बैटपे: ईआरसी20 टोकन सूक्ष्म भुगतान के लिए गैस कुशल प्रोटोकॉल

विषय सूची

1. परिचय

बैटपे (बैचपेमेंट) ईथेरियम ब्लॉकचेन पर ईआरसी20 टोकन स्थानांतरणों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया एक प्रॉक्सी स्केलिंग समाधान है। यह प्रोटोकॉल सूक्ष्म भुगतान परिदृश्यों में उच्च गैस लागत की महत्वपूर्ण चुनौती को एकल लेन-देन में कई ऑपरेशनों को बंडल करके संबोधित करता है। यह दृष्टिकोण विब्सन डेटा मार्केटप्लेस जैसे डिजिटल बाजार स्थानों में आमतौर पर पाए जाने वाले एक-से-कई और कुछ-से-कई भुगतान परिदृश्यों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।

प्रोटोकॉल तीन प्राथमिक बैचिंग क्षणों के माध्यम से संचालित होता है:

• विक्रेताओं को एक लेन-देन में कई भुगतानों का खरीदार पंजीकरण
• विक्रेता द्वारा अपने वॉलेट में कई भुगतानों का संग्रह
• बैटपे प्लेटफॉर्म पर बल्क उपयोगकर्ता पंजीकरण

2. संबंधित कार्य

2.1 भुगतान पूल

भुगतान पूल पत्तियों में भुगतान जानकारी संग्रहीत करने के लिए मर्कल ट्री का उपयोग करते हैं, जहां भुगतान प्राप्तकर्ता निकासी के लिए ऑफ-चेन मर्कल शाखाएं प्राप्त करते हैं। हालांकि एकल वितरण के लिए प्रभावी, आवर्ती भुगतानों के लिए ट्री अपडेट की आवश्यकता होती है और डेटा उपलब्धता और धोखाधड़ी वाले अपडेट के साथ चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।

2.2 बैटलॉग

बैटलॉग कुशल पुरस्कार वितरण तंत्र प्रदान करता है जहां कुल पुरस्कार अनुबंधों में संग्रहीत होते हैं और उपयोगकर्ता संचित राशि निकालते हैं। हालांकि, यह आवधिक पुरस्कार वितरण तक सीमित है और सामान्य एक-से-कई भुगतान समस्याओं को संबोधित नहीं करता है।

2.3 भुगतान चैनल

राइडेन, पेरुन और सेलर जैसे समाधान लॉक्ड जमा के साथ ऑफ-चेन चैनलों का उपयोग करते हैं। हालांकि आवर्ती चैनल उपयोग के लिए कुशल, उन्हें चुनौती अवधि के दौरान प्रतिभागियों के ऑनलाइन रहने की आवश्यकता होती है और मुख्य रूप से एक-से-कुछ भुगतानों के लिए उपयुक्त हैं।

2.4 प्लाज़्मा चेन

प्लाज़्मा चेन रूट और चाइल्ड चेन के बीच मध्यस्थ के रूप में कार्य करते हैं, जो उपयोगकर्ताओं को धोखाधड़ी वाले ऑपरेशनों के दौरान बाहर निकलने में सक्षम बनाते हैं। हालांकि, वे बड़े पैमाने पर बाहर निकलने की कमजोरियों का सामना करते हैं और चेन ऑपरेटर की उपलब्धता पर निर्भर करते हैं।

2.5 ज़ेडके-स्नार्क्स बैच भुगतान

यह दृष्टिकोण शून्य-ज्ञान प्रमाणों के साथ पते और बैलेंस पंजीकरण के लिए मर्कल ट्री का उयोग करता है। हालांकि मजबूत गोपनीयता गारंटी प्रदान करता है, इसमें महत्वपूर्ण कम्प्यूटेशनल ओवरहेड और जटिलता शामिल होती है।

3. बैटपे प्रोटोकॉल डिज़ाइन

3.1 मूल आर्किटेक्चर

बैटपे एक परिष्कृत बैचिंग मैकेनिज्म को नियोजित करता है जो कई भुगतान ऑपरेशनों को एकल ब्लॉकचेन लेन-देन में एकत्रित करता है। आर्किटेक्चर में तीन मुख्य घटक शामिल हैं: भुगतान पंजीकरण, चैलेंज रिज़ॉल्यूशन और निकासी तंत्र।

3.2 बैचिंग ऑपरेशन

प्रोटोकॉल तीन महत्वपूर्ण बैचिंग अवसरों की पहचान करता है: भुगतान पंजीकरण, फंड संग्रह और उपयोगकर्ता ऑनबोर्डिंग। प्रत्येक बैच ऑपरेशन कई ऑपरेशनों में निश्चित लागतों को वितरित करके प्रति-लेनदेन गैस लागत को काफी कम करता है।

