triển lớp Bitcoin thứ hai từ góc độ máy trạng thái
Các trạng thái và cỗ máy trạng thái tồn tại trong ba tòa nhà hai tầng, nhưng tên gọi hơi khác nhau, điều này khiến hầu hết mọi người không chú ý đến góc quan sát này.
Nếu chúng ta nhìn nó từ góc độ trạng thái và máy trạng thái, thì ba cấu trúc hai lớp đều là máy trạng thái xử lý trạng thái, nhưng nguyên tắc hơi khác nhau. Khi sử dụng kết hợp ba hệ thống này, cần đảm bảo rằng khái niệm trạng thái nhất quán trong ba hệ thống và bộ máy trạng thái của mỗi hệ thống có thể xử lý các thay đổi trạng thái, nhưng không thể phá hủy tính nhất quán của trạng thái.
Từ góc độ của máy trạng thái, kiến trúc ứng dụng của hệ sinh thái Bitcoin hoặc Web3.0 sử dụng sự kết hợp của các hệ thống này để hoàn thành quá trình xử lý các chuyển đổi trạng thái, từ đó hoàn thành quá trình xử lý logic nghiệp vụ.
Sử dụng ý tưởng về máy trạng thái, chúng ta xem xét cấu trúc mạng hai lớp của Bitcoin và có thể thấy rằng mỗi lớp kiến trúc có sự phân công lao động phù hợp với đặc điểm của nó.
2.1 Kiến thức cơ bản về trạng thái và máy trạng thái trong lý thuyết đồ thị
Trong lý thuyết đồ thị, kiến thức cơ bản về trạng thái và máy trạng thái bao gồm:
Tình trạng: Một trạng thái đề cập đến một nút hoặc đỉnh trong lý thuyết đồ thị. Trong đồ thị có hướng, trạng thái có thể được biểu diễn dưới dạng một nút; trong đồ thị vô hướng, trạng thái có thể được biểu diễn dưới dạng một đỉnh.
Chuyển đổi trạng thái: Chuyển trạng thái đề cập đến quá trình từ trạng thái này sang trạng thái khác. Trong đồ thị có hướng, quá trình chuyển trạng thái có thể được biểu diễn dưới dạng cạnh có hướng; trong đồ thị vô hướng, quá trình chuyển trạng thái có thể được biểu diễn dưới dạng cạnh vô hướng.
Máy trạng thái: Máy trạng thái là một mô hình tính toán trừu tượng được sử dụng để mô tả một loạt các trạng thái và quy tắc chuyển đổi giữa các trạng thái. Máy trạng thái bao gồm một tập trạng thái, trạng thái ban đầu, hàm chuyển tiếp và trạng thái kết thúc.
Đồ thị có hướng: Đồ thị có hướng là một cấu trúc đồ thị bao gồm các đỉnh và các cạnh có hướng, trong đó các cạnh có hướng hướng từ đỉnh này sang đỉnh khác, biểu thị mối quan hệ chuyển tiếp giữa các trạng thái.
Đồ thị vô hướng: Đồ thị vô hướng là một cấu trúc đồ thị bao gồm các đỉnh và các cạnh vô hướng, các cạnh vô hướng nối hai đỉnh và thể hiện sự liên kết giữa các trạng thái.
Sắp xếp tôpô: Sắp xếp tô pô đề cập đến việc sắp xếp tuyến tính các đỉnh của đồ thị chu trình có hướng (DAG) sao cho với hai đỉnh u và v bất kỳ, nếu có một cạnh (u, v), u sẽ xuất hiện trước v trong cách sắp xếp.
Đồ thị tuần hoàn có hướng (DAG): Đồ thị tuần hoàn có hướng là đồ thị có hướng trong đó không có chu trình nào bắt đầu từ một đỉnh và quay trở lại đỉnh đó sau khi đi qua một số cạnh.
Con đường ngắn nhất: Đường đi ngắn nhất là đường nối hai đỉnh trong đồ thị có tổng trọng số cạnh nhỏ nhất.
Cây bao trùm tối thiểu: Cây bao trùm tối thiểu đề cập đến việc tìm một cây chứa tất cả các đỉnh trong đồ thị liên thông sao cho tổng trọng số của các cạnh của cây là nhỏ nhất.
Những kiến thức cơ bản này là những khái niệm cốt lõi trong lý thuyết đồ thị và được sử dụng để mô tả và phân tích các mối quan hệ cũng như quy tắc chuyển tiếp giữa các trạng thái. Kiến thức và đồ họa liên quan có thể được học sâu trong sách chuyên môn.
Mặc dù kiến thức này có vẻ hơi trừu tượng và nhàm chán nhưng sẽ dễ hiểu hơn nếu chúng ta chuyển đổi kiến thức này thành một số khái niệm blockchain mà chúng ta thường gặp. Ví dụ: một số kịch bản yêu cầu biểu đồ tuần hoàn có hướng để tránh vấn đề chi tiêu gấp đôi; đóng gói một lần là chuyển đổi trạng thái trong blockchain thành trạng thái trong hệ thống phân tán; thuật toán định tuyến là tìm đường đi ngắn nhất trong hệ thống phân tán Tính toán, tuyến đường có chi phí thanh toán nhỏ nhất trong Lightning Network là bài toán cây bao trùm tối thiểu, xác minh khách hàng cũng có thể được coi là một dạng máy trạng thái.
