BatPay: Protokol Cekap Gas untuk Pembayaran Mikro Token ERC20

Kandungan

1. Pengenalan

BatPay (BatchPayment) ialah penyelesaian penskalaan proksi yang direka khusus untuk pemindahan token ERC20 pada rantaian blok Ethereum. Protokol ini menangani cabaran kritikal kos gas yang tinggi dalam senario pembayaran mikro dengan menggabungkan pelbagai operasi menjadi transaksi tunggal. Pendekatan ini amat sesuai untuk senario pembayaran satu-ke-banyak dan sedikit-ke-banyak yang biasa ditemui dalam pasaran digital seperti pasaran data Wibson.

Protokol ini beroperasi melalui tiga saat pengelompokan utama:

• Pendaftaran pelbagai pembayaran Pembeli kepada Penjual dalam satu transaksi
• Kutipan banyak pembayaran Penjual ke dalam dompet mereka
• Pendaftaran pengguna pukal pada platform BatPay

2. Kerja Berkaitan

2.1 Kolam Pembayaran

Kolam pembayaran menggunakan pokok Merkle untuk menyimpan maklumat pembayaran dalam daun, di mana penerima bayaran menerima cabang Merkle di luar rantaian untuk pengeluaran. Walaupun berkesan untuk pengagihan tunggal, pembayaran berulang memerlukan kemas kini pokok dan menghadapi cabaran dengan ketersediaan data dan kemas kini penipuan.

2.2 BatLog

BatLog menyediakan mekanisme pengagihan ganjaran yang cekap di mana jumlah ganjaran disimpan dalam kontrak dan pengguna mengeluarkan jumlah terkumpul. Walau bagaimanapun, ia terhad kepada pengagihan ganjaran berkala dan tidak menangani masalah pembayaran satu-ke-banyak umum.

2.3 Saluran Pembayaran

Penyelesaian seperti Raiden, Perun, dan Celer menggunakan saluran luar rantaian dengan deposit terkunci. Walaupun cekap untuk penggunaan saluran berulang, mereka memerlukan peserta berada dalam talian semasa tempoh cabaran dan terutamanya sesuai untuk pembayaran satu-ke-sedikit.

2.4 Rantai Plasma

Rantai plasma bertindak sebagai pengantara antara rantaian akar dan anak, membolehkan pengguna keluar semasa operasi penipuan. Walau bagaimanapun, mereka menghadapi kerentanan terhadap keluar pukal dan bergantung pada ketersediaan pengendali rantaian.

2.5 Pembayaran Kelompok zk-SNARKs

Pendekatan ini menggunakan pokok Merkle untuk pendaftaran alamat dan baki dengan bukti tanpa pengetahuan. Walaupun memberikan jaminan privasi yang kuat, ia melibatkan overhead pengiraan dan kerumitan yang ketara.

3. Reka Bentuk Protokol BatPay

3.1 Seni Bina Teras

BatPay menggunakan mekanisme pengelompokan canggih yang menggabungkan pelbagai operasi pembayaran menjadi transaksi rantaian blok tunggal. Seni bina terdiri daripada tiga komponen utama: pendaftaran pembayaran, penyelesaian cabaran, dan mekanisme pengeluaran.

3.2 Operasi Pengelompokan

Protokol mengenal pasti tiga peluang pengelompokan kritikal: pendaftaran pembayaran, kutipan dana, dan onboarding pengguna. Setiap operasi kