Encaminhar o título original: A melhor solução de escalonamento fora da cadeia: Analisando a Rede Celer

Endereço de vídeo

Hoje, mergulhamos num projeto impressionante, a derradeira solução de escalonamento fora da cadeia, em que alcançar TPS na ordem das dezenas de milhões é muito fácil. Esqueça os Rollups e o ZK, eles estão na sombra quando comparados com a imensa capacidade da Rede Celer. Atualmente avaliada em 100 milhões de dólares, ocupa a 199ª posição no mercado.

Introdução

A Celer Network é uma plataforma de escalabilidade de camada 2 de alto desempenho projetada para trazer recursos de escala de internet para blockchain por meio de inovações tecnológicas. A sua grande visão é facilitar a comercialização e a adoção generalizada da cadeia de blocos, servindo como um sistema de rede universal que funciona em cadeias de blocos existentes e futuras. Aproveitando a inovadora tecnologia de escalonamento fora da cadeia e a criptoeconomia implícita alinhada a incentivos, a Celer Network oferece desempenho e flexibilidade sem precedentes. Essencialmente, dedica-se a construir uma plataforma de gateway para aplicações de blockchain à escala da Internet, utilizando tecnologia de escalonamento fora da cadeia, permitindo a todos desenvolver, implementar e utilizar aplicações de blockchain distribuídas de elevado desempenho de forma rápida e conveniente.

Destaques do projeto

A tecnologia de escalonamento off-chain permite interacções de contratos inteligentes entre entidades mutuamente desconfiadas off-chain, mantendo uma máquina de estado off-chain imutável e com várias assinaturas. O consenso na cadeia só é invocado quando é absolutamente necessário, por exemplo, quando várias partes não conseguem chegar a um consenso. O escalonamento fora da cadeia é a única forma de garantir a natureza descentralizada e sem confiança da cadeia de blocos, ao mesmo tempo que se obtém escalabilidade horizontal e proteção da privacidade para aplicações distribuídas (dApps). Marca um ponto de viragem na adoção generalizada da tecnologia de cadeia de blocos e servirá de motor e pedra angular para todos os dApps escaláveis.

Visão geral técnica

Como uma plataforma abrangente que pode ser implantada em blockchains existentes ou futuras, a Celer Network apresenta uma arquitetura clara em camadas que separa a complexa plataforma off-chain em componentes modulares. Esta arquitetura reduz significativamente a complexidade da conceção, desenvolvimento e manutenção do sistema, permitindo que cada componente seja facilmente iterado e se adapte às mudanças. Uma arquitetura em camadas bem concebida deve ter interfaces abertas, encorajando diferentes implementações em cada camada, desde que suportem interfaces comuns entre camadas. Cada camada só precisa de se concentrar na implementação das suas funcionalidades específicas. Inspirada no bem-sucedido design em camadas da internet, a Celer Network adota uma pilha de tecnologia off-chain chamada cStack, que pode ser construída em diferentes blockchains. O cStack inclui as seguintes camadas, por ordem ascendente:

cChannel: Canal de estado generalizado e conjunto de sidechain

cRoute: Encaminhamento de transferência de valor comprovadamente ótimo

cOS: Estrutura de desenvolvimento e tempo de execução para aplicações activadas fora da cadeia.

A arquitetura do Celer oferece soluções inovadoras para todas as suas camadas. De seguida, analisamos os desafios técnicos e as principais características do cChannel, cRoute e cOS.

cCanal

Esta camada é a mais próxima da cadeia de blocos subjacente, interagindo diretamente com a cadeia pública de base e fornecendo actualizações de estado em tempo real às camadas superiores com uma estrutura de abstração comum num período de tempo limitado. O cChannel emprega canais de estado e tecnologia sidechain, que são os pilares das plataformas de escalonamento off-chain. Os canais estatais permitem que as partes mutuamente desconfiadas cheguem rapidamente a um consenso sobre o último estado acordado em transacções fora da cadeia e garantam a sua segurança à prova de adulteração através de contratos de dívida na cadeia. Este conceito foi inicialmente introduzido pela Lightning Network para suportar microtransacções Bitcoin off-chain de elevado rendimento. Desde o início do conceito de Lightning Network, tem havido investigação que aborda várias questões no contexto das redes de canais de pagamento, tais como o encaminhamento e a otimização do tempo de bloqueio. No entanto, as redes fora da cadeia ainda se encontram nas primeiras fases de desenvolvimento, enfrentando desafios significativos em termos de modularidade, flexibilidade e relação custo-eficácia. O cChannel aborda os desafios atuais introduzindo uma série de novos recursos:

• Transição de estado genérica fora da cadeia: As transferências fora da cadeia podem depender de transições de estado arbitrárias baseadas em DAG, permitindo que a Celer Network suporte dApps offline complexos e de alto desempenho, como jogos, leilões online, seguros, mercados de previsão e trocas descentralizadas.
• Transferência de valor flexível e eficiente: Múltiplos canais de estado e estruturas de sidechain, diversas estratégias de eficiência e de compensação à prova de adulteração, suportam uma rápida transferência de valor com condições gerais, minimizando as interacções na cadeia e o bloqueio mínimo de fundos.
• Contratos puramente fora da cadeia: Os contratos não diretamente relacionados com depósitos na cadeia não requerem operações ou inicialização na cadeia, a menos que seja desencadeada uma disputa. Cada contrato ou objeto puramente fora da cadeia tem um endereço fora da cadeia exclusivamente identificável, implantado na cadeia de blocos apenas quando necessário e ao qual é atribuído um endereço na cadeia pelo tradutor de endereços fora da cadeia incorporado.

cRota

A Celer Network é uma plataforma de dApps altamente escalável, e uma de suas promessas mais cruciais é suportar transferências de valor de alto rendimento na plataforma. A transferência de valor fora da cadeia é um requisito fundamental para muitas aplicações fora da cadeia. Embora a Celer Network tenha uma visão mais ampla do que as soluções de pagamento, introduziu melhorias inovadoras no encaminhamento de pagamentos fora da cadeia, uma vez que determina diretamente o valor que pode ser transferido no ecossistema e a rapidez com que o faz. Todas as rotas de pagamento fora da cadeia existentes podem ser atribuídas a algoritmos tradicionais de "encaminhamento pelo caminho mais curto", o que pode resultar num fraco desempenho em redes de pagamento fora da cadeia devido a diferenças fundamentais no modelo de ligação. A capacidade de ligação nas redes de computadores é estável e sem estado (não é afetada por transmissões anteriores). No entanto, a capacidade de ligação nas redes de pagamento fora da cadeia é dependente do estado (determinada por depósitos na cadeia e pagamentos anteriores), o que faz com que a topologia da rede e os estados das ligações mudem constantemente numa rede altamente dinâmica. Isto dificulta a convergência dos algoritmos tradicionais de encaminhamento pelo caminho mais curto, resultando em baixa taxa de transferência, alta latência ou mesmo interrupções.

O módulo de encaminhamento de pagamentos da Celer Network reconhece este desafio fundamental, e o cRoute introduz um encaminhamento equilibrado distribuído (DBR) que utiliza gradientes de congestionamento distribuídos. Destacamos algumas propriedades únicas do DBR:

Rendimento ótimo comprovável: Provamos que, para qualquer taxa de pedido de transação de pagamento, se existir um algoritmo de encaminhamento que possa suportar essa taxa, o DBR pode sempre encontrar esse algoritmo. De acordo com as nossas avaliações, o DBR aumenta a taxa de transferência em 15 vezes e a utilização do canal em 20 vezes, em comparação com as soluções mais avançadas.

Equilíbrio transparente de canais: Desde a Lightning Network, manter o equilíbrio dos canais tem sido um objetivo intuitivo. No entanto, as tentativas existentes de equilíbrio de canais incluem heurísticas que exigem uma coordenação pesada dentro ou fora da cadeia, com poucas garantias. O DBR integra o processo de balanceamento de canais com o roteamento e mantém o equilíbrio da rede sem exigir nenhuma coordenação adicional.