2.2.Máy trạng thái và hệ thống phân tán
Ở đây chúng tôi sử dụng một số mạng phân tán để giới thiệu:
(1) Trong mạng Lightning
Trong Lightning Network, các điểm kiến thức liên quan đến trạng thái và máy trạng thái là:
Lightning Network là giải pháp lớp thứ hai cho Bitcoin dựa trên công nghệ kênh trạng thái. Kênh thanh toán trong Lightning Network là kênh trạng thái hai chiều. Người tham gia có thể thực hiện nhiều giao dịch trong kênh và cập nhật trạng thái kênh để đạt được tốc độ nhanh và thấp -chi phí giao dịch.Thanh toán chi phí.
Các giao dịch (tức là trạng thái) trong Lightning Network được thực hiện thông qua các hợp đồng khóa thời gian dựa trên Hash (HTLC), qua đó người tham gia có thể khóa tiền (trạng thái được chuyển giữa hệ thống Bitcoin và Lightning Network) và Thực hiện các giao dịch an toàn trong các kênh (xử lý trạng thái đơn giản).
Định tuyến trong Lightning Network: Để cho phép thanh toán đa kênh, Lightning Network sử dụng cơ chế gọi là định tuyến, trong đó người tham gia có thể thực hiện thanh toán bằng cách tìm một đường dẫn đáng tin cậy.
Các nút chuyển tiếp trong Mạng Lightning: Các nút chuyển tiếp là các nút có thể chuyển tiếp yêu cầu thanh toán và chúng có thể giúp thực hiện thanh toán đa kênh.
Thanh toán hai chiều trên Lightning Network: Lightning Network cho phép người tham gia thực hiện thanh toán hai chiều trong kênh thanh toán, nghĩa là họ không chỉ có thể thanh toán cho bên kia mà còn có thể chấp nhận thanh toán của bên kia.
Quyền riêng tư thanh toán của Lightning Network: Vì các giao dịch trên Lightning Network được thực hiện trong kênh nên tất cả các giao dịch không cần phải được ghi vào blockchain, do đó có thể cải thiện tính riêng tư của thanh toán.
Hạn chế của Lightning Network (chủ yếu là hạn chế về trạng thái và công nghệ triển khai máy trạng thái): Lightning Network cũng có một số hạn chế như khả năng tồn tại của kênh, thời gian khóa quỹ, v.v. Những hạn chế này cần được xem xét toàn diện để thiết kế kênh thanh toán phù hợp.
(2) Trong RGB, các điểm kiến thức liên quan đến trạng thái, máy trạng thái và kênh trạng thái là:
RGB dựa trên giao thức LNP và BP. Có một cuộc thảo luận về việc RGB là lớp thứ hai hay lớp thứ ba, nếu RGB được tính toán trực tiếp dựa trên BP, nó sẽ trực tiếp mở rộng chức năng hoàn chỉnh Turing của Bitcoin và thuộc lớp thứ hai. Phương pháp này có hạn chế về việc mở rộng hiệu suất. Nếu phép tính RGB dựa trên LNP thì nó thuộc lớp thứ 3 (vì LNP là lớp thứ 2 của Bitcoin), phương pháp này có thể mở rộng cả hiệu năng lẫn sức mạnh tính toán Turing-complete nhưng có độ phức tạp nhất định trong việc triển khai kỹ thuật. . Thông thường khi kết hợp với nhau, nó không chỉ có thể mở rộng sức mạnh tính toán mà còn mở rộng hiệu suất và giảm độ phức tạp khi triển khai.
RGB dựa trên công nghệ kênh trạng thái trong Bitcoin hoặc Lightning Network. Kênh trạng thái trong RGB đề cập đến kênh liên lạc giữa hai hoặc nhiều bên được xây dựng trên LNP và BP. Nhiều giao dịch và cập nhật trạng thái có thể được thực hiện trong kênh, giảm số lượng giao dịch và phí trên blockchain.
Các kênh trạng thái trong RGB sử dụng tập lệnh đa chữ ký dựa trên Bitcoin để khóa tiền và sử dụng các loại giao dịch đặc biệt để cập nhật trạng thái của kênh.
Kênh trạng thái trong RGB có thể được áp dụng cho nhiều tình huống khác nhau, chẳng hạn như kênh thanh toán, sàn giao dịch phi tập trung, phát hành tài sản, v.v., cải thiện hiệu quả giao dịch và trải nghiệm người dùng.
Kênh trạng thái trong RGB thực hiện thanh toán và chuyển tài sản bằng cách cập nhật trạng thái kênh. Các giao dịch trong kênh không cần phải được ghi vào blockchain, chỉ trạng thái cuối cùng mới được ghi vào blockchain.
Kênh trạng thái trong RGB cũng có thể thực hiện các chức năng phức tạp hơn, chẳng hạn như hoán đổi nguyên tử, định tuyến thanh toán, v.v., thông qua hợp đồng thông minh và tập lệnh đa chữ ký.
Các kênh trạng thái trong RGB có thể được kết hợp với các công nghệ và giao thức khác, chẳng hạn như Lightning Network, LNURL, v.v., để cung cấp chức năng phong phú hơn và trải nghiệm người dùng tốt hơn.
