如果您一直关注以太坊生态系统已有一段时间，那么您可能已经听说过状态通道。您可能已经听说过它们提高区块链可扩展性的潜力，以及为交易提供“即时最终性”的能力。这都是陈旧的新闻，您可能想知道国家频道的位置，以及它们在汇总世界中是否仍然有用。
在这一系列博客文章中，我们将为您介绍2020年的国家频道。从头开始，我们将解释重要的概念和最新的设计。自去年宣布州渠道合作以来，我们还将分享我们一直在做的工作：构建一套工具，使项目可以在其区块链技术堆栈中添加州渠道。作为此过程的一部分，我们将发布几个项目，这些项目演示状态通道的功能，并深入了解状态通道的用户体验。
今天，我们将研究在区块链技术领域中占据的空间状态通道，并对它们的工作方式进行高层次的总结。该摘要很有可能不会对您来说是全新的，但它可以作为本系列其余部分所需的基础知识的很好的补充。
国家渠道有哪些好处？
状态通道通常被描述为扩展解决方案。由于状态通道是第一个提出的，因此在第2层扩展方面已经取得了很多进展。（“第2层”是指在区块链之上构建的解决方案，因此不需要对核心协议进行任何更改。）
zk汇总和乐观汇总是最新的第2层伸缩解决方案中的两个。这两种方法都涉及定期向链提交批量交易数据和结果状态根，从而实现更高的交易吞吐量。使用zk-rollups，可以提供整体状态转换正确性的zk-证明，从而保证链上状态有效，并允许立即撤出。由于生成证明的复杂性，zk汇总系统目前仅限于简单的转移。乐观汇总允许在链外设置中执行任意EVM代码，但要求用户在提取资金之前等待挑战期，并依靠挑战不正确状态的各方维护转换的完整性。
这两种方法的可伸缩性都很可观，可能使主链实现约500tx / s的事务吞吐量。
状态通道还有助于提高可伸缩性，对于某些用例，状态通道具有匹配甚至超过汇总功能的吞吐量的潜力-主要是通过消除根本不需要链处理大多数事务的需求。它们还具有一些独特的属性，使其非常适合基于汇总的解决方案遇到困难的情况。
这些属性之一是能够使交易中间化的能力：一旦两方建立了渠道，他们就可以交换价值而无需第三方参与。在汇总方案中并非如此，因为所有事务都必须由汇总运算符处理。另一个重要特征是转移的终结性。使用状态通道，在收到更新后即会更新状态，这意味着价值转移会立即发生。
例如，假设您想要求Infura API的用户为每个API调用支付少量的ETH。一个典型的用户每10秒钟左右就会碰到一次端点，您希望能够向他们收取一分钱的费用，并且仍然给出亚秒级的响应时间。在这种情况下，您没有时间联系汇总操作员，即使这样做，汇总事务的开销成本也将太高，即使它低至100 gas（当前约为0.02）分）。
或者，假设您想构建一个去中心化的ISP，允许用户从邻居那里购买带宽，并在使用MB时为其付费。或者，如果您想通过启用分散式按需付费或按需付费模式，为内容创作者提供广告收入的替代选择。或者，如果您想建立一个物联网设备网络，该设备可以在收集和提供数据时接受付款。或者，如果您想向州提供者付款，以激励他们提供支持无状态ETH1.x链所需的数据……在所有这些情况下，您可能都想联系州提供者。
到目前为止，我们还没有提到的是状态通道的“状态”部分。在大多数情况下，上面的示例需要付款渠道-一个专门的州渠道，其中州只是每个参与者的余额。链外交换的状态可能比这更笼统，从而允许状态通道在其用户之间提供更复杂的交互。在状态通道内，都可以进行原子交换，具有任意复杂条件的付款，甚至下棋。在设计激励方案时，这为系统设计人员提供了很大的灵活性。
总而言之，状态通道占据了权衡空间的唯一区域，其特性在广泛的应用中很重要。在本文的其余部分，我们将概述状态通道的工作方式，以更好地了解它们如何实现上述特征。
状态通道如何工作？
那么，什么是状态通道？我们将通过查看典型的状态通道交互来开始回答这个问题：
互动始于两个参与者，爱丽丝和鲍勃，将一些资金存入了区块链上的国家渠道合同。然后，他们就应如何分配资金交换协议。这些协议可以是简单的余额更新，也可以是更复杂的对象，例如包含下棋状态，其结果将用于拆分资金。参加者在发送给对方之前将其签名添加到州。最后，最后一个协议发送到国家渠道合同，该合同相应地支付资金。
此设置的可伸缩性优势来自于以下事实：在第二阶段，当爱丽丝和鲍勃交换已签署的协议时，他们可以执行许多“交易”而无需与区块链进行交互，仅受其签署和交换速度的限制。消息。
您可能想知道在这种情况下，“交易”的真正含义是什么，因为链上的资金并未动静。尽管国有渠道合同中持有的资金没有变化，但索取权利的权利却有所变化 。鲍勃收到爱丽丝的最新消息后，就知道他目前可以申领的资金份额已经改变：他现在可能没有这些资金，但是他有能力在他一次将资金转移到那里选择。这也是交易具有“即时确定性”的意义- 即对即时转移的资金的 权利。
但是，您是否不必不断监视链条？
到目前为止，我们仅讨论了一切顺利的合作案例。在这样的系统中，您应该担心的一件事是交易对手风险：如果您与Charlie开通州渠道，并将资金存入State Channel合同，那么当Charlie变得不合作或失去他的私钥时，这些资金将会如何？ ？你能把这些钱还回来吗？查理（Charlie）是否可以将您的资金用于赎金，强迫您向他支付股份以释放他们？这些问题的答案是状态通道系统的另一个重要部分：挑战机制。
从某种意义上说，对这些问题有一个简单的答案：如果查理变得迟钝，您只需通过向链上发送最新协议来关闭渠道，就像在上述合作案例中一样。但是，这样做的问题在于，链条无法判断您发送的协议是否实际上是最后一个协议-您可能试图通过发送更有利于您的早期状态来欺骗系统。有两种方法可以解决此问题。
在合作案中起作用的第一种方法是让所有参与者明确签署声明，声明所讨论的协议是最终协议，并且该渠道现已关闭。这样做的好处是可以立即退出，但是在一个或多个参与者无响应的情况下对我们没有帮助。
第二种方法是让链条在假定的最后状态提交后强制执行挑战期，并为其他参与者提供在提现资金之前提交稍后状态的机会。可以通过惩罚那些被证明提交了并非最新状态的参与者来激励良好的行为。
一个好的渠道框架将结合这两种方法，允许在合作案例中即时提款，同时仍提供在非合作案例中提款的途径。
似乎这意味着状态通道参与者需要不断监控链，以检测恶意挑战，以便他们可以在挑战期内做出响应。实际上，这一要求并不像看起来那样糟糕。参与者不必经常监视-他们只需要在每个挑战期检查几次链。通过谨慎选择挑战期，可以减轻此处的负担，确保任何预期长期运行的渠道都具有较长的挑战期。还可以向状态通道系统添加功能，以允许参与者抢先向链上提交最新状态，以确保他们在离线期间不会受到挑战。
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