Totalmente descentralizado: O DBR é um algoritmo totalmente descentralizado em que cada nó só precisa de comunicar com os seus nós vizinhos na topologia de rede do canal de estado. O custo de envio de mensagens no protocolo DBR também é baixo.

Resiliência a falhas: O algoritmo DBR apresenta uma elevada tolerância a falhas; pode detetar e adaptar-se rapidamente a nós que não respondem, suportando o máximo rendimento possível nos restantes nós disponíveis.

Preservação da privacidade: Devido à sua natureza multipercurso, o algoritmo DBR preserva naturalmente a privacidade relativamente ao valor transmitido sem necessidade de técnicas adicionais de proteção da privacidade (por exemplo, ZKSNARK). É importante salientar que o algoritmo DBR pode integrar-se perfeitamente no encaminhamento onion para proteger o anonimato da origem e do destino.

cOS

A Celer Network é uma plataforma de dApps altamente escalável, e enquanto os dApps on-chain servem apenas como um frontend simples que se conecta à blockchain, os dApps off-chain, apesar de seu enorme potencial de escalabilidade, enfrentam desafios ao serem construídos em cadeias públicas tradicionais. A Celer Network apresenta o cOS, uma estrutura de desenvolvimento que permite que todos desenvolvam, operem e interajam facilmente com dApps off-chain escaláveis, reduzindo assim a complexidade adicional introduzida pelo escalonamento off-chain. A Celer Network permite que os programadores se concentrem mais na lógica das suas aplicações e criem experiências de utilizador óptimas, enquanto o cOS trata de tarefas complicadas, incluindo:

Identificação de dependências entre estados arbitrários fora da cadeia e na cadeia.

Gerir o seguimento, armazenamento e disputa de estados fora da cadeia.

Tolere falhas de nós intermédios de forma transparente.

Suporte a vários dApps off-chain simultâneos.

Compile uma implementação unificada para diferentes módulos on-chain e off-chain.

A solução de escalonamento fora da cadeia da Celer Network baseia-se em vários conceitos-chave:

Canais de Estado: A rede Celer usa a tecnologia de canal de estado para alcançar o escalonamento fora da cadeia. Os canais de estado são canais de comunicação privados estabelecidos na cadeia de blocos entre duas ou mais partes. Os participantes podem realizar numerosas transacções nestes canais, sendo que apenas o resultado final da liquidação é registado na cadeia de blocos, reduzindo significativamente a carga sobre as transacções na cadeia e melhorando a eficiência.

Computação fora da cadeia: A Celer Network permite que os participantes off-chain executem tarefas computacionais complexas sem esperar pela confirmação da rede blockchain. Estes cálculos podem incluir a execução de contratos inteligentes, lógica de jogo e processamento de dados. Apenas os resultados finais são enviados para a cadeia de blocos para garantir a segurança e a transparência.

Rede de pagamento condicional: A rede Celer introduz uma rede de pagamento condicional, permitindo aos utilizadores realizar operações de pagamento condicional dentro dos canais estatais. Isto significa que os pagamentos podem ser associados a condições específicas, tais como carimbos de data/hora ou accionadores de eventos, oferecendo mais possibilidades para aplicações complexas fora da cadeia.

Interoperabilidade de rede: A solução de escalonamento da Celer Network foi projetada para interoperar com diferentes redes de blockchain, como Ethereum, Bitcoin e outras. Isto permite a transferência de activos e dados entre diferentes cadeias de blocos, facilitando uma ligação mais extensa do ecossistema.

A camada de implementação da CELER assenta inteiramente num modelo de conceção económica, mantendo e operando toda a rede CELER através do Proof of Liquidity Commitment (PoLC), do Liquidity Backing Auction (LiBA) e da State Guardian Network (SGN).

