Каналы состояния

Что такое каналы состояния в криптовалюте?

Каналы состояния — это офчейн-системы масштабирования, которые позволяют двум или более участникам конфиденциально и быстро обновлять общее состояние блокчейна, а затем проводить окончательный расчет ончейн.

В криптовалюте канал состояния обычно открывается путем блокировки активов или состояния приложения в смарт-контракте либо мультиподписной структуре базового блокчейна.

После открытия канала участники обмениваются подписанными сообщениями офчейн вместо отправки каждого действия в блокчейн.

Каждое подписанное сообщение представляет более новую версию состояния канала.

Когда участники завершают работу, они могут закрыть канал и отправить последнее согласованное состояние в блокчейн для расчета.

В официальной документации Ethereum по каналам состояния объясняется, что каналы состояния позволяют участникам проводить транзакции офчейн и осуществлять окончательный расчет через Ethereum Mainnet.

Это делает каналы состояния полезными для платежей, игр, торговых взаимодействий, микроплатежей, потоковых платежей и повторяющихся транзакций между известными сторонами.

Они снижают ончейн-нагрузку, поскольку обычно транзакции блокчейна требуются только для открытия и закрытия канала.

Они также могут снизить комиссии, поскольку множество офчейн-обновлений могут происходить без оплаты газа за каждое из них.

Проще говоря, канал состояния — это приватное офчейн-пространство, в котором пользователи многократно обновляют балансы или состояние приложения, а затем возвращают в блокчейн только итоговый результат.

Почему каналы состояния важны

Каналы состояния важны, поскольку публичные блокчейны имеют ограниченное пространство в блоках.

Если каждый небольшой платеж, игровой ход или обновление приложения необходимо отправлять ончейн, во время перегрузки сети пользователи могут сталкиваться с более высокими комиссиями и более долгим подтверждением.

Каналы состояния переносят повторяющиеся взаимодействия офчейн, сохраняя блокчейн в качестве слоя окончательного расчета и разрешения споров.

Благодаря этому криптоприложения могут работать быстрее, поскольку участникам не нужно ждать подтверждения блока после каждого обновления.

Это также может сделать платежи на небольшие суммы более практичными, поскольку пользователям не нужно платить ончейн-комиссию за каждый перевод.

В официальной документации Ethereum по масштабированию каналы состояния описываются как метод масштабирования, использующий мультиподписные контракты, чтобы участники могли быстро и свободно проводить операции офчейн, а затем финализировать расчет ончейн.

Такая архитектура важна, поскольку сохраняет часть безопасности блокчейна при снижении ончейн-нагрузки.

Участникам не нужно доверять централизованному оператору, чтобы корректно обновлять балансы.

Они полагаются на подписанные сообщения и возможность оспорить устаревшие или недействительные состояния ончейн.

Таким образом, каналы состояния — одна из первых и наиболее важных идей масштабирования Layer 2 в криптоиндустрии.

Как работают каналы состояния

Канал состояния обычно состоит из трех этапов: открытия, обновления и закрытия.

На этапе открытия участники создают ончейн-транзакцию, которая блокирует активы или инициализирует состояние приложения в контракте либо мультиподписном выходе.

Эта транзакция открытия определяет правила канала.

Она может определять участников, балансы, периоды споров, требования к подписям, правила тайм-аутов и условия выхода.

На этапе обновления участники обмениваются подписанными офчейн-сообщениями.

Каждое сообщение представляет новое состояние, например новое распределение балансов или игровую позицию.

Участники хранят последнее подписанное состояние, поскольку оно может понадобиться им при возникновении спора.

На этапе закрытия участники проводят расчет по каналу ончейн.

Если все сотрудничают, канал можно быстро закрыть, отправив последнее согласованное состояние.

Если один из участников пытается обмануть другого или исчезает, второй может воспользоваться процедурой спора и отправить более новое действительное состояние.

Каналы состояния и платежные каналы

Платежный канал — это конкретный тип канала состояния, предназначенный только для платежей.

Канал состояния имеет более широкое применение, поскольку может обновлять любое поддерживаемое состояние приложения, а не только балансы.

Например, платежный канал может позволить Алисе и Бобу многократно переводить стоимость друг другу до окончательного расчета итогового баланса.

Канал состояния также может поддерживать шахматную игру, пошаговую игру, взаимодействие на маркетплейсе, подписку или повторяющееся соглашение об услугах.

В документации Lightning Network описывается децентрализованная система, в которой транзакции передаются через сеть каналов микроплатежей, также называемых платежными каналами или каналами транзакций.

Платежные каналы проще понять, поскольку их состояние обычно сводится к тому, кому принадлежит какой объем стоимости.

Универсальные каналы состояния более гибки, поскольку их состояние может включать логику приложения.

Эта гибкость также усложняет их безопасное проектирование.

Каждый участник должен иметь возможность проверять каждое офчейн-обновление и при необходимости обеспечивать корректное итоговое состояние.

Проще всего запомнить разницу так: все платежные каналы являются каналами состояния, но не все каналы состояния предназначены только для платежей.

Каналы состояния и роллапы

Каналы состояния и роллапы — это методы масштабирования Layer 2, но работают они совершенно по-разному.

Канал состояния обычно лучше всего подходит для повторяющихся взаимодействий между известным набором участников.

Роллап обычно лучше подходит для открытых приложений, к которым могут присоединяться многие пользователи без открытия прямых каналов друг с другом.

В канале состояния большинство обновлений происходит конфиденциально между участниками и не публикуется в базовой сети, если канал не закрывается или не оспаривается.

В роллапе многие транзакции исполняются за пределами базового уровня, однако данные транзакций или доказательства публикуются обратно на базовом уровне в соответствии с архитектурой роллапа.

В официальной документации Ethereum по роллапам с нулевым разглашением объясняется, что zk-роллапы отправляют доказательства валидности, подтверждающие корректность переходов состояния.

Каналы состояния, как правило, обеспечивают очень быстрые взаимодействия между участниками, но менее удобны для широких публичных приложений с большим числом постоянно меняющихся пользователей.

Роллапы могут поддерживать более универсальную активность смарт-контрактов, но при этом могут включать секвенсоры, задержки мостов, расходы на данные и системы доказательств.

Каналы состояния похожи на частные полосы между известными пользователями.

Роллапы похожи на отдельные среды исполнения, объединяющие множество пользователей в пакеты.

Каналы состояния и сайдчейны

Сайдчейн — это отдельный блокчейн, работающий параллельно с другим блокчейном.

Канал состояния не является отдельным блокчейном.

Это офчейн-соглашение между участниками, которое может быть обеспечено базовой сетью.

Сайдчейны обычно имеют собственных валидаторов, правила консенсуса, блоки и предположения безопасности.

Каналы состояния более непосредственно опираются на базовую сеть для окончательного расчета и разрешения споров.

Это различие важно, поскольку пользователи сайдчейна обычно доверяют набору валидаторов сайдчейна или архитектуре моста.

Пользователи каналов состояния полагаются на криптографические подписи, заблокированные средства и возможность оспаривать недействительные состояния.

Сайдчейн может более открыто поддерживать множество пользователей и приложений.

Канал состояния обычно ограничен конкретными участниками и определенной логикой приложения.

Лучший инструмент масштабирования зависит от сценария использования, модели доверия, пользовательского опыта и требований безопасности.

Открытие канала состояния

Для открытия канала состояния требуется ончейн-транзакция.

Эта транзакция обычно блокирует средства или фиксирует начальное состояние в контракте.

Участники должны согласовать первоначальные балансы, правила и параметры канала.

В сетях смарт-контрактов с моделью аккаунтов канал может управляться смарт-контрактом.

В сетях на основе UTXO платежный канал может быть привязан к мультиподписному выходу.

Транзакция открытия создает основу безопасности канала.

Если начальное состояние неверно, последующие офчейн-обновления также могут быть неверными.

Перед открытием канала пользователям следует проверить заблокированную сумму, контрагентов, правила тайм-аутов и условия закрытия.

Открытие канала может требовать оплаты ончейн-комиссии, но эти расходы могут распределяться между множеством последующих офчейн-обновлений.

Поэтому каналы состояния наиболее полезны, когда участники рассчитывают взаимодействовать многократно.

Обновление канала состояния

Обновление канала состояния происходит офчейн.

Участники подписывают сообщения, представляющие последнее согласованное состояние.

Обновление платежа может изменить распределение балансов между участниками.

Игровое обновление может изменить позиции игроков, счет или порядок ходов.

Обновление услуги может фиксировать объем выполненной и оплаченной работы.

Каждое новое обновление должно делать старые обновления небезопасными для отправки или легко оспариваемыми.

Обычно это обеспечивается номерами последовательности, nonce, временными метками, штрафами или правилами споров.

Участники должны безопасно хранить последнее подписанное обновление.

Если контрагент позднее отправит старое состояние, честному участнику понадобится более новое состояние, чтобы оспорить его.

Обновления канала выполняются быстро, поскольку не требуют подтверждения блока до расчета или спора.

Закрытие канала состояния

При закрытии канала состояния итоговый результат возвращается ончейн.

Совместное закрытие происходит, когда все необходимые участники соглашаются с итоговым состоянием и отправляют его вместе.

Совместное закрытие обычно быстрее и дешевле, чем закрытие при споре.

Одностороннее закрытие происходит, когда один участник закрывает канал без полного сотрудничества остальных.

Это может запустить период спора.

В течение периода спора другие участники могут отправить более новое действительное состояние, если закрывающий участник отправил устаревшее состояние.

Если до истечения тайм-аута не будет представлено действительное возражение, отправленное состояние может быть финализировано.

Логика закрытия — одна из важнейших частей безопасности канала состояния.

Если процедура спора слишком короткая, честным пользователям может не хватить времени на ответ.

Если она слишком длительная, средства могут оставаться заблокированными дольше, чем хотят пользователи.

Окна споров

Окно спора — это период времени, в течение которого участники могут оспорить предложенное закрытие канала.

Окна споров защищают пользователей от контрагентов, пытающихся провести расчет по старому или недобросовестному состоянию.

Например, контрагент может попытаться закрыть канал, используя более ранний баланс, в котором ему принадлежало больше средств.

Если у честного пользователя есть более новое подписанное состояние, он может отправить его в течение окна спора.

Тогда контракт может распознать более новое состояние и отклонить или наказать устаревшее — в зависимости от архитектуры.

Окна споров создают компромисс.

Более длительное окно дает честным пользователям больше времени на ответ.

Однако более длительное окно также задерживает окончательный вывод средств.

Более короткое окно повышает скорость, но требует от пользователей или watchtower более тщательного мониторинга каналов.

Подходящее окно спора зависит от сети, приложения, поведения пользователей и модели угроз.

Watchtower

Watchtower — это сервис или система, отслеживающая блокчейн от имени пользователей для выявления недобросовестных закрытий канала.

Watchtower особенно важны, когда пользователи могут находиться офлайн.

Если пользователь офлайн во время окна спора, он может упустить возможность оспорить устаревшее состояние.

Watchtower может отслеживать попытки закрытия канала и при необходимости ответить правильными данными.

В документации Lightning по платежным каналам платежные каналы описываются как мультиподписные контракты между участниками, расчет по которым может проводиться в блокчейне.

Поскольку расчет может быть связан с риском использования старого состояния, мониторинг является важной частью безопасности канала.

Watchtower могут повысить безопасность пользователей, но также могут создавать вопросы конфиденциальности и доверия.

Пользователь может не захотеть раскрывать watchtower слишком много информации о канале.

Хорошая архитектура watchtower должна минимизировать доверие, сохраняя полезный мониторинг.

Пользователям следует понимать, включает ли их кошелек мониторинг или требует отдельного сервиса.

Мультиподписные контракты

Многие каналы состояния используют мультиподписные структуры для блокировки средств или состояния.

Мультиподписная настройка требует более одной подписи для перемещения средств в обычных условиях.

Это не позволяет одному участнику в одностороннем порядке украсть средства во время нормальной работы канала.

В платежном канале между двумя сторонами оба участника могут изначально контролировать заблокированный выход или состояние контракта через совместную схему.

Подписанные офчейн-обновления определяют, как должны распределяться средства при закрытии канала.

Мультиподпись полезна, поскольку создает общий сейф для активов канала.

Контракт или скрипт канала затем определяет, как может быть проведен расчет по этому сейфу.

Мультиподпись сама по себе не решает всех проблем.

Каналу по-прежнему нужны правила обновления, споров, тайм-аутов и безопасное поведение кошелька.

Мультиподпись — это механизм блокировки, тогда как протокол канала представляет собой полную систему офчейн-расчетов.

Платежные каналы и Lightning Network

Lightning Network — самая известная сеть платежных каналов в криптоиндустрии.

В официальном обзоре Lightning Network она описывается как одноранговая платежная сеть, использующая платежные каналы, привязанные к блокчейну Bitcoin, для почти мгновенного и недорогого расчета.

Lightning показывает, как отдельные платежные каналы можно объединять в более широкую сеть.

Пользователю не нужен прямой канал с каждым возможным получателем, если маршрутизация платежей может найти путь через связанные каналы.

Платежи могут проходить через несколько каналов с использованием криптографических условий, снижающих необходимость доверять посредникам.

Такая сетевая модель более гибка, чем изолированные двусторонние каналы.

Однако маршрутизация создает сложности, связанные с ликвидностью, надежностью, конфиденциальностью и эксплуатацией.

Для успешной отправки платежей каналы должны иметь достаточную ликвидность в нужном направлении.

Узлам может потребоваться оставаться онлайн или использовать вспомогательную инфраструктуру.

Lightning — пример платежного канала, тогда как более широкая концепция каналов состояния применима не только к платежам.

Виртуальные каналы

Виртуальный канал — это канал, созданный через один или несколько промежуточных каналов без открытия нового прямого ончейн-канала между конечными участниками.

Виртуальные каналы могут повысить удобство, поскольку пользователям может не понадобиться открывать ончейн-канал с каждым контрагентом.

На сайте проекта State Channels каналы состояния описываются как технология масштабирования Ethereum, обеспечивающая мгновенные одноранговые взаимодействия; там же рассматриваются виртуальные каналы как способ создания сети каналов состояния.

Виртуальные каналы могут сократить число ончейн-транзакций, необходимых для поддержки множества офчейн-отношений.

Они также могут усилить сетевые эффекты, поскольку пользователи могут соединяться через существующие пути каналов.

Однако виртуальные каналы усложняют систему.

Они требуют маршрутизации, управления обеспечением, координации участников и корректной логики расчета для множества взаимосвязей.

При неудачном проектировании виртуальные каналы могут приводить к блокировке ликвидности или усложнению споров.

Они являются важным направлением исследований и разработки, поскольку изолированные каналы могут быть слишком ограниченными для массового использования.

Цель состоит в том, чтобы сделать офчейн-взаимодействия связанными, не вынуждая каждую пару пользователей открывать прямой канал.

Сети каналов состояния

Сеть каналов состояния объединяет множество отдельных каналов, позволяя участникам взаимодействовать без открытия прямых каналов со всеми другими участниками.

Сети платежных каналов — самый простой пример, поскольку стоимость может маршрутизироваться через связанные пути ликвидности.

Универсальные сети каналов состояния сложнее, поскольку состояние может представлять более комплексную логику приложения, чем платежные балансы.

Сети требуются координация маршрутизации, ликвидности, обеспечения, тайм-аутов и споров.

Им также нужны стандарты, чтобы кошельки и приложения могли безопасно обрабатывать обновления каналов.

Сети каналов могут улучшить масштабируемость, поскольку множество офчейн-взаимодействий возможно при сохранении базовой сети в качестве слоя расчетов.

Они также могут улучшить пользовательский опыт, поскольку пользователям может не понадобиться создавать новый ончейн-контракт для каждого взаимодействия.

Главная проблема состоит в том, что каналы требуют онлайн-координации и заблокированного капитала.

Сеть с низкой ликвидностью может не обеспечивать надежную маршрутизацию платежей или взаимодействий.

Сеть со слабым мониторингом может подвергать пользователей атакам с использованием устаревшего состояния.

Каналы состояния и смарт-контракты

Смарт-контракты делают каналы состояния более гибкими.

Смарт-контракт может определять правила открытия, проверки обновлений, процесса споров и расчета по каналу.

Он также может обеспечивать правила, специфичные для приложения, если спор доходит до сети.

Например, контракт игрового канала может проверять подписанные ходы и определять победителя при разногласиях участников.

Контракт платежного канала может проверять подписанные обновления баланса и соответственно распределять средства.

Контракт торгового канала может проводить расчет итоговых балансов после множества офчейн-сделок.

Каналы на смарт-контрактах мощны, поскольку могут поддерживать сложное состояние, выходящее за рамки простых платежей.

Они также сопряжены с рисками, поскольку ошибки контракта могут блокировать средства, допускать некорректный выход или приводить к сбоям при спорах.

Разработчики должны тщательно проектировать контракты каналов и тестировать каждый пограничный случай.

Ончейн-контракт — это судья, обеспечивающий офчейн-соглашение при отсутствии сотрудничества.

Каналы состояния и комиссии за газ

Каналы состояния могут снизить расходы на газ, перенося повторяющиеся обновления офчейн.

Открытие канала требует оплаты газа.

Закрытие канала требует оплаты газа.

Оспаривание канала требует оплаты газа.

Однако между открытием и закрытием могут происходить тысячи офчейн-обновлений без оплаты газа за каждое обновление.

Это делает каналы состояния наиболее эффективными при многократном взаимодействии пользователей.

Однократный платеж может не оправдывать расходы на открытие канала.

Долгосрочный поток платежей может существенно выиграть от экономики канала.

Экономия газа зависит от частоты использования канала, стоимости ончейн-транзакций и затратности споров.

Перед выбором канала состояния пользователям следует сопоставить затраты на его настройку с ожидаемой активностью.

Каналы состояния и задержка

Задержка означает, сколько времени пользователь ждет, прежде чем действие будет считаться завершенным.

Каналы состояния могут уменьшать задержку, поскольку офчейн-обновления можно обменивать почти мгновенно.

Участникам не нужно ждать включения в блок после каждого обновления.

Это может улучшить игры, микроплатежи, сервисы в реальном времени и высокочастотные взаимодействия.

Однако окончательный расчет по-прежнему зависит от базовой сети.

Если канал необходимо закрыть ончейн, пользователям может потребоваться ждать подтверждения транзакции и, возможно, периода спора.

Это означает, что каналы состояния обеспечивают быструю офчейн-реакцию, но не всегда мгновенный окончательный вывод средств.

Пользовательский опыт зависит от того, сотрудничают ли участники.

Совместно управляемые каналы могут казаться очень быстрыми.

Каналы со спором могут работать медленнее, поскольку переходят к процессу расчетов базового блокчейна.

Каналы состояния и конфиденциальность

Каналы состояния могут повысить конфиденциальность, поскольку офчейн-обновления не публикуются в блокчейне.

Наблюдатели могут видеть транзакции открытия и закрытия канала, но не обязательно увидят каждое промежуточное обновление.

Это полезно для платежей, игр, торговых стратегий и деловых взаимодействий, которые пользователи не хотят полностью раскрывать публично.

Однако каналы состояния не гарантируют полную конфиденциальность.

Транзакция открытия может раскрывать участников и заблокированные суммы.

Транзакция закрытия может раскрывать итоговое состояние.

Марштизация в сетях каналов может раскрывать информацию посредникам.

Watchtower или сервисные провайдеры могут узнавать метаданные в зависимости от реализации.

Конфиденциальность также зависит от поведения кошелька, маршрутизации сети, повторного использования адресов и временных шаблонов.

Каналы состояния могут сократить раскрытие ончейн-данных, но по умолчанию не являются полноценной системой анонимности.

Каналы состояния и эффективность капитала

Эффективность капитала — одна из главных проблем каналов состояния.

Перед использованием канала участникам часто нужно заблокировать в нем средства.

Заблокированные средства нельзя использовать в другом месте, пока канал не будет закрыт или перебалансирован.

Платежный канал с ликвидностью не на той стороне может не позволить отправить платежи, даже если канал имеет общую емкость.

Поэтому управление ликвидностью канала важно.

Пользователям может потребоваться перебалансировать каналы, открыть новые каналы или полагаться на маршрутизируемую ликвидность.

Приложения, требующие крупных залоговых депозитов, могут быть менее привлекательными, если пользователи редко взаимодействуют с ними.

Каналы состояния могут быть чрезвычайно эффективны при повторяющейся активности, но неэффективны при редких взаимодействиях.

Экономическая ценность канала зависит от объема поддерживаемой им активности относительно заблокированного капитала.

Блокировка капитала — одна из причин, по которым роллапы стали популярнее для многих универсальных приложений смарт-контрактов.

Каналы состояния и доступность контрагента

Каналы состояния обычно требуют, чтобы участники были доступны для офчейн-обновлений.

Если контрагент находится офлайн, канал может не иметь возможности нормально продолжить работу.

Это отличается от обычной ончейн-транзакции, где отправитель может передать транзакцию в сеть без присутствия получателя онлайн.

Некоторые архитектуры каналов допускают ограниченное продолжение работы или односторонний выход при исчезновении контрагента.

Однако наилучший пользовательский опыт обычно требует сотрудничества обеих сторон.

Доступность также важна во время споров.

Пользователь должен иметь возможность ответить в течение окна спора, если кто-то отправляет старое состояние.

Watchtower могут помочь с этой проблемой, но не устраняют все операционные риски.

Пользователям следует понимать, выполняет ли их кошелек мониторинг автоматически.

Каналы состояния работают быстро, поскольку полагаются на офчейн-координацию, а такая координация требует доступности участников.

Каналы состояния и безопасность

Безопасность каналов состояния зависит от подписей, отслеживания последнего состояния, правил споров и тайм-аутов, корректности контракта и мониторинга.

Каждое офчейн-обновление должно быть подписано необходимыми участниками.

Участники должны отклонять недействительные обновления до их подписания.

Они должны хранить копию последнего действительного состояния.

Они должны иметь возможность отправить это состояние при возникновении спора.

Ончейн-контракт должен корректно определять, какое состояние является самым новым и действительным.

Тайм-ауты должны давать честным пользователям достаточно времени для реакции.

Приватные ключи должны быть защищены, поскольку украденный ключ может подписывать вредоносные обновления.

ПО должно быть надежным, поскольку потеря данных состояния может ослабить позицию пользователя в споре.

Канал состояния безопасен только тогда, когда криптография, логика контракта, хранилище кошелька и мониторинг работают вместе.

Каналы состояния и потеря данных

Потеря данных представляет серьезный риск для каналов состояния.

Если пользователь потеряет последнее подписанное состояние, он может не суметь доказать правильный итоговый баланс во время спора.

Это отличается от многих ончейн-систем, в которых последнее состояние видно в блокчейне.

В канале состояния промежуточные обновления обычно хранятся у участников, а не в публичной сети.

Пользователям нужны надежные резервные копии, хранилище кошелька и процедуры восстановления.

Кошелек канала должен защищать подписанные состояния так же тщательно, как приватные ключи.

Некоторые системы могут использовать watchtower, облачные резервные копии, зашифрованное хранилище или резервные устройства для снижения риска потери данных.

Однако каждый способ резервного копирования может создавать компромиссы между конфиденциальностью и безопасностью.

Разработчикам следует проектировать клиенты каналов так, чтобы безопасное резервное копирование состояния происходило автоматически.

Пользователям не следует считать, что офчейн-состояние можно восстановить из блокчейна до проведения расчета.

Каналы состояния и игры

Каналы состояния хорошо подходят для некоторых блокчейн-игр.

Игра может требовать множества быстрых ходов между небольшим числом игроков.

Отправка каждого хода ончейн была бы медленной и дорогой.