Việc thiết kế và triển khai các kênh trạng thái trong RGB cần xem xét các yếu tố như bảo mật, quyền riêng tư, khả năng mở rộng, v.v. để đảm bảo độ tin cậy và tính sẵn sàng của hệ thống.
(3) Trong Nostr các khái niệm liên quan đến trạng thái, máy trạng thái và kênh trạng thái.
Ở Nostr, vì nó truyền tải thông tin nên các khái niệm về trạng thái (dữ liệu đáng tin cậy, tiền kỹ thuật số) và máy trạng thái vẫn chưa được phản ánh. Tuy nhiên, tôi tin rằng nếu cấu trúc phân tán của Nostr được sửa đổi một chút và việc xử lý trạng thái được tăng lên, một hệ thống tương tự như Lightning Network sẽ được hình thành, một hệ thống như vậy có thể vừa truyền tải thông tin vừa mang lại giá trị. Sơ đồ kiến trúc ứng dụng của Web3.0 trong Phần 3.3 cũng mô tả khả năng chuyển đổi dần hệ thống phân tán dựa trên thông tin này thành hệ thống phân tán bao gồm xử lý giá trị.
Giới thiệu ngắn gọn về Nostr hiện tại: Có hai thành phần chính trong Nostr, máy khách và rơle. Mỗi người dùng điều hành một máy khách và liên lạc với những người khác thông qua các trạm chuyển tiếp. Mỗi người dùng được xác định bằng một khóa chung. Mỗi bài đăng của người dùng đều được ký. Mỗi khách hàng xác minh những chữ ký này. Khách hàng nhận dữ liệu từ và xuất bản dữ liệu tới rơle mà họ lựa chọn. Rơle không liên lạc với nhau mà chỉ trực tiếp với người dùng.
(4) Trong hệ thống phân tán, các điểm kiến thức liên quan đến máy trạng thái bao gồm:
Mô hình máy trạng thái: Máy trạng thái là mô hình toán học mô tả sự chuyển đổi và hành vi của một hệ thống giữa các trạng thái khác nhau. Trong các hệ thống phân tán, các mô hình máy trạng thái thường được sử dụng để mô tả hành vi và sự thay đổi trạng thái của hệ thống.
Máy trạng thái hữu hạn (FSM): Máy trạng thái hữu hạn là mô hình máy trạng thái cơ bản nhất, chứa một tập hữu hạn các trạng thái và một tập hợp các quy tắc chuyển đổi giữa các trạng thái. Trong các hệ thống phân tán, máy trạng thái hữu hạn có thể mô tả các trạng thái khác nhau của hệ thống và sự chuyển đổi giữa các trạng thái.
Chuyển đổi trạng thái: Chuyển đổi trạng thái đề cập đến quá trình hệ thống chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác. Trong hệ thống phân tán, quá trình chuyển đổi trạng thái có thể được kích hoạt bởi nhiều sự kiện hoặc điều kiện khác nhau, chẳng hạn như nhận tin nhắn, thời gian chờ, v.v.
Hành vi của máy trạng thái: Máy trạng thái có thể xác định các hành vi khác nhau ở các trạng thái khác nhau. Trong hệ thống phân tán, hoạt động của máy trạng thái có thể bao gồm xử lý tin nhắn, thực hiện các thao tác, gửi tin nhắn, v.v.
Tính nhất quán của trạng thái: Trong một hệ thống phân tán, nhiều nút có thể có các trạng thái khác nhau. Tính nhất quán của trạng thái đề cập đến việc giữ trạng thái của các nút khác nhau trong hệ thống được phối hợp và nhất quán với nhau.
Máy trạng thái phân tán (DSM): Máy trạng thái phân tán đề cập đến một công nghệ áp dụng các mô hình máy trạng thái cho các hệ thống phân tán. Nó có thể phân phối trạng thái và chuyển đổi trạng thái của hệ thống trên nhiều nút và đảm bảo tính nhất quán trạng thái giữa các nút.
Máy trạng thái nguyên tử (ASM): Máy trạng thái nguyên tử dùng để chỉ một máy trạng thái duy trì tính nguyên tử trong quá trình chuyển đổi trạng thái. Trong các hệ thống phân tán, máy trạng thái nguyên tử có thể đảm bảo tính nhất quán và độ tin cậy của hệ thống trong quá trình chuyển đổi trạng thái.
Giao thức nhất quán: Giao thức nhất quán là giao thức được sử dụng để đảm bảo tính nhất quán trạng thái trong một hệ thống phân tán. Các giao thức đồng thuận phổ biến bao gồm Paxos, Raft, ZAB, v.v.
Khả năng chịu lỗi: Các máy trạng thái phân tán cần có khả năng chịu lỗi, nghĩa là hệ thống vẫn có thể duy trì trạng thái và hành vi chính xác trong trường hợp nút bị lỗi hoặc mất tin nhắn.
Khả năng mở rộng: Các máy trạng thái phân tán cần có khả năng mở rộng, nghĩa là chúng phải có khả năng duy trì sự chuyển đổi trạng thái hiệu quả và tính nhất quán khi quy mô hệ thống tăng lên.