1. Prova de Compromisso de Liquidez (PoLC): Os pagamentos fora da cadeia exigem canais abertos e uma certa quantidade de garantia de token. Para responder ao desafio de a capacidade financeira não estar necessariamente alinhada com as competências técnicas, a CELER introduz um compromisso de prova de liquidez. Através da mineração de bloqueio de activos, este mecanismo garante liquidez suficiente para os prestadores de serviços fora da cadeia, aumentando a liquidez dos activos fora da cadeia. Quanto mais longo for o período de bloqueio, mais tokens CELER são obtidos. Mecanismo de Recompensa de Mineração: Dentro de um período de tempo limitado, a Celer Network planeia incentivar o Network Liquidity Backer (NLB) que bloqueia um Contrato de Compromisso de Garantia (CCC) para apoiar o sistema com um CELR adicional de 20% em comparação com a alocação pré-mineração. O incentivo é proporcional ao poder computacional do Proof of Liquidity Commitment (PoLC) para cada NLB.
2. Leilão de apoio à liquidez (LiBA): Para além de resolver a questão da liquidez através da extração bloqueada, a CELER recorre a leilões para resolver problemas de liquidez. Os prestadores de serviços podem competir pela liquidez através de um mecanismo de "crowd lending".
3. Rede de Guardiões de Estado (SGN): Quando os utilizadores não estão online, a State Guardian Network funciona como uma sidechain compacta para proteger os estados fora da cadeia. Os detentores de tokens CELER podem formar autonomamente o SGN e tornar-se Guardiões do Estado. Antes de ficar offline, um utilizador pode submeter o seu estado ao SGN mediante o pagamento de uma taxa, permitindo que os guardiões nomeados protejam o estado durante um determinado período. Os tutores são seleccionados aleatoriamente com base na hash do estado e na "pontuação de responsabilidade".

O processo fundamental deste mecanismo de leilão envolve o Mutuário (OSP) que submete informação sobre o montante de empréstimo requerido e a duração do empréstimo para criar um contrato inteligente LiBA padrão na Rede Celer e iniciar o processo de Leilão de Apoio de Liquidez (LiBA). Este leilão é realizado de forma anónima, com informações de licitação que incluem a taxa de juro de empréstimo prevista pelo mutuante, o montante de liquidez garantida (para a duração especificada pelo OSP que iniciou o leilão), a quantidade de fichas CELR, etc. Para facilitar a participação dos mineiros de Proof of Liquidity Commitment (PoLC) (NLB) no leilão, o mecanismo permite que os mineiros contribuam com liquidez através do contrato CCC. O processo de leilão utiliza um mecanismo de leilão VCG (detalhes complexos omitidos aqui por razões de brevidade), calculando um "índice de felicidade" com base nas informações de licitação dos licitantes durante o leilão. O vencedor do leilão final é selecionado de acordo com determinadas regras, sendo de salientar que, se os licitantes tiverem pontuações semelhantes, ganha aquele que tiver uma maior quantidade de fichas CELR. Após a conclusão do leilão, o Mutuário (OSP) é obrigado a efetuar o pagamento antecipado dos juros do contrato de leilão LiBA. Ao receber os juros pré-pagos, o contrato de leilão gera tokens IOU numa proporção de 1:1 e envia-os para o contrato de canal de estado onde reside a OSP (cCurrency, por exemplo, gerando cETH contra uma garantia ETH). Este token IOU serve como meio de transferência de valor em canais de estado fora da cadeia. Normalmente, antes da expiração do contrato de leilão, o OSP envia todas as cETH emprestadas de volta ao contrato de leilão para liquidação da dívida. Nesse momento, o contrato de leilão torna-se nulo. Uma vez que o cETH e o ETH têm uma relação 1:1, os utilizadores podem terminar as transacções fora da cadeia e levantar fundos sem risco a qualquer momento. (3) SGN (Enhancing Celer Network's Availability via SGN): SGN serve como uma rede guardiã de estado off-chain, agindo como uma sidechain para proteger os estados off-chain de clientes offline. Os detentores de tokens CELR podem tornar-se guardiões do estado fora da cadeia, comprometendo-se com tokens. Os guardiões das tarefas de estado fora da cadeia submetidas são seleccionados aleatoriamente com base no hash do estado e na "pontuação de responsabilidade". Quanto mais tokens forem prometidos, maior será a probabilidade de serem delegados para guardar tarefas estatais fora da cadeia, levando a um aumento das receitas de taxas. Os utilizadores podem pagar uma taxa para submeter estados fora da cadeia à rede SGN durante um período antes de ficarem offline, evitando a revogação de transacções desfavoráveis, entre outros benefícios. Em suma, o LiBA e o PoLC centram-se na introdução mais fácil das etapas intermédias do processo de interação de estados fora da cadeia, enquanto o SGN se concentra na proteção do processo de transição de estados fora da cadeia, com o objetivo de trazer de volta os estados fora da cadeia para a cadeia de blocos quando necessário (por exemplo, em caso de fraude potencial pela contraparte). Em todo o sistema económico, os tokens CELR podem ser utilizados como garantia em obrigações antifraude de empréstimo de liquidez, mediação de pagamentos para taxas de registo de canais, taxas de transação e outras possíveis taxas de serviço. Além disso, nos primeiros 5 anos de funcionamento do sistema, serão gerados novos tokens CELR através da extração mineira PoLC, e a LiBA apenas exige que os tokens sejam penhorados, pertencendo o CELR ao mutuário após o período de penhor. Após o período de mineração PoLC de 5 anos, o LiBA começará a consumir CELR, e o CELR consumido não será mais devolvido ao mutuário, mas injetado no sistema como recompensas contínuas de mineração PoLC. Em termos de segurança, o Celer tem as seguintes concepções:

1. O PNL tende a escolher OSP sem registos de incumprimento para a concessão de empréstimos.
2. A cETH recém-criada só pode ser transferida para contratos de canal estatal numa lista branca.
3. As cETH só podem ser gastas gradualmente a um ritmo limitado.
4. Os OSPs podem tomar várias medidas para manter uma infraestrutura segura, como a implantação compartimentada de vários nós, a verificação formal das regras de acesso de segurança da infraestrutura de rede e muito mais.

Equipa

A arquitetura e a conceção dos incentivos fora da cadeia de toda a rede Celer são explicadas acima e, em geral, a abordagem é bastante clara. No entanto, requer fortes capacidades de implementação, o que torna a composição da equipa crucial. Felizmente, a equipa do Celer é formidável e é constituída por pessoas conhecidas. Eis uma visão geral dos principais membros da equipa:

Fundador, Mo Dong: Licenciado pela Universidade Jiao Tong de Xangai e doutorado em Ciências da Computação pela UIUC em 2017. Foi membro fundador da Veriflow, uma empresa de segurança de verificação formal de redes, onde desempenhou funções de chefe de equipa de engenharia e gestor de produto. O Dr. Dong é um dos primeiros participantes, programador e pioneiro em círculos de tecnologia distribuída e de cadeias de blocos. O software de verificação formal de sistemas distribuídos e protocolos de rede desenvolvido anteriormente foi implementado nas 50 maiores empresas do mundo. Em 2017, começou a lecionar cursos de desenvolvimento de contratos inteligentes de cadeias de blocos, cultivando um grande número de programadores para a comunidade.

1. Membros principais

Junda Liu: Licenciou-se na Universidade de Tsinghua e obteve um doutoramento em Ciências da Computação na Universidade da Califórnia em Berkeley em 2011. Tem 7 anos de experiência na Google e foi pioneiro na utilização de DAG para encaminhamento, conseguindo capacidades de reparação de rede 1000 vezes superiores às das normas da indústria.

Xiaozhou Li: Licenciou-se na Universidade de Tsinghua e obteve um doutoramento em ciências da computação em Princeton. Tem 2 anos de experiência na Barefoot Networks.

Qingkai Liang: Licenciou-se na Universidade Jiao Tong de Xangai e obteve um doutoramento em ciências da computação no MIT.

1. Equipa de Operações (peso 45%, pontuação 42,75)

Pengying Wang: Licenciada pela Universidade de Boston, é vice-presidente do MIT-CHIEF (Massachusetts Institute of Technology-China Innovation and Entrepreneurship Forum).

