状态通道专题研究 | Node Capital研究中心

状态通道是区块链扩容的热门方向之一, 状态通道与子链、侧链等一起被归类为Layer 2的扩容方案。

2018.6.21

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引言

状态通道是区块链扩容的热门方向之一, 也是目前投资的热点。 状态通道与子链、侧链等一起被归类为Layer 2的扩容方案。同时,状态通道也是实现跨链互通性的潜在途径。对于许多纯粹的分布式的信仰者来说,状态通道可以在保证Layer 1完全分布式的前提下,在Layer 2将交易提速到DApp可以大规模应用的性能量级,因此该方向是比特币、以太坊等以牺牲性能保证分布式的公链扩容的关键。

节点研究中心

作者 蔡晨曦 布朗大学经济学硕士 亚利桑那州立大学MBA在读

编辑 郎瀚威 研究中心负责人

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目录

1 状态通道的概念... 3

2 状态通道的几个层级... 4

3 状态通道类项目的问题... 5

3.1 保证金锁定的成本... 5

3.2 状态通道平衡... 5

3.3 节点掉线的状态维护... 5

4 状态通道项目的分类和对比... 6

5 状态通道类项目的投资逻辑... 8

5.1 应用场景... 8

1)交易所或钱包间进行交易... 8

2)博彩平台... 8

3)高频小额交易... 8

5.2 节点激励机制... 8

6 节点研究中心介绍.... 9

1 状态通道的概念

状态通道领域的总体思路是将本来在链上结算的交易在链下通过状态通道维护中间态,并且在发生纠纷时回到链上仲裁。链上仲裁的公平性和安全性在博弈论上保证了链下交易的对手不会作恶。

状态通道的交易流程一般如下:交易对手将一定的链上状态锁定在链上,然后在链下开辟状态通道进行状态交换,以实现零手续费及瞬时到账等特征,同时允许参与者在对手作恶时将之前的状态提交链上仲裁,以保证链下交易的安全性。一般来说,链上状态锁定的方式是多重签名钱包。

状态通道的思想很大程度上类似于淘宝卖家的信用担保:卖家支付一定的押金抵押给平台,买家在收到货物之前先支付货款给平台,如果收到货物一段时间之后没有提出异议货款就放行给卖家,如果没有按交易规则收到货物买家可以提出平台仲裁。所不同的是,原有中心化平台的功能,包括接受抵押款、履行交易规则、异议仲裁、链上结算等都由智能合约执行。

在应用中,一条状态通道可以由2方共同开启,也可以由多方共同开启。多方开启的通道可以应用于需要多人参与的DApp,比如卡牌类游戏。

2 状态通道的几个层级

状态通道也分几个层级,对应着不同程度的链上功能替代度,概括如下图。                                        

状态通道专题研究

支付通道可以实现链下转账交易的功能,也是目前正在落地中的应用,由支付通道形成的支付网络可以通过通道间的虚拟连接在任意两个节点处实现瞬时转账。

状态通道可以将任何已经部署到链上的图灵完备智能合约放到链下执行,这样智能合约在执行的过程中不需要消耗gas,而且速度奇快。

广义状态通道是该领域最前沿的方向,也即允许在已开辟的状态通道中安装、运行和终止DApp而不用执行任何链上操作。这是状态通道最终极的目标。

3 状态通道类项目的问题

3.1 保证金锁定的成本

目前状态通道项目类项目最大的挑战是需要锁定大量保证金的问题。举例来说,如果平均每笔交易金额为1个比特币,网络上有1万个节点,那么每个节点至少得存一个比特币作为保证金,总共就需要1万个比特币的保证金。这么大额的保证金的机会成本是非常高昂的,所以状态通道尽管在技术上实现了零手续费,仍然无法在经济模型上实现零交易费用。

3.2 状态通道平衡

此外,状态通道平衡也是个很大的技术挑战。举例来说,两个节点A和B之间,从A到B的交易和从B到A的交易总量只有相等的时候,A和B才能达到均衡的状态,不会有其中一方的金额逐渐变为0。一旦一个通道的一方金额变为0,那么这个通道就会变成单向的,反向交易就不能继续进行,从而影响网络的连通性。

3.3 节点掉线的状态维护

状态通道的维护要求节点一定要在线,如果发生了节点被攻击或自行下线,那么原来的状态会发生丢失。比如,在游戏的过程中,落后的一方有可能选择自行下线,或者把领先一方DDoS下线。因此,状态通道需要额外的机制来保证节点在下线时能维护原来的状态。

4 状态通道项目的分类和对比

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在项目进度方面,目前主网已经上线的项目是Lightning Network, 有最小可用产品的是Liquidity Network, 在公测阶段的有FunFair, 其余项目仍在开发过程中。

在保证金锁定方面,Liquidity Network提出了节点间使用Hub进行流动性共享的机制,试图减少保证金锁定的问题。Hub的作用类似于银行,本质是利用Hub间的交易可以互相抵消减少每个用户的保证金锁定。Celer Network 提出了类似的链下流动性提供者(OSP)机制,允许OSP通过智能合约拍卖从token持有者处租借获得流动性。

在状态通道平衡方面,Liquidity Network提出了经过同行评审的Revive的方法进行状态通道平衡;而Celer Network在白皮书中提出了一套分布式背压导流的算法(cRoute),号称性能最优,但没有对算法的安全性进行评估。

在节点的掉线维护方面,Celer Network提出了由状态守护者组成的侧链来维护状态,状态守护者需要抵押CELRtoken以防止作恶,并且从节点处获得CELRtoken作为激励。

5 状态通道类项目的投资逻辑

5.1 应用场景

1)交易所或钱包间进行交易

交易所或钱包类的实体有大量沉淀闲置存款,并且之间的交易长期可以双向抵消,因此更适合接入基于状态通道的支付网络。

2)博彩平台

依靠概率的博彩类项目,玩家互相之间有赢有输,总体来说可以大体互相抵消(不考虑平台的take),也很适合作为应用场景。

3)高频小额交易

对单次交易费用敏感的高频小额交易适合用状态通道,如直播打赏、IoT设备、打印服务等。

5.2 节点激励机制

由于状态通道存在正向网络效应,每条通道可以服务开辟通道节点之外的大量节点,对运行状态通道的节点是否有合理的经济激励机制也是项目需要重点关注的方面。


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