2.3. Máy trạng thái và hệ thống blockchain
Theo tài liệu “Ethereum EVM minh họa” của Ethereum, mỗi khối là một tập hợp các trạng thái kích hoạt và toàn bộ hệ thống Ethereum là một bộ xử lý trạng thái. Trong phiên bản 1.2, chúng tôi đã giới thiệu nội dung máy trạng thái trong hệ thống chuỗi khối. Ngoài ra còn có nhiều mô tả về máy trạng thái trong sách trắng Ethereum.
Mặc dù máy trạng thái có khả năng xử lý mạnh mẽ nhưng giới hạn trên của nó là mức trần của cấu trúc blockchain.
Đối với ứng dụng kết hợp kết nối blockchain dựa trên mô hình UTXO và mô hình tài khoản (như EVM), phương pháp triển khai trạng thái và máy trạng thái khá khác nhau. Blockchain dựa trên mô hình UTXO dễ kết hợp hơn với các hệ thống phân tán vì trạng thái trong cả hai hệ thống đều dựa trên UTXO và không có chuyển đổi hoặc chỉ chuyển đổi đơn giản, dễ thực hiện hơn. Chuỗi dựa trên mô hình tài khoản yêu cầu đóng gói và chuyển đổi thêm giữa trạng thái của nó và trạng thái của hệ thống phân tán bên ngoài, việc triển khai rất phức tạp. Đây cũng là một phần lý do khiến quá trình phát triển Mạng Raiden trên Ethereum không được suôn sẻ.
2.4 Máy trạng thái và hệ thống tập trung
Ví dụ về việc sử dụng blockchain + hệ thống tập trung bao gồm Ordinals và sàn giao dịch tập trung CEX.
Các hệ thống như vậy tương đối đơn giản và một số không có chuyển trạng thái nào cả, như Ordinals, chỉ sử dụng các chỉ mục tập trung để hoàn thành công việc thống kê.
Giống như một sàn giao dịch tập trung, việc chuyển trạng thái trong đó hoàn toàn dựa trên các quy tắc do hệ thống tập trung đặt ra, máy trạng thái bên trong cũng là một bộ xử lý trạng thái bao gồm các chương trình hệ thống tập trung và không có khái niệm phức tạp.
Trong các ứng dụng Web3.0 trong tương lai, sẽ có nhiều trường hợp sử dụng blockchain + hệ thống tập trung hơn.
3. Cấu trúc của ứng dụng Web3 nên như thế nào?
Qua nội dung trước của bài viết, chúng ta biết rằng thông qua sự kết hợp của ba kiến trúc hai lớp Bitcoin, các thiết kế cấu trúc phức tạp hơn có thể được hoàn thành để đạt được các yêu cầu về tính năng cần thiết. Và từ góc độ kinh doanh, nếu logic cơ bản của ứng dụng có thể được phân tách thành các trạng thái và máy trạng thái, thì sự kết hợp của ba hệ thống có thể được sử dụng để hoàn thành toàn bộ logic nghiệp vụ lớp trên.
Vậy những sự kết hợp phổ biến này là gì? Những yếu tố nào sẽ quyết định cấu trúc của danh mục đầu tư? Chúng tôi suy đoán về cấu trúc của các ứng dụng quy mô lớn đáp ứng Web3.0 dựa trên các phân loại ứng dụng phổ biến và yêu cầu ứng dụng.
3.1.Phân loại ứng dụng phổ biến
Chúng tôi sử dụng số liệu thống kê ứng dụng trong Báo cáo thống kê về phát triển Internet của Trung Quốc lần thứ 48 làm tài liệu tham khảo, sau đây gọi là báo cáo thống kê. Vì Web2.0 đã trưởng thành và không ảnh hưởng đến việc phân tích kết quả phân loại ứng dụng và thang đo người dùng nên dữ liệu tham chiếu ứng dụng chúng tôi sử dụng là dữ liệu cũ từ năm 2020 và 2021. Một điều cần lưu ý là đây chỉ là số liệu thống kê của Internet Trung Quốc, trong giai đoạn Web3.0, nhiều ứng dụng mang tính toàn cầu và người dùng có yêu cầu về quy mô và hiệu suất cao hơn.
Trong báo cáo thống kê, chúng ta có thể thấy các ứng dụng trong Web2.0 vốn đã rất phong phú và có lượng người dùng rất lớn. Các ứng dụng này bao gồm: nhắn tin tức thời, video trực tuyến, video ngắn, thanh toán trực tuyến, mua sắm trực tuyến, công cụ tìm kiếm, tin tức trực tuyến, âm nhạc trực tuyến, phát sóng trực tuyến trực tuyến, trò chơi trực tuyến, mang về trực tuyến, văn học trực tuyến, gọi xe trực tuyến, văn phòng trực tuyến và đặt vé du lịch trực tuyến, giáo dục trực tuyến, chăm sóc y tế trực tuyến,... bao trùm hầu hết mọi lĩnh vực của đời sống con người. Ngoài những nội dung Internet tiêu dùng này, còn có nhiều ứng dụng trong Internet công nghiệp.
Nếu tất cả các ứng dụng Web2.0 được di chuyển sang Web3.0, hầu hết chúng sẽ có yêu cầu hiệu năng rất cao. Lấy thanh toán Visa làm ví dụ, yêu cầu hiệu suất cao nhất là: 65.000 TPS. Các chỉ số hiệu suất như vậy chỉ có thể được hỗ trợ bởi các hệ thống phân tán. Ví dụ: hiệu suất hiện tại của Lightning Network là 40 triệu giao dịch mỗi giây và hiệu suất của Lightning Mạng không đủ về mặt lý thuyết.
Ngoài ra, hãy lấy các trò chơi thông thường làm ví dụ, trò chơi toàn chuỗi hiện tại có TPS cao nhất trên blockchain có thể đạt mức cao nhất khoảng vài nghìn TPS, đây là một khoảng cách rất lớn so với các trò chơi Web2 3A truyền thống với hàng trăm nghìn TPS. TPS. Nếu bạn muốn di chuyển tất cả trò chơi sang Web3.0, hiệu suất cơ sở hạ tầng cần thiết sẽ là một thách thức lớn.
Hơn nữa, trò chơi chỉ là một ứng dụng trong các danh mục ứng dụng thông thường, còn các ứng dụng khác có hiệu suất cao hơn và yêu cầu cụ thể hơn.
3.2.Yêu cầu đối với ứng dụng Web3.0
Để hiểu nhu cầu của ứng dụng, sẽ trực tiếp hơn khi sử dụng cấu trúc doanh thu làm chỉ báo. Chúng tôi tham khảo báo cáo Thiết bị đầu cuối mã thông báo do FutureMoney Research quản lý quý 2 năm 2022. Mặc dù báo cáo này có trước đó nhưng thanh toán và các ứng dụng khác đang ở giai đoạn sơ bộ và sẽ không ảnh hưởng đến kết quả phân tích chính. Vậy là tác giả lười ở đây mà sử dụng dữ liệu khi mình viết sách Web3.0, nếu có dữ liệu quý 4 năm 2023 thì sẽ chính xác hơn.
(1) Phân tích nhu cầu thông qua báo cáo thu nhập
Phân loại doanh thu trong báo cáo thể hiện rõ hơn thành phần sản phẩm cốt lõi hiện tại của Web3.0. như hình ảnh cho thấy.
1) Doanh thu của Lớp 1 (chuỗi chính cơ bản trong blockchain) là 48%, chiếm gần một nửa tổng doanh thu, mô hình kinh doanh của nó có thể hiểu là “bán không gian khối”;
2) Doanh thu của nền tảng giao dịch NFT chiếm 22% và mô hình kinh doanh của nó có thể được hiểu là tiền bản quyền hoặc hoạt động tiếp thị;
3) Doanh thu Dex trong DeFi chiếm 15% và mô hình kinh doanh của nó là phí giao dịch và thị trường thanh khoản tạo ra doanh thu;
4) Thu nhập đặt cược trong DeFi chiếm 8% và mô hình kinh doanh của nó là hoa hồng hoặc chênh lệch lãi từ quản lý tài sản;
5) Gamefi chiếm 5% và mô hình kinh doanh của nó là tiền bản quyền, phí chuyển nhượng, doanh số NFT, v.v.;
6) Doanh thu cho vay trong DeFi chiếm khoảng 1% và mô hình kinh doanh của nó là chênh lệch lãi suất;
7) Doanh thu của Tooling chiếm khoảng 1% và mô hình kinh doanh của nó là phí dịch vụ, cũng sẽ bao gồm phí kiếm tiền từ lưu lượng truy cập trong tương lai;
Các ngành khác liên quan đến Web3.0 không phải là ứng dụng Web3.0 và không được tính là các ngành cốt lõi của Web3.0 và sẽ không được đưa vào. Ví dụ: phương tiện Web3.0, tổ chức nghiên cứu, tổ chức đào tạo, v.v.
Từ cơ cấu doanh thu, chúng ta có thể thấy rằng nhu cầu ứng dụng hiện tại của hệ sinh thái BTC về cơ bản có thể được giải quyết bằng blockchain và hệ thống lớp thứ hai của nó mà không cần kiến trúc hệ thống phức tạp. Tuy nhiên, Gamefi và SocialFi đang phát triển tương đối nhanh, sử dụng các ví dụ về trò chơi trong tài liệu tham khảo, chúng ta có thể thấy các trò chơi quy mô lớn có yêu cầu cao hơn và rõ ràng hơn về cấu trúc hệ thống.
Từ cơ cấu thu nhập, chúng ta có thể thấy nhu cầu ứng dụng của hệ sinh thái BTC hiện tại, đáng để làm lại tất cả các sản phẩm trong Ethereum và các hệ sinh thái khác. Chuyển đổi một chút công nghệ xây dựng lớp thứ hai dựa trên chuỗi trong hệ sinh thái Ethereum và thiết lập lớp thứ hai mới trên Bitcoin có thể đáp ứng tốt hơn những nhu cầu cơ bản này, nhưng chỉ ở mức độ phân cấp, bảo mật, quyền riêng tư và khả năng chống kiểm duyệt. được làm từ. Trong “Bài viết ôn lại hệ thống kiến thức cơ bản về xây dựng lớp thứ hai (Lớp 2) của Bitcoin”, việc xây dựng lớp thứ hai mới dựa trên loại EVM đều là những trường hợp rơi vào tình trạng này.
(2) Phân tích game case cho các ứng dụng yêu cầu hiệu năng cao
Trong bài viết Điều không thể trở thành có thể: Biến việc phát triển trò chơi toàn chuỗi thành hiện thực trên Lightning Network, nhu cầu lớn hơn về cả chức năng và hiệu suất. Kiến trúc thực sự của các ứng dụng Web3.0 đang dần xuất hiện.
Mô tả vấn đề trong bài viết: Trên cơ sở đảm bảo tính bảo mật, quyền riêng tư và tính phân cấp, các game full-chain chưa bao giờ tìm ra giải pháp tối ưu về khả năng mở rộng. Ví dụ: các công cụ trò chơi toàn chuỗi phổ biến nhất Mud và Dojo cam kết giúp các trò chơi toàn chuỗi đạt được TPS cao hơn, nhưng người chơi vẫn cần nhiều hơn 2 giây chờ vào bộ đệm cho mỗi thao tác. Trên thực tế, trò chơi toàn chuỗi hiện tại có TPS cao nhất trên blockchain có thể đạt mức cao nhất khoảng vài nghìn TPS, đây là một khoảng cách rất lớn so với các trò chơi Web2 3A truyền thống với hàng trăm nghìn TPS. Trong khi theo đuổi tiền đề không làm mất đi lợi thế của blockchain, các trò chơi toàn chuỗi có thể vượt qua khả năng mở rộng.
Trong giải pháp được thảo luận sau trong cuộc thảo luận kỹ thuật, Lightning Network và RGB được sử dụng để mở rộng hiệu suất, đồng thời các khái niệm về chuỗi tạm thời và chuỗi chuyên dụng cũng được đề xuất.
Chuỗi phù du (chuỗi tạm thời)
Chuỗi khối tạm thời có thể được định nghĩa là chuỗi khối không tồn tại mãi mãi và bị phá hủy sau khi mục đích của chuỗi khối được hoàn thành (chẳng hạn như ghi lại các giao dịch) hoặc khi trạng thái của nó được lưu trữ vĩnh viễn ở nơi khác. Trạng thái kết thúc được lưu trữ bởi chuỗi tạm thời chỉ là dữ liệu về các sự kiện kết thúc liên quan đến chuỗi tạm thời, do đó nén mọi thứ theo một mức độ lớn đáng kể. Chuỗi tạm thời chủ yếu bị giới hạn bởi độ trễ giao dịch và thông lượng trên blockchain.
Kênh trạng thái VS chuỗi tạm thời
Đối với các chuỗi tạm thời, chúng tôi sẽ có một số lượng lớn người dùng do trạng thái trên chuỗi công khai. Trạng thái cần được chèn vào chuỗi công khai sẽ được giảm kích thước thông qua việc cắt bớt/nén/trích xuất khác biệt, sau đó được lưu trên chuỗi công khai một cách thường xuyên thay vì đột xuất. Cài đặt kênh trạng thái RGB có thể bỏ qua các hạn chế về hiệu suất của chuỗi tạm thời và đạt được chức năng tương tự như chuỗi tạm thời.
Blockchain dành riêng cho ứng dụng
Chuỗi khối dành riêng cho ứng dụng là chuỗi khối được tạo để chạy một ứng dụng phi tập trung (dapp). Thay vì xây dựng trên blockchain hiện có, các nhà phát triển xây dựng một blockchain mới từ đầu bằng cách sử dụng máy ảo tùy chỉnh (VM) để thực hiện các giao dịch để người dùng tương tác với ứng dụng. Các nhà phát triển cũng có thể tùy chỉnh các thành phần khác nhau của ngăn xếp mạng blockchain—sự đồng thuận, mạng và thực thi—để đáp ứng các yêu cầu thiết kế cụ thể. Cải thiện tốc độ thực hiện hợp đồng thông minh và giải quyết các hạn chế về tài nguyên máy tính có thể giúp triển khai blockchain cho các ứng dụng cụ thể. Cho phép các nhà phát triển tùy chỉnh cơ sở hạ tầng cho các trường hợp sử dụng khác nhau giúp việc phát triển dễ dàng hơn. Đồng thời, nó cho phép các nhà phát triển web3 xây dựng các mô hình giá trị mạnh mẽ và mở rộng dapp của họ để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng theo cấp số nhân và truyền cảm hứng cho nhiều đổi mới hơn.
Thông qua trường hợp của trò chơi này, cùng với phân tích trước đây của chúng tôi về một số kiến trúc, chúng tôi có thể đánh giá sơ bộ kiến trúc của các ứng dụng quy mô lớn trong tương lai.
3.3 Kiến trúc đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng Web3.0 quy mô lớn sẽ như thế nào?
Ở nội dung trước chúng ta đã tìm hiểu về các danh mục ứng dụng phổ biến trong Web2.0, tất cả các ứng dụng này đều đã được nâng cấp lên Web3.0, đánh dấu sự bước vào hoàn toàn kỷ nguyên Web3.0. Loại kiến trúc nào có thể đáp ứng nhiều ứng dụng trên?
(1) Sự khác biệt đơn giản về kiến trúc giữa Web2.0 và Web3.0
Ở đây chúng ta tham khảo nội dung bài viết “Kiến trúc của một ứng dụng Web 3.0” của nữ thần blockchain Preethi Kasireddy. Mô tả cấu trúc của các ứng dụng Web3.0 ở đây là một cấu trúc rất đơn giản chỉ dựa vào hệ thống blockchain. Tuy nhiên, cấu trúc này quá đơn giản, không phản ánh cấu trúc lớp thứ hai và không phù hợp với các ứng dụng quy mô lớn.
Bằng cách so sánh các trường hợp triển khai kỹ thuật của các sản phẩm tập trung truyền thống và các trường hợp của sản phẩm Web3.0, sẽ dễ dàng hiểu được sự khác biệt trong việc triển khai kỹ thuật. Kết hợp với mô tả của Gavin Wood về tầm nhìn ngăn xếp công nghệ của Web3.0, chúng ta có thể thấy rằng sự khác biệt lớn nhất trong việc triển khai kỹ thuật của Web3.0 là ở nền tảng và sự khác biệt ở lớp trải nghiệm người dùng là tương đối nhỏ.
(2) Kiến trúc hệ thống cho các ứng dụng quy mô lớn trong kỷ nguyên Web3.0
Trong thời đại không có blockchain, các ứng dụng được xây dựng trên hệ thống tập trung và hệ thống phân tán. Ví dụ: các ứng dụng như trung tâm mua sắm, IM và video được xây dựng trên hệ thống tập trung và các bản tải xuống Thunder được xây dựng trên hệ thống phân tán.
Với hệ thống blockchain, chúng ta đã bước vào kỷ nguyên Web3.0, các ứng dụng trong thời kỳ này là một kiến trúc phức tạp được xây dựng trên hệ thống blockchain, hệ thống phân tán và hệ thống tập trung. Trong số đó, hệ thống blockchain và phần mở rộng lớp thứ hai của nó hoàn thành việc truyền và xử lý giá trị, còn hệ thống phân tán và hệ thống tập trung hoàn thành việc truyền và xử lý thông tin.
Như được hiển thị bên dưới,
Nội dung cụ thể được mô tả như sau:
(1) Mạng chính Bitcoin và cấu trúc lớp thứ hai là trung tâm của mọi giá trị và hầu hết giá trị được xây dựng trên mạng này. Trong cấu trúc lớp thứ hai của Bitcoin, lớp thứ hai dựa trên chuỗi hoàn thành việc mở rộng hiệu suất và xử lý giá trị cũng như xử lý tất cả dữ liệu sổ cái. Trong cấu trúc lớp thứ hai của Bitcoin, cấu trúc lớp thứ hai dựa trên hệ thống phân tán hoàn thành việc mở rộng hiệu suất, xử lý dữ liệu liên quan đến cục bộ và sử dụng sự đồng thuận của các bên liên quan, nhưng kết quả tính toán cuối cùng cần được triển khai trong blockchain hệ thống. Trong cấu trúc lớp thứ hai của Bitcoin, cấu trúc lớp thứ hai dựa trên hệ thống tập trung trực tiếp cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng lớp trên.
(2) Hệ thống giống như RGB cũng sẽ yêu cầu một số chuỗi tạm thời hoặc chuỗi trung gian để hoàn thành chức năng thanh toán của sổ cái, như được hiển thị bằng đường màu xanh lam trong hình. Ví dụ về trò chơi trong Tài liệu tham khảo 1 mô tả kịch bản này. Nó chưa xuất hiện trên quy mô lớn vì việc xây dựng các hệ thống giống RGB rất phức tạp và chưa đạt đến độ chín.
(3) Ngoài hệ sinh thái Bitcoin, còn có các hệ sinh thái hệ thống blockchain khác để đáp ứng nhu cầu của các tình huống kinh doanh khác nhau. Như chúng tôi đã mô tả trong bài viết về cơ sở hạ tầng lớp thứ hai, sẽ có nhiều dự án ở lớp thứ hai dựa trên chuỗi và nó cũng có thể áp dụng cho các chuỗi sinh thái không phải Bitcoin. Các hệ thống blockchain và lớp thứ hai khác cũng có thể tham gia Lightning Network và RGB và điều này sẽ dần dần xảy ra khi công nghệ trưởng thành.
(4) Trong hệ sinh thái Web3.0, các hệ thống tập trung cũng sẽ có chỗ đứng, nhưng tỷ trọng sẽ không còn lớn như Web2.0. Hệ thống tập trung có nhiều lợi thế.
(5) Trong các ứng dụng thực tế, hệ thống dây điện bên trong trong hình trên sẽ trở nên phức tạp hơn, một số không cần sử dụng lớp thứ hai mà trực tiếp vận hành mạng lớp thứ nhất, chẳng hạn như khi RGB sử dụng giao thức BP. Các blockchain khác cũng có thể sử dụng các hệ thống phân tán, chẳng hạn như Raiden Network trên Ethereum, mặc dù chưa trưởng thành nhưng nếu có các kịch bản về nhu cầu thì sẽ có các kịch bản sử dụng bằng cách chuyển đổi một số tính năng cơ bản. Hình trên là mô tả đơn giản về kiến trúc ứng dụng Web3.0.
3.4 Đường đi thi công khả thi
Từ cơ cấu thu nhập, chúng ta có thể thấy nhu cầu ứng dụng hiện tại của hệ sinh thái BTC và từ việc phân loại các ứng dụng được sử dụng phổ biến, chúng ta có thể thấy nhu cầu tham gia đầy đủ vào Web3.0 trong tương lai. Đó sẽ là một con đường dài. Vì vậy, những việc có thời gian thi công tương đối dài cần phải giải quyết theo từng giai đoạn.
Ba giai đoạn ở đây rất giống với ngắn hạn, trung hạn và dài hạn mà Thầy Dashan đề cập. Nó chỉ tóm tắt giai đoạn đơn giản của việc xây dựng lớp thứ hai dựa trên dây chuyền vào giai đoạn xây dựng đầu tiên.
(1) Giai đoạn đầu tiên là giai đoạn đầu của việc xây dựng hai lớp dựa trên chữ khắc và dây chuyền
Việc xây dựng hai lớp dựa trên dòng chữ và chuỗi tương đối dễ dàng và hiện có nhiều ứng dụng. Cho dù đó là brc 20, src 20, arc 20, dòng chữ và các ứng dụng khác, hay các bên dự án xây dựng lớp thứ hai dựa trên chuỗi đó, chúng đều rất phong phú.
Việc xây dựng ở giai đoạn này tương đối đơn giản, hầu hết chúng là các ứng dụng tài chính và với sự hỗ trợ của kinh nghiệm trong việc chuyển đổi và bắt chước lớp thứ hai của Ethereum, việc xây dựng sẽ dễ dàng và nhanh chóng hơn. Mặc dù tương đối đơn giản nhưng quá trình này rất cần thiết và quan trọng. Chúng đã giúp phát triển hệ sinh thái, thu hút lưu lượng truy cập và tiền, thử nghiệm công nghệ kết nối chuỗi chéo, thử nghiệm stablecoin và thử nghiệm nhiều khả năng khác nhau. Giai đoạn này chủ yếu là để hoàn thành các xác minh khác nhau về tính khả thi về chức năng.
(2) Giai đoạn thứ hai là giai đoạn giữa và cuối của việc xây dựng cấp hai dựa trên chuỗi và xây dựng cấp hai dựa trên hệ thống phân tán.
Ở giai đoạn này, việc xây dựng lớp thứ hai dựa trên dây chuyền cũng được tham gia, đây là giai đoạn nâng cao của việc xây dựng dựa trên dây chuyền. Ngoài ra, giai đoạn thứ hai tập trung vào việc thử nghiệm và cải tiến nhiều loại công trình xây dựng lớp thứ hai phân tán. Lightning Network sẽ trở nên hoàn thiện hơn, các chức năng và độ ổn định của RGB sẽ được cải thiện đáng kể và các kịch bản ứng dụng của nó sẽ phong phú hơn. Các đối thủ cạnh tranh giống RGB sẽ dần xuất hiện và trưởng thành, chẳng hạn như BitVM. Đồng thời, các hệ thống phân tán như Nostr cũng sẽ kết hợp các hàm giá trị. Giai đoạn này chủ yếu là hoàn thành các xác minh khác nhau về tính khả thi về chức năng và hiệu suất.
(3) Xây dựng quy mô lớn dựa trên hệ sinh thái Bitcoin
Giai đoạn cuối cùng là giai đoạn trưởng thành, ở giai đoạn này Web3.0 bắt đầu được xây dựng với số lượng lớn và dần dần trưởng thành. Các ứng dụng phổ biến được mô tả trong 3.1 đã bắt đầu bước vào kỷ nguyên Web3.0.
Có thể giai đoạn này sẽ mất nhiều thời gian hơn mới đến, có thể sẽ xảy ra một sự kiện điểm uốn có thể thúc đẩy sự xâm nhập của một số lượng lớn ứng dụng Web2.0 và thời gian có thể không lâu như vậy.
Dù thế nào đi chăng nữa, khi kỷ nguyên Web3.0 thực sự đến, chắc chắn nó sẽ rất khác, các chức năng và giá trị sản xuất sẽ lớn hơn và rực rỡ hơn so với toàn bộ Internet PC + Internet di động hiện tại. Có lẽ nó giống như sự xuất hiện của Sora trong lĩnh vực AI, rất đáng kinh ngạc và gây sốc, nhưng quá trình này không quá đột ngột.
Mô tả tham khảo
(1) Tham khảo các bài viết và nội dung khóa học của ông Dashan về các khía cạnh ngắn hạn, trung hạn và dài hạn của hệ sinh thái Bitcoin.
(2) Điều không thể trở thành có thể: Biến việc phát triển trò chơi toàn chuỗi thành hiện thực trên Lightning Networkhttps://m.jinse.cn/news/blockchain/3667669.html(Nó sẽ được truyền cảm hứng và xác minh nhiều hơn bởi bài viết này)
(3) Ba góc quan sát chủ yếu đề cập đến Ethereum EVM minh họa, Takenobu T., 2018.3
(4) Đối với nội dung liên quan đến phân loại ứng dụng, chủ yếu tham khảo Web3.0: Xây dựng tương lai kỹ thuật số cho Metaverse được tác giả viết vào năm 2022.
(5) Tham khảo kiến thức lý thuyết đồ thị môn logic số đại học.
(6) Tham khảo một số bài viết về hệ phân tán.