Sirong Li: Possui um mestrado em Análise Empresarial da Universidade de Rochester, com experiência de trabalho em empresas da Fortune 500 com casos de marketing bem sucedidos. A equipa é constituída por 12 membros, incluindo 9 técnicos de desenvolvimento.

1. Consultores de investimento:

Christos Kozyrakis:

Professor de Engenharia Eléctrica e Ciências da Computação na Universidade de Stanford.

Alan Mishchenko: investigador e engenheiro a tempo inteiro na Universidade da Califórnia em Berkeley. Tem um doutoramento em Ciências Informáticas do Instituto Glushkov de Cibernética, na Ucrânia.

Shousheng Zhang: Professor de Física na Universidade de Stanford. Fundador e Presidente da Danhua Capital.

Tokenomics

O projeto foi lançado em 2019 com uma oferta máxima de 10 000 000 000 CELR. Atualmente, estão em circulação 7.743.424.107 CELR, o que representa uma taxa de circulação de 77,4%. O preço atual do token é de US $ 0,013, com o ponto mais alto sendo US $ 0,1984 em 26 de setembro de 2021. Isto indica um declínio de mais de 90%. Em termos de distribuição de tokens, a equipa detém 18,3% e a fundação 17%, totalizando 35%, o que é uma proporção relativamente elevada. O Valor Total Bloqueado (TVL) da cBridge é de 88 milhões de dólares. Apesar de a rede principal ainda não ter sido lançada, atingir este volume é considerado respeitável.

Em conclusão, este projeto apresenta ideias inovadoras como solução para a escalabilidade fora da cadeia. Posicionada como uma solução de escalabilidade fora da cadeia, introduz novas soluções técnicas e um modelo económico, demonstrando melhorias significativas de desempenho através de simulações experimentais. A equipa de desenvolvimento apresenta uma força notável, orientada por investigadores de renome de instituições prestigiadas e programadores experientes que servem de conselheiros. Com este projeto, há potencial para avanços revolucionários na escalabilidade fora da cadeia. No entanto, é crucial reconhecer as limitações inerentes aos canais de estado, que são mais adequados para interacções de alta frequência entre vários utilizadores e menos aplicáveis a interacções de baixa frequência com utilizadores que mudam frequentemente. Apesar destes desafios, o sucesso dos canais estatais fora da cadeia como um conjunto de melhorias para as cadeias de blocos públicas poderia contribuir para a praticabilidade da tecnologia das cadeias de blocos. Embora o projeto enfrente desafios de implementação significativos, é importante notar que os requisitos actuais de Transação por Segundo (TPS) podem não exigir necessariamente valores extremamente elevados. As cadeias públicas de alta velocidade existentes, incluindo as soluções da camada 2, podem satisfazer adequadamente as necessidades actuais. No entanto, este projeto apresenta uma solução bem pensada e a sua avaliação atual no mercado é relativamente baixa em comparação com outras soluções L2. Uma vez que o projeto ainda não foi totalmente realizado, existe uma subavaliação potencial. Quando a rede principal for lançada com êxito, é provável que sofra um aumento substancial. Por conseguinte, poderá valer a pena incluir este projeto na nossa lista de observação.

Declaração de exoneração de responsabilidade：

1. Este artigo foi reimpresso de[书中自有大饼屋], Encaminhe o título original' A solução definitiva de escalonamento fora da cadeia: Analyzing Celer Network',Todos os direitos autorais pertencem ao autor original[朱老师321]. Se houver objecções a esta reimpressão, contacte a equipa da Gate Learn, que tratará prontamente do assunto.
2. Declaração de exoneração de responsabilidade: Os pontos de vista e opiniões expressos neste artigo são da exclusiva responsabilidade do autor e não constituem um conselho de investimento.
3. As traduções do artigo para outras línguas são efectuadas pela equipa Gate Learn. A menos que seja mencionado, é proibido copiar, distribuir ou plagiar os artigos traduzidos.