Канал состояния может позволить игрокам подписывать ходы офчейн и проводить ончейн-расчет только по итоговому или оспариваемому результату.

Это может поддерживать пошаговые игры, ставки, стратегические игры и повторяющиеся взаимодействия в матчах.

При разногласиях игроков контракт может выступать арбитром.

Однако игровые каналы требуют тщательного проектирования.

Контракт должен проверять допустимые ходы либо иметь процедуру спора, способную определить правильный результат.

Случайность, скрытая информация, тайм-ауты и неактивность игроков могут усложнять архитектуру.

Каналы состояния лучше всего работают для игр с четкими правилами перехода состояния и эффективным разрешением споров.

Каналы состояния и микроплатежи

Микроплатежи — один из наиболее сильных сценариев применения каналов состояния.

Небольшие платежи могут быть экономически невыгодны ончейн, если комиссия за транзакцию велика по сравнению с суммой платежа.

Платежный канал позволяет пользователям отправлять множество небольших платежей офчейн и позже проводить расчет по чистому результату.

Это может поддерживать потоковые платежи, API с оплатой за использование, оплату контента, рынки пропускной способности, игровые вознаграждения и платежи между машинами.

Lightning Network — важный пример использования платежных каналов для поддержки небольших и быстрых платежей в Bitcoin.

Каналы состояния могут распространить ту же идею на более общие состояния приложений.

Каналы микроплатежей наиболее полезны, когда платежи часты, а контрагенты поддерживают длительные отношения.

Они менее полезны, когда каждый платеж представляет собой разовое взаимодействие с новым получателем.

Сети маршрутизации и виртуальные каналы могут помочь уменьшить это ограничение.

Основная идея заключается в том, чтобы сделать очень малые платежи практичными, избегая отдельной ончейн-транзакции для каждого платежа.

Каналы состояния и DeFi

Каналы состояния могут поддерживать некоторые взаимодействия DeFi, но подходят не для каждого сценария DeFi.

Они могут быть полезны для повторяющейся торговли между известными сторонами, офчейн-согласования ордеров или частных двусторонних соглашений.

Они также могут поддерживать быстрые обновления в приложениях, где участники известны, а изменения состояния ограничены.

Однако многие DeFi-протоколы опираются на открытое участие и общую ликвидность.

Рынку кредитования, автоматизированному маркет-мейкеру или системе ликвидации может требоваться взаимодействие множества пользователей с одним публичным состоянием.

Такую компонуемость часто проще обеспечить ончейн или внутри роллапов, чем в изолированных каналах.

Каналы состояния могут фрагментировать ликвидность, если средства блокируются отдельно в каждом канале.

Они также могут усложнить третьим лицам наблюдение за публичным состоянием и действия на его основе.

В DeFi каналы состояния наиболее полезны для узких моделей повторяющихся взаимодействий, а не для широких систем публичной ликвидности.

Разработчикам следует выбирать каналы только тогда, когда приложение соответствует модели канала.

Каналы состояния и NFT

Каналы состояния могут поддерживать сценарии использования NFT, когда владение или игровое состояние часто меняется между участниками.

Например, игра может оставлять переводы предметов или действия в матче офчейн и проводить итоговый расчет позже.

Аренда NFT или соглашение о доступе могут использовать структуру, похожую на канал, для повторяющихся обновлений.

Однако каналы состояния для NFT сложнее простых платежных каналов.

NFT уникальны, поэтому при спорах необходимо точно определить, какой токен или какое право передается.

Метаданные, одобрения, роялти и взаимодействия с маркетплейсами могут не вписываться в двусторонний канал.

Если NFT должен взаимодействовать с широким публичным рынком, его блокировка в канале может снизить ликвидность.

Поэтому каналы состояния полезны для конкретных процессов с NFT, но не являются универсальным решением масштабирования NFT.

Лучшие сценарии использования NFT-каналов обычно предполагают повторяющиеся взаимодействия известных сторон или игровую логику.

Для активности на открытых маркетплейсах другие методы масштабирования могут быть практичнее.

Каналы состояния и проектирование приложений

Проектирование приложения критически важно для каналов состояния.

Хорошее приложение канала должно иметь четко определенных участников, частые взаимодействия, простую логику споров и предсказуемые правила расчетов.

Оно должно сводить к минимуму объем логики, которую необходимо разрешать ончейн при споре.

Оно должно упрощать пользователям резервное копирование последнего состояния.

Оно должно ясно объяснять заблокированные средства, тайм-ауты и процедуры закрытия.

Оно должно безопасно обрабатывать офчейн-участников.

Оно должно уменьшать возможности для griefing, когда один участник тратит время другого или без необходимости блокирует средства.

Каналы состояния — это не просто прием масштабирования на уровне бэкенда.

Они влияют на весь пользовательский путь, поскольку пользователям необходимо понимать открытие, обновление, мониторинг и закрытие.

Лучшие приложения с каналами состояния скрывают техническую сложность, сохраняя контроль пользователя.

Преимущества каналов состояния

Первое преимущество каналов состояния — быстрые офчейн-взаимодействия.

Участники могут обновлять состояние, не дожидаясь нового блока после каждого действия.

Второе преимущество — более низкие расходы на ончейн-комиссии.

Множество обновлений можно объединить в один итоговый расчет.

Третье преимущество — снижение перегрузки блокчейна.

Обычно ончейн-пространство требуется только для транзакций открытия, закрытия и спора по каналу.

Четвертое преимущество — улучшенная конфиденциальность промежуточных обновлений.

Большинство офчейн-сообщений не становятся публичными данными блокчейна.

Пятое преимущество — надежная безопасность расчетов при корректной логике споров.

Участники могут использовать базовую сеть для обеспечения последнего действительного состояния.

Шестое преимущество — пригодность для приложений реального времени.

Игры, потоковые платежи и повторяющиеся сервисы могут получить преимущества от мгновенных обновлений.

Риски и ограничения каналов состояния

Первое ограничение — блокировка капитала.

Средства или состояние часто необходимо заблокировать до использования канала.

Второе ограничение — доступность участников.

Каналы часто работают лучше всего, когда участники находятся онлайн и быстро отвечают.

Третье ограничение — мониторинг споров.

Пользователи должны отреагировать, если контрагент отправит старое состояние.

Четвертое ограничение — риск потери резервных данных.

Потеря последнего подписанного состояния может ослабить способность пользователя вести спор.

Пятое ограничение — слабая применимость к открытым приложениям со множеством пользователей.

Каналы наиболее эффективны, когда участники известны и взаимодействуют повторно.

Шестое ограничение — фрагментация ликвидности.

Средства, заблокированные в одном канале, могут быть труднодоступны для использования в другом месте.

Седьмое ограничение — сложность контрактов.

Ошибки в контрактах каналов или программном обеспечении кошелька могут привести к серьезным убыткам.

Распространенные заблуждения о каналах состояния

Одно из распространенных заблуждений состоит в том, что каналы состояния — это то же самое, что роллапы.

Каналы состояния — это офчейн-соглашения для конкретных участников, тогда как роллапы являются более широкими системами исполнения, объединяющими множество пользователей в пакеты.

Другое заблуждение заключается в том, что каналы состояния предназначены только для платежей.

Платежные каналы — это один из видов каналов состояния, но каналы состояния также могут поддерживать игры и другое состояние приложений.

Третье заблуждение состоит в том, что каналы состояния полностью не требуют доверия без действий пользователя.

Пользователям по-прежнему необходимы безопасные подписи, резервные копии, мониторинг и реакция на споры.

Четвертое заблуждение заключается в том, что каждое приложение получает преимущества от каналов состояния.

Приложения с множеством неизвестных пользователей и общей ликвидностью могут лучше подходить для роллапов или ончейн-исполнения.

Пятое заблуждение состоит в том, что офчейн означает небезопасно.

Офчейн-обновления могут быть безопасными, если они подкреплены подписями и обеспечиваемыми ончейн-правилами споров.

Как оценить систему каналов состояния

Начните с проверки того, какие активы или состояние приложения заблокированы в канале.

Затем проверьте, кто является участниками и как они подписывают обновления.

Изучите, как система определяет, какое состояние является последним действительным.

Проверьте окно спора и могут ли пользователи реально ответить вовремя.

Уточните, доступна ли поддержка watchtower или мониторинга.

Изучите, как кошелек хранит и резервирует подписанные состояния.

Проверьте, требует ли приложение постоянного нахождения участников онлайн.

Уточните, можно ли перебалансировать или маршрутизировать ликвидность канала.

Проверьте, прошел ли ончейн-контракт аудит или формальную проверку.

Задайтесь вопросом, действительно ли сценарий предполагает повторяющиеся взаимодействия, оправдывающие открытие канала.

Рекомендации для пользователей

Используйте каналы состояния преимущественно тогда, когда ожидаете повторяющегося взаимодействия с одним контрагентом или сетью.

Поддерживайте программное обеспечение кошелька канала в актуальном состоянии.

Не удаляйте данные кошелька, если не понимаете, содержат ли они состояния канала.

Используйте сервисы мониторинга или watchtower, когда они доступны и уместны.

Поймите условия окна спора до блокировки существенной суммы средств.

Начинайте с небольших сумм при тестировании нового приложения канала.

Закрывайте неиспользуемые каналы, если заблокированные средства больше не нужны.

Следите за направлением ликвидности: канал с емкостью все равно может не отправить средства в нужном вам направлении.

Не подписывайте обновления канала, которых не понимаете.

Помните, что быстрые офчейн-обновления все равно зависят от корректных ончейн-правил расчета.

Рекомендации для разработчиков

Проектируйте протоколы каналов так, чтобы каждое обновление состояния было явным, подписанным и упорядоченным.

Используйте номера последовательности или другие механизмы для определения последнего действительного состояния.

Делайте логику споров достаточно простой для ончейн-проверки.

Предоставляйте пользователям достаточно времени для оспаривания старых состояний.

Поддерживайте совместимый с watchtower мониторинг, если пользователи могут находиться офлайн.

Безопасно храните состояния каналов и предоставляйте надежные инструменты резервного копирования.

Сводите к минимуму объем капитала, который пользователям нужно заблокировать до получения ценности.

Тестируйте совместные и односторонние закрытия, сценарии тайм-аутов, атаки с устаревшими состояниями и сценарии потери данных.

Ясно объясняйте в пользовательском интерфейсе заблокированные балансы, ожидающие расчеты и периоды споров.

При оценке шаблонов реализации используйте официальную документацию и проверенные фреймворки каналов, такие как документация Nitro State Channel Framework.

FAQ

Что означает state channel в криптовалюте?

Канал состояния — это офчейн-соглашение, в котором участники обновляют общее состояние через подписанные сообщения и проводят итоговый расчет ончейн.

В чем разница между каналом состояния и платежным каналом?

Платежный канал используется для платежей, тогда как канал состояния может поддерживать более широкое состояние приложений, например игры, балансы, сделки или соглашения об услугах.

Являются ли каналы состояния Layer 2?

Да, каналы состояния обычно считаются методом масштабирования Layer 2, поскольку переносят активность за пределы базовой сети, используя ее для расчетов и споров.

Требуют ли каналы состояния доверия?

Каналы состояния снижают необходимость доверия за счет подписей и ончейн-правил споров, но пользователи все равно должны управлять ключами, резервными копиями, мониторингом и доступностью контрагентов.

Почему каналы состояния быстрые?

Каналы состояния быстры, поскольку большинство обновлений подписывается и передается офчейн без ожидания включения каждого обновления в блок.

Что происходит, если кто-то отправляет старое состояние канала?

Честный участник обычно может оспорить старое состояние в течение окна спора, отправив более новое действительное состояние.

Что такое watchtower?

Watchtower — это сервис мониторинга, который отслеживает недобросовестные закрытия каналов и может помочь пользователям ответить в течение окна спора.

Для чего лучше всего подходят каналы состояния?

Каналы состояния лучше всего подходят для повторяющихся взаимодействий между известными участниками, например микроплатежей, игр, потоковых платежей и двусторонних торговых процессов.

Для чего каналы состояния подходят плохо?

Каналы состояния менее подходят для открытых приложений с множеством пользователей, которым нужны общая ликвидность, публичная компонуемость и простой доступ для постоянно меняющихся участников.

Сохраняют ли каналы состояния актуальность?

Да, каналы состояния остаются актуальными для конкретных высокочастотных сценариев и повторяющихся взаимодействий, хотя роллапы стали основным универсальным путем масштабирования для многих экосистем смарт-контрактов.

Заключение

Каналы состояния — это метод масштабирования криптовалют, позволяющий участникам обновлять общее состояние офчейн и проводить итоговый расчет ончейн.

Они основаны на заблокированных активах или состоянии приложения, подписанных офчейн-обновлениях, отслеживании последнего состояния и разрешении споров.

Платежные каналы — наиболее знакомый тип каналов состояния, а Lightning Network — самая известная сеть платежных каналов.

Универсальные каналы состояния могут поддерживать не только платежи, но и игры, соглашения об услугах, повторяющуюся торговлю и другие процессы, специфичные для приложения.

Основные преимущества каналов состояния — скорость, более низкие расходы на ончейн-комиссии, снижение перегрузки и улучшенная конфиденциальность промежуточных обновлений.

Основные ограничения — блокировка капитала, доступность контрагента, мониторинг споров, риск потери резервных данных и меньшая применимость к открытым приложениям со множеством пользователей.

Каналы состояния отличаются от роллапов тем, что обычно представляют собой соглашения для конкретных участников, а не широкие публичные среды исполнения.

Они также отличаются от сайдчейнов, поскольку не создают отдельный блокчейн с собственным набором валидаторов.

Для пользователей каналы состояния наиболее полезны, когда повторяющиеся взаимодействия оправдывают открытие и поддержание канала.

Для разработчиков каналы состояния особенно эффективны, когда правила приложения понятны, логика споров проста, а пользователи защищены от рисков офлайн-работы и потери данных.

В контексте криптоглоссария State Channels означает офчейн-каналы, в которых участники обмениваются подписанными обновлениями состояния и используют базовый блокчейн только для открытия, закрытия и разрешения споров.

Главный вывод: каналы состояния могут сделать криптовалютные взаимодействия почти мгновенными и недорогими в подходящих сценариях, однако требуют тщательного проектирования с учетом ликвидности, мониторинга, резервных копий и безопасности споров.