3.3 चैलेंज गेम मैकेनिज्म

बैटपे महंगी ऑन-चेन सत्यापन को एक कुशल चैलेंज गेम से प्रतिस्थापित करता है। यह तंत्र आर्थिक प्रोत्साहन और क्रिप्टोग्राफिक प्रमाणों के माध्यम से सुरक्षा गारंटी बनाए रखते हुए अधिकांश कम्प्यूटेशनल बोझ को ऑफ-चेन धकेलता है।

4. तकनीकी कार्यान्वयन

4.1 गणितीय आधार

गैस ऑप्टिमाइज़ेशन सूत्र का पालन करता है: $G_{total} = G_{base} + n \times G_{marginal}$ जहां $G_{base}$ निश्चित लेनदेन लागत का प्रतिनिधित्व करता है और $G_{marginal}$ प्रति भुगतान वृद्धिशील लागत है। बैटपे बैचिंग के माध्यम से $G_{marginal}$ को कम करके दक्षता प्राप्त करता है।

4.2 स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट कोड

function batchTransfer(
    address[] memory recipients,
    uint256[] memory amounts,
    bytes32 merkleRoot
) public payable {
    require(recipients.length == amounts.length, "Arrays length mismatch");
    
    for (uint i = 0; i < recipients.length; i++) {
        _pendingBalances[recipients[i]] += amounts[i];
    }
    
    emit BatchTransfer(merkleRoot, recipients.length, msg.sender);
}

4.3 गैस ऑप्टिमाइज़ेशन फॉर्मूला

गैस बचत की गणना इस प्रकार की जाती है: $S = \frac{G_{standard} \times n}{G_{batch} + n \times G_{perPayment}}$ जहां $n$ बैच आकार है, जो सुपर-लीनियर स्केलिंग लाभ प्रदर्शित करता है।

5. प्रायोगिक परिणाम

5.1 प्रदर्शन मेट्रिक्स

बैटपे प्रति भुगतान 300-1000 गैस के साथ उल्लेखनीय प्रदर्शन प्राप्त करता है, जो मानक ईआरसी20 स्थानांतरणों पर 1000x सुधार का प्रतिनिधित्व करता है। सिस्टम ईथेरियम मेननेट पर लगभग 1700 लेन-देन प्रति सेकंड बनाए रखता है।

5.2 गैस लागत विश्लेषण

तुलनात्मक विश्लेषण से पता चलता है कि पारंपरिक ईआरसी20 स्थानांतरण ~50,000 गैस की खपत करते हैं, जबकि बैटपे इसे बैच आकार और परिचालन मापदंडों के आधार पर 300-1000 गैस तक कम कर देता है।

5.3 थ्रूपुट तुलना

भुगतान चैनलों और अन्य लेयर 2 समाधानों की तुलना में, बैटपे एक-से-कई भुगतान परिदृश्यों के लिए बेहतर थ्रूपुट प्रदर्शित करता है, जबकि मजबूत डेटा उपलब्धता गारंटी बनाए रखता है।

6. मुख्य विशेषताएं

• मेटा-लेनदेन: अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए ईथर-रहित ऑपरेशन सक्षम करता है
• कुंजी-लॉक्ड भुगतान: डिजिटल सामानों के परमाणु विनिमय का समर्थन करता है
• तत्काल निकासी: फंड एक्सेस के लिए कोई प्रतीक्षा अवधि नहीं
• बल्क पंजीकरण: लागत-प्रभावी उपयोगकर्ता ऑनबोर्डिंग
• कोई डेटा उपलब्धता समस्या नहीं: सभी आवश्यक जानकारी ऑन-चेन

7. मूल विश्लेषण

बैटपे ब्लॉकचेन सूक्ष्म भुगतान समाधानों में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है, जो मौलिक स्केलबिलिटी चुनौतियों को संबोधित करता है जिन्होंने छोटे-मूल्य के लेन-देन के लिए ईथेरियम की उपयोगिता को सीमित कर दिया है। चुनौती खेलों के साथ लेनदेन बैचिंग को जोड़ने का प्रोटोकॉल का अभिनव दृष्टिकोण ऑन-चेन सत्यापन और ऑफ-चेन कम्प्यूटेशन के बीच एक संतुलित व्यापार बनाता है। यह डिजाइन दर्शन ईथेरियम फाउंडेशन और स्टैनफोर्ड ब्लॉकचेन रिसर्च जैसे संस्थानों से स्थापित स्केलिंग शोध के साथ संरेखित होता है।

राइडेन नेटवर्क व्हाइटपेपर में दस्तावेजीकृत पारंपरिक भुगतान चैनलों की तुलना में, बैटपे प्रतिभागियों से निरंतर ऑनलाइन उपस्थिति की आवश्यकता के बिना एक-से-कई भुगतान परिदृश्यों के लिए बेहतर स्केलेबिलिटी प्रदान करता है। प्रति भुगतान 300-1000 गैस की प्रोटोकॉल की गैस दक्षता मानक ईआरसी20 स्थानांतरणों पर तीन-आर्डर-ऑफ-मैग्नीट्यूड सुधार का प्रतिनिधित्व करती है, जो इसे उभरते लेयर 2 समाधानों के साथ प्रतिस्पर्धी बनाती है, जबकि मजबूत सुरक्षा गारंटी बनाए रखती है।

चैलेंज गेम मैकेनिज्म परिष्कृत क्रिप्टोइकोनॉमिक डिजाइन प्रदर्शित करता है, जो आशावादी रोलअप दृष्टिकोणों की याद दिलाता है लेकिन विशेष रूप से भुगतान अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित है। यह दृष्टिकोण मुख्य चेन पर कम्प्यूटेशनल बोझ को कम करता है, जबकि आर्थिक प्रोत्साहनों के माध्यम से प्रोटोकॉल अखंडता सुनिश्चित करता है। गणितीय आधार $G_{total} = G_{base} + n \times G_{marginal}$ स्पष्ट स्केलेबिलिटी लाभ प्रदान करता है जो बैच आकार के साथ सुपर-लीनियर रूप से बढ़ता है।

मेटा-लेनदेन के लिए बैटपे का समर्थन ईथेरियम अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण उपयोगिता बाधा को संबोधित करता है, जो उपयोगकर्ताओं को गैस शुल्क के लिए मूल ईटीएच रखे बिना प्रोटोकॉल के साथ बातचीत करने में सक्षम बनाता है। यह सुविधा, परमाणु स्वैप के लिए कुंजी-लॉक्ड भुगतान के साथ संयुक्त, बैटपे को डिजिटल बाजार स्थानों और कुशल सूक्ष्म भुगतान क्षमताओं की आवश्यकता वाले विकेन्द्रीकृत अनुप्रयोगों के लिए एक व्यापक समाधान के रूप में स्थापित करती है।

1700 टीपीएस के प्रोटोकॉल के प्रदर्शन मेट्रिक्स ईथेरियम की आधार परत क्षमता को काफी पार कर जाते हैं और अन्य स्केलिंग समाधानों के साथ अनुकूल रूप से तुलना करते हैं, जबकि ऑन-चेन पूर्ण डेटा उपलब्धता बनाए रखते हैं। यह डिजाइन विकल्प उन डेटा उपलब्धता समस्याओं से बचता है जो कुछ लेयर 2 समाधानों को प्रभावित करती हैं और सभी लेन-देनों की स्थायी लेखा परीक्षा सुनिश्चित करती हैं।

8. भविष्य के अनुप्रयोग और दिशाएं

बैटपे का आर्किटेक्चर कई भविष्य के अनुप्रयोगों को सक्षम बनाता है जिनमें शामिल हैं:

• डेफाई माइक्रो-यील्ड वितरण: हजारों तरलता प्रदाताओं को छोटे यील्ड भुगतानों का कुशल वितरण
• सामग्री मुद्रीकरण: स्ट्रीमिंग सेवाओं और डिजिटल सामग्री के लिए सूक्ष्म भुगतान
• आईओटी डिवाइस भुगतान: आईओटी नेटवर्क में मशीन-टू-मशीन लेन-देन
• गेमिंग अर्थव्यवस्थाएं: इन-गेम माइक्रोट्रांजैक्शन और पुरस्कार वितरण
• क्रॉस-चेन एकीकरण: मल्टी-चेन वातावरण और लेयर 2 नेटवर्क का विस्तार

भविष्य के विकास दिशाओं में बढ़ी हुई गोपनीयता के लिए शून्य-ज्ञान प्रमाणों के साथ एकीकरण, क्रॉस-चेन संगतता, और वॉलेट एकीकरण और डेवलपर टूल्स के माध्यम से बेहतर उपयोगकर्ता अनुभव शामिल हैं।

9. संदर्भ

1. विब्सन डेटा मार्केटप्लेस व्हाइटपेपर (2018)
2. ईथेरियम फाउंडेशन। "ईथेरियम व्हाइटपेपर" (2014)
3. भुगतान पूल रिसर्च - ईथेरियम रिसर्च
4. ब्लॉकचेन में मर्कल ट्री अनुप्रयोग - आईईईई सिम्पोज़ियम
5. बैटलॉग: कुशल पुरस्कार वितरण - ब्लॉकचेन सम्मेलन कार्यवाही
6. राइडेन नेटवर्क: त्वरित और स्केलेबल भुगतान - व्हाइट पेपर
7. प्लाज़्मा: स्केलेबल स्वायत्त स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट्स - ब्यूटरिन और पून
8. ब्लॉकचेन स्केलिंग के लिए ज़ेडके-स्नार्क्स - ज़कैश प्रोटोकॉल विशिष्टता
9. गैस ऑप्टिमाइज़ेशन तकनीक - ईथेरियम येलो पेपर
10. माइक्रोपेमेंट चैनल नेटवर्क - एसीएम कम्प्यूटिंग सर्वेक्षण