Pesquisa e análise da rede Celer

Encaminhar o título original: The Ultimate Off-chain Scaling Solution: Analisando a rede Celer

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Hoje, vamos nos aprofundar em um projeto impressionante, a solução definitiva de dimensionamento fora da cadeia, em que alcançar TPS na casa das dezenas de milhões é muito fácil. Esqueça os Rollups e o ZK, eles estão na sombra em comparação com o imenso recurso da rede Celer. Atualmente avaliada em US$ 100 milhões, ela 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 da Internet para o blockchain por meio de inovações tecnológicas. Sua grande visão é facilitar a comercialização e a adoção generalizada do blockchain, servindo como um sistema de rede universal executado em blockchains existentes e futuros. Aproveitando a inovadora tecnologia de dimensionamento fora da cadeia e a criptoeconomia implícita alinhada a incentivos, a Celer Network oferece desempenho e flexibilidade sem precedentes. Em essência, ela se dedica a criar uma plataforma de gateway para aplicativos de blockchain em escala de Internet usando a tecnologia de dimensionamento fora da cadeia, permitindo que todos desenvolvam, implantem e usem aplicativos de blockchain distribuídos de alto desempenho de forma rápida e conveniente.

Destaques do projeto

A tecnologia de dimensionamento fora da cadeia permite interações de contratos inteligentes entre entidades mutuamente desconfiadas fora da cadeia, mantendo uma máquina de estado fora da cadeia imutável e com várias assinaturas. O consenso na cadeia só é invocado quando absolutamente necessário, como quando várias partes não conseguem chegar a um consenso. O dimensionamento fora da cadeia é a única maneira de garantir a natureza descentralizada e sem confiança do blockchain e, ao mesmo tempo, obter escalabilidade horizontal e proteção de privacidade para aplicativos distribuídos (dApps). Ele marca um ponto de virada na adoção generalizada da tecnologia blockchain e servirá como motor e pedra angular para todos os dApps dimensionáveis.

Visão geral técnica

Como uma plataforma abrangente que pode ser implantada em blockchains existentes ou futuros, a Celer Network apresenta uma arquitetura clara em camadas que separa a complexa plataforma off-chain em componentes modulares. Essa arquitetura reduz significativamente a complexidade do projeto, do desenvolvimento e da manutenção do sistema, permitindo que cada componente seja iterado facilmente e se adapte às mudanças. Uma arquitetura em camadas bem projetada deve ter interfaces abertas, incentivando diferentes implementações em cada camada, desde que elas ofereçam suporte a interfaces comuns entre camadas. Cada camada precisa se concentrar apenas na implementação de 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 compreende as seguintes camadas em ordem ascendente:

cChannel: Canal de estado generalizado e suíte sidechain

cRoute: Roteamento de transferência de valor comprovadamente ótimo

cOS: estrutura de desenvolvimento e tempo de execução para aplicativos habilitados fora da cadeia.

A arquitetura do Celer oferece soluções inovadoras para todas as suas camadas. A seguir, vamos nos aprofundar nos desafios técnicos e nos principais recursos do cChannel, cRoute e cOS.

cChannel

Essa camada é a mais próxima do blockchain subjacente, interagindo diretamente com a cadeia pública de base e fornecendo atualizações de estado em tempo real para as camadas superiores com uma estrutura de abstração comum em um período de tempo limitado. O cChannel utiliza canais de estado e tecnologia sidechain, que são os pilares das plataformas de escalonamento fora da cadeia. Os canais estatais permitem que partes mutuamente desconfiadas cheguem rapidamente a um consenso sobre o último estado acordado em transações fora da cadeia e garantam sua segurança à prova de adulteração por meio de contratos de dívida na cadeia. Esse conceito foi inicialmente introduzido pela Lightning Network para dar suporte a microtransações de Bitcoin fora da cadeia de alto rendimento. Desde o início do conceito da Lightning Network, há pesquisas que abordam várias questões no contexto das redes de canais de pagamento, como roteamento e otimização de bloqueio de tempo. No entanto, as redes fora da cadeia ainda estão nos estágios iniciais de desenvolvimento, enfrentando desafios significativos em termos de modularidade, flexibilidade e custo-benefício. O cChannel aborda os desafios atuais com a introdução de uma série de novos recursos:

• Transição genérica de estado fora da cadeia: As transferências fora da cadeia podem depender de transições de estado arbitrárias baseadas em DAG, permitindo que a Celer Network ofereça suporte a dApps off-line complexos e de alto desempenho, como jogos, leilões on-line, 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 a rápida transferência de valor com condições gerais, minimizando as interações na cadeia e o bloqueio mínimo de fundos.
• Contratos puramente fora da cadeia: Os contratos não diretamente relacionados a depósitos na cadeia não exigem operações ou inicialização na cadeia, a menos que uma disputa seja acionada. Cada contrato ou objeto puramente fora da cadeia tem um endereço fora da cadeia exclusivamente identificável, implantado na blockchain somente quando necessário e alocado em um endereço na cadeia pelo tradutor de endereços fora da cadeia integrado.

cRoute

A Celer Network é uma plataforma de dApps altamente escalável, e uma de suas promessas mais importantes é dar suporte a transferências de valor de alto rendimento na plataforma. A transferência de valor fora da cadeia é um requisito fundamental para muitos aplicativos fora da cadeia. Embora a Celer Network tenha uma visão mais ampla do que as soluções de pagamento, ela fez melhorias revolucionárias no roteamento de pagamentos fora da cadeia, pois isso determina diretamente quanto valor pode ser transferido dentro do ecossistema e com que rapidez. Todas as rotas de pagamento fora da cadeia existentes podem ser atribuídas a algoritmos tradicionais de "roteamento de caminho mais curto", que podem resultar em desempenho ruim em redes de pagamento fora da cadeia devido a diferenças fundamentais no modelo de link. A capacidade do link nas redes de computadores é estável e sem estado (não é afetada por transmissões anteriores). No entanto, a capacidade do link em redes de pagamento fora da cadeia é dependente do estado (determinada por depósitos na cadeia e pagamentos anteriores), fazendo com que a topologia da rede e os estados do link mudem constantemente em uma rede altamente dinâmica. Isso dificulta a convergência dos algoritmos tradicionais de roteamento do caminho mais curto, resultando em baixa taxa de transferência, alta latência ou até mesmo interrupções.

O módulo de roteamento de pagamentos da Celer Network reconhece esse desafio fundamental, e o cRoute apresenta um Distributed Balanced Routing (DBR) que utiliza gradientes de congestionamento distribuídos. Destacamos algumas propriedades exclusivas do DBR:

Taxa de transferência ideal comprovável: Provamos que, para qualquer taxa de solicitação de transação de pagamento, se houver um algoritmo de roteamento que possa suportar essa taxa, o DBR sempre poderá encontrar esse algoritmo. De acordo com 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 modernas.

Balanceamento transparente de canais: Desde a Lightning Network, manter o equilíbrio dos canais tem sido uma meta intuitiva. No entanto, as tentativas existentes de balanceamento 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 ao 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 se comunicar com os nós vizinhos na topologia de rede do canal de estado. O custo de mensagens no protocolo DBR também é baixo.

Resiliência a falhas: O algoritmo DBR apresenta alta tolerância a falhas; ele pode detectar e se adaptar rapidamente a nós que não respondem, suportando a máxima taxa de transferência possível nos demais nós disponíveis.

Preservação da privacidade: Devido à sua natureza multipercurso, o algoritmo DBR preserva naturalmente a privacidade em relação ao valor transmitido sem a necessidade de técnicas adicionais de proteção de privacidade (por exemplo, ZKSNARK). É importante ressaltar que o algoritmo DBR pode se integrar perfeitamente ao onion routing 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 ao 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 dimensionáveis, reduzindo assim a complexidade adicional introduzida pelo dimensionamento off-chain. A Celer Network permite que os desenvolvedores se concentrem mais na lógica de seus aplicativos e criem experiências de usuário ideais, enquanto o cOS lida com tarefas complicadas, incluindo:

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

Gerenciar o rastreamento, o armazenamento e a disputa de estados fora da cadeia.

Tolerar falhas de nós intermediários de forma transparente.

Suporte a vários dApps off-chain simultâneos.

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

A solução de dimensionamento 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 dimensionamento fora da cadeia. Os canais de estado são canais de comunicação privados estabelecidos no blockchain entre duas ou mais partes. Os participantes podem realizar diversas transações dentro desses canais, sendo que apenas o resultado final da liquidação é registrado no blockchain, reduzindo significativamente a carga sobre as transações na cadeia e aumentando 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. Esses cálculos podem incluir a execução de contratos inteligentes, lógica de jogos e processamento de dados. Somente os resultados finais são enviados ao blockchain para garantir a segurança e a transparência.

Rede de pagamento condicional: A Celer Network apresenta uma rede de pagamento condicional, permitindo que os usuários realizem operações de pagamento condicional nos canais estaduais. Isso significa que os pagamentos podem ser associados a condições específicas, como registros de data e hora ou acionadores de eventos, oferecendo mais possibilidades para aplicativos complexos fora da cadeia.

Interoperabilidade de rede: A solução de dimensionamento da Celer Network foi projetada para interoperar com diferentes redes de blockchain, como Ethereum, Bitcoin e outras. Isso permite a transferência de ativos e dados entre diferentes blockchains, facilitando uma conexão mais ampla com o ecossistema.

A camada de implementação da CELER se baseia inteiramente em um modelo de projeto econômico, mantendo e operando toda a rede CELER por meio 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 enfrentar o desafio de a capacidade financeira não estar necessariamente alinhada ao conhecimento técnico, a CELER apresenta um Compromisso de Prova de Liquidez. Por meio da mineração de bloqueio de ativos, esse mecanismo garante liquidez suficiente para os prestadores de serviços fora da cadeia, aumentando a liquidez dos ativos fora da cadeia. Quanto mais longo for o período de bloqueio, mais tokens CELER serão obtidos. Mecanismo de recompensa de mineração: Dentro de um período de tempo limitado, a Celer Network planeja 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 à capacidade de computação do Proof of Liquidity Commitment (PoLC) para cada NLB.
2. Leilão de apoio à liquidez (LiBA): Além de lidar com a liquidez por meio da mineração bloqueada, a CELER emprega leilões para resolver problemas de liquidez. Os prestadores de serviços podem competir por liquidez por meio de um mecanismo de "crowd lending".
3. State Guardian Network (SGN): Quando os usuários não estão on-line, 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 se tornar Guardiões do Estado. Antes de ficar off-line, um usuário pode enviar seu estado para o SGN pagando uma taxa, permitindo que os guardiões nomeados protejam o estado por um determinado período. Os guardiões são selecionados aleatoriamente com base no hash estadual e na "pontuação de responsabilidade".

O processo fundamental desse mecanismo de leilão envolve o Mutuário (OSP) que envia informações sobre o valor e a duração do empréstimo necessários para criar um contrato inteligente LiBA padrão na Rede Celer e iniciar o processo de Leilão de Apoio de Liquidez (LiBA). Esse leilão é conduzido de forma anônima, com informações de lance que incluem a taxa de juros de empréstimo esperada pelo credor, a quantidade de liquidez garantida (pela duração especificada pelo OSP iniciador do leilão), a quantidade de tokens CELR etc. Para facilitar a participação dos mineradores de Proof of Liquidity Commitment (PoLC) (NLB) no leilão, o mecanismo permite que os mineradores contribuam com liquidez por meio do contrato CCC. O processo de leilão emprega um mecanismo de leilão VCG (detalhes complexos omitidos aqui para fins de brevidade), calculando um "índice de felicidade" com base nas informações de lance dos licitantes durante o leilão. O vencedor do leilão final é selecionado de acordo com determinadas regras, com destaque para o fato de que, se os licitantes tiverem pontuações semelhantes, vence aquele que tiver uma quantidade maior de tokens CELR. Após a conclusão do leilão, o mutuário (OSP) é obrigado a pagar antecipadamente os juros do contrato de leilão da LiBA. Ao receber os juros pré-pagos, o contrato de leilão gera tokens IOU em uma proporção de 1:1 e os envia para o contrato de canal estadual onde o OSP reside (cCurrency, por exemplo, gerando cETH contra uma garantia ETH). Esse token IOU serve como meio de transferência de valor em canais de estado fora da cadeia. Normalmente, antes do vencimento do contrato de leilão, a OSP envia todas as cETH emprestadas de volta ao contrato de leilão para liquidação da dívida. Nesse momento, o contrato de leilão se torna nulo. Como o cETH e o ETH têm uma relação de 1:1, os usuários podem encerrar transações fora da cadeia e retirar fundos sem risco a qualquer momento. (3) SGN (Enhancing Celer Network's Availability via SGN): A SGN serve como uma rede guardiã de estado fora da cadeia, atuando como uma cadeia lateral para proteger os estados fora da cadeia de clientes off-line. Os detentores de tokens CELR podem se tornar guardiões do estado fora da cadeia, comprometendo-se com tokens. Os guardiões das tarefas de estado fora da cadeia enviadas são selecionados 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 proteger tarefas de estado fora da cadeia, o que levará a um aumento nos ganhos com taxas. Os usuários podem pagar uma taxa para enviar estados fora da cadeia para a rede SGN por um período antes de ficar off-line, evitando a revogação de transações desfavoráveis, entre outros benefícios. Em resumo, o LiBA e o PoLC se concentram em introduzir as etapas intermediárias do processo de interação de estado fora da cadeia com mais facilidade, enquanto o SGN se concentra em proteger o processo de transição de estado fora da cadeia, com o objetivo de trazer de volta os estados fora da cadeia para o blockchain quando necessário (por exemplo, em caso de possível fraude pela contraparte). Em todo o sistema econômico, os tokens CELR podem ser usados como garantia em títulos antifraude de empréstimo de liquidez, mediação de pagamento para taxas de registro de canal, taxas de transação e outras possíveis taxas de serviço. Além disso, nos primeiros 5 anos de operação do sistema, novos tokens CELR serão gerados por meio da mineração PoLC, e a LiBA exige apenas que os tokens sejam penhorados, com o CELR pertencendo ao mutuário após o período de penhor. Após o período de 5 anos de mineração PoLC, a 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 os seguintes designs:

1. O NLP tende a escolher OSPs sem registros de inadimplência para empréstimos.
2. A cETH recém-criada só pode ser transferida para contratos de canal estadual em uma lista branca.
3. O cETH só pode ser gasto gradualmente em uma taxa limitada.
4. As OSPs podem adotar 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.

Equipe

A arquitetura e o projeto de incentivo fora da cadeia de toda a Rede Celer são explicados acima e, em geral, a abordagem é bastante clara. No entanto, ele exige fortes recursos de implementação, o que torna a composição da equipe crucial. Felizmente, a equipe do Celer é formidável e composta por pessoas conhecidas. Aqui está uma visão geral dos principais membros da equipe:

Fundador, Mo Dong: Formou-se na Shanghai Jiao Tong University e recebeu um PhD em CS da UIUC em 2017. Ele foi membro fundador da Veriflow, uma empresa de segurança de verificação formal de rede, onde atuou como líder da equipe de engenharia e gerente de produtos. O Dr. Dong é um dos primeiros participantes, desenvolvedor e pioneiro em círculos de tecnologia distribuída e blockchain. O software de verificação formal do protocolo de rede e do sistema distribuído desenvolvido anteriormente foi implementado nas 50 maiores empresas do mundo. Em 2017, ele começou a ministrar cursos de desenvolvimento de contratos inteligentes de blockchain, cultivando um grande número de desenvolvedores para a comunidade.

1. Membros principais

Junda Liu: Formou-se na Universidade de Tsinghua e obteve um Ph.D. em CS na UC Berkeley em 2011. Ele tem 7 anos de experiência no Google e foi pioneiro no uso de DAG para roteamento, obtendo recursos de reparo de rede 1.000 vezes melhores em comparação com os padrões do setor.

Xiaozhou Li: Formou-se na Universidade de Tsinghua e obteve um Ph.D. em CS em Princeton. Ele tem 2 anos de experiência na Barefoot Networks.

Qingkai Liang: graduou-se na Shanghai Jiao Tong University e obteve um Ph.D. em CS no MIT.

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

Pengying Wang: Formou-se na Universidade de Boston e atua como vice-presidente do MIT-CHIEF (Massachusetts Institute of Technology-China Innovation and Entrepreneurship Forum).

Sirong Li: mestre em análise de negócios pela Universidade de Rochester, com experiência de trabalho em empresas da Fortune 500 com casos de marketing bem-sucedidos. A equipe é formada por 12 membros, incluindo 9 desenvolvedores técnicos.

1. Consultores de investimento:

Christos Kozyrakis:

Professor de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação na Universidade de Stanford.

Alan Mishchenko: Pesquisador e engenheiro em tempo integral na UC Berkeley. É Ph.D. em Ciência da Computação pelo Glushkov Institute of Cybernetics, na Ucrânia.

Shousheng Zhang: Professor de física da Universidade de Stanford. Fundador e presidente da Danhua Capital.

Tokenomics

O projeto foi lançado em 2019 com um fornecimento máximo de 10.000.000.000 de CELR. Atualmente, 7.743.424.107 CELR estão em circulação, representando 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. Isso indica um declínio de mais de 90%. Em termos de distribuição de tokens, a equipe detém 18,3% e a fundação detém 17%, totalizando 35%, o que é uma proporção relativamente alta. O Valor Total Bloqueado (TVL) da cBridge é de US$ 88 milhões. Apesar de a rede principal ainda não ter sido lançada, atingir esse volume é considerado respeitável.

Em conclusão, este projeto apresenta ideias inovadoras como uma solução para a escalabilidade fora da cadeia. Posicionado como uma solução de escalabilidade fora da cadeia, ele apresenta novas soluções técnicas e um modelo econômico, demonstrando melhorias significativas de desempenho por meio de simulações experimentais. A equipe de desenvolvimento apresenta uma força notável, orientada por pesquisadores renomados de instituições de prestígio e desenvolvedores experientes que atuam como consultores. Há potencial para avanços revolucionários na escalabilidade fora da cadeia com esse projeto. No entanto, é fundamental reconhecer as limitações inerentes aos canais de estado, que são mais adequados para interações de alta frequência entre vários usuários e menos aplicáveis a interações de baixa frequência com usuários que mudam com frequência. Apesar desses desafios, o sucesso dos canais de estado fora da cadeia como um conjunto de aprimoramento para blockchains públicos poderia contribuir para a praticidade da tecnologia blockchain. Embora o projeto enfrente desafios significativos de implementação, é importante observar que os requisitos atuais de transação por segundo (TPS) podem não exigir necessariamente valores extremamente altos. As cadeias públicas de alta velocidade existentes, incluindo soluções de camada 2, podem atender adequadamente às necessidades atuais. No entanto, esse projeto apresenta uma solução bem pensada, e sua avaliação de mercado atual é relativamente baixa em comparação com outras soluções L2. Como o projeto ainda não foi totalmente realizado, existe uma possível subavaliação. Quando a rede principal for lançada com sucesso, é provável que ela sofra um aumento substancial. Portanto, talvez valha a pena incluir esse projeto em nossa lista de observação.

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1. Este artigo foi reimpresso de[书中自有大饼屋], com o título original "The Ultimate Off-chain Scaling Solution: Analyzing Celer Network', todos os direitos autorais pertencem ao autor original[朱老师321]. Se houver alguma objeção a essa reimpressão, entre em contato com a equipe do Gate Learn, que tratará do assunto imediatamente.
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