我们需要国家频道吗？

作者：Tom close

翻译校对：安仔c1int a Jian

如果你一直关注以太坊生态的发展，你一定听说过国家频道。无论是提高区块链可扩展性的潜力，还是保证交易“即时确认”的能力，其实都是老生常谈。您可能想知道state频道已经到达了什么阶段，以及它是否与流行的汇总方案相关。

这一系列博文将向读者介绍2020年国家频道的**进展。我们将从最基本、最重要的概念入手，逐步引出**的国家频道设计方案。我们还将与读者分享自去年宣布国家频道合作以来完成的工作进展：已经建立了一系列工具集，以便于其他项目将国家频道添加到自己的链技术堆栈中。此外，我们还将发布一系列能够反映状态通道性能的项目，给开发者和用户直观的用户体验。

-国家渠道开发活动-

介绍了状态通道在区块链技术栈中的分层位置，并简要总结了其工作原理。读者可能已经读过了，但是重新审视基础知识将帮助您理解本系列的其余部分。

国家频道有什么用？

状态信道通常被认为是一种扩容方案。自从状态通道出现以来，Layer2的扩展有了许多进展。（“第2层”指的是建立在区块链上的解决方案，因此不需要改进核心协议）

**的2层扩容方案是ZK辊和**辊。上述方案定期向区块链提交批量交易数据和结果状态根，大大提高了交易吞吐量。在ZK rolls中，侧链向区块链提交零知识证明，证明整体状态转移的正确性，从而保证链上状态的有效性，实现资金的即时提取。然而，由于零知识证明生成的复杂性，目前的ZK卷取系统仅限于简单的传递。**滚动可以通过离线设置执行任何EVM代码，但用户在提取资金时需要等待一段时间的质询，状态转换的正确性也取决于第三方质询错误的状态。

上述方案在扩容方面取得了良好的效果，能够将主链事务吞吐量扩展到500tx/s。

状态通道还可以实现扩容。在某些特定的场景中（当主链不需要处理事务主题时），它可以匹配甚至超过rollups方案带来的吞吐量改进。状态通道还具有一些独特的属性，这使得它们在某些场景中BiKi于汇总方案的效果更好。

一是进行中间交易：当双方建立了渠道后，就可以在没有第三方干预的情况下自由交易。这在rollup中是不可能的，所有事务都需要由rollup运算符处理。另一个重要的属性是交易的终结性。在状态通道中，一旦接收到状态更新消息，就意味着状态已经更新，值传输已经立即确定。

让我们设想一个场景：开发人员希望基础设施API的用户根据API调用的数量逐个支付以太网货币。一般来说，用户每10秒就会触发一次呼叫，开发者希望收取一个零头的价格，响应延迟应该保持在次二级。在这种情况下，根本没有时间与汇总运算符交互。即使我们允许与上卷运营商反向互动，上卷的交易费用也太高，即使只需要100汽油，也相当于0.02分（按撰写时的价格计算）。

此外，还有很多场景。例如，如果你想建立一个去中心化的ISP（Internet服务提供商），用户可以从邻居那里购买带宽，并按MB流量收费；或者内容创造者需要一个新的收入模式，在按内容流付费或读取数据时需要去中心化；对于物联网，设备网络希望根据设备收集和提供的数据得到补偿，或者向国家数据提供商提供激励性报酬，以促使其向无状态ETH 1的用户提供数据服务。X链。。。在上面的场景中，状态通道的使用是正确的。

我们还没有在国家频道讨论过“国家”的概念。上面的大多数示例使用一个特殊的状态通道-支付通道，其中状态只是参与者的帐户余额信息。可用于链外交换的状态比这个更广泛，这可以为用户提供更复杂的交互操作。原子交换，任何复杂条件下的支付，甚至国际象棋游戏都可以使用状态通道。这使得系统设计者能够设计出具有开放性的激励机制。

一般来说，状态信道在扩容领域有着独特的地位，其许多属性在许多应用中都有着非常重要的作用。下面将介绍状态通道的工作原理，以帮助读者了解状态通道如何神奇地实现上述许多功能。

状态通道是如何工作的？

那么，国家频道是什么？为了解决这个问题，我们首先来看一个典的状态通道交互过程：

艾丽斯和鲍勃互相影响。他们先在区块链状态通道合约中存入一定数量的资金，然后交换协议规则，决定如何分配资金。这些规则可以基于简单的余额更新或复杂的事件，如棋盘游戏的结果来确定资金的分配。在向对方发送协议更新之前，双方应在状态上签名。当**一个双方同意的状态发送到状态通道合同时，相应地分配资金。

此设置带来的可伸缩性改进位于第二阶段，即Alice和Bob交换签名状态更新。此时，他们可以在不与区块链交互的情况下实现许多“交易”事务速度仅受签名和消息交换速度的限制。

您可能想知道这里的“交易”是什么意思，因为链中的资金尚未转移。虽然状态通道合同中的资金没有变化，但这些资金的索赔权已经转移。当鲍勃收到爱丽丝的**消息时，他知道他可以从合同中索赔的那部分资金已经改变了：虽然他暂时没有把钱存入账户，但他有权在将来的某个时候提取那部分资金。这也是为什么这些交易具有“即时确认”的原因，而且一旦消息到达，就可以确定索赔资金的权利。

但你不需要一直监控区块链吗？

目前，我们只介绍双方正常合作的例子，没有恶意情况。在国家渠道体系中，要注意对手的风险：如果你和查理一起开通支付渠道，并将资金存入支付渠道合同，当查理动了脑子或丢失了私钥，会发生什么情况？你能拿回你自己的钱吗？查理有没有可能把你的积蓄当作筹码，让你多付一笔钱再还给你？对这些问题的回答是国家渠道的另一个非常重要的概念：挑战机制。

从某种意义上说，上面的问题没有简单的答案：如果Charlie不再响应，您可以将**一个协议直接发送到链，然后关闭通道，就像前面的示例一样。然而，问题是区块链不确定您发送的协议是否真的是**一个-您可能还希望为了您自己的利益提前关闭此频道。这个问题有两种解决方法。

在第一个场景中，每个参与者显式地签署一个状态声明，通知合同状态已确定，并且通道已关闭。这种方法可以实现立即撤诉，但当一方不作回应时，就无法实现。

第二个方案是通过区块链强制一段时间的挑战。当存在所谓的**一个国家提交时，它可以给其他参与方一段时间的时间窗口，以便在当事方可以提款之前提交一个新的国家。惩罚提交虚假最终状态信息的参与者，可以鼓励各方的正常合作。

一个好的渠道框架需要同时覆盖上述两个方案，这样双方在合作时可以实现即时退出，在没有回应的情况下有相应的退出步骤。

看来，国家频道的双方都需要时刻监控区块链，以发现恶意的挑战行为，并在挑战期间及时做出回应。不过，这一要求并没有乍看之下那么糟糕；参与者不需要一直监控区块链，而只需要在每个挑战期检查几次。合理设置挑战周期可以减轻监控负担，保证长期运行状态通道具有较长的挑战周期。同时，可以在状态通道系统中增加功能，使参与各方提前向区块链提交最终状态，确保不会发生离线挑战。

接下来是什么？

在本系列后续文章中，我们将深入讨论状态通道的各个方面，让您全面了解状态通道的工作原理和应用场景。我们还将介绍一些与状态通道的发布相关的工具。你可以自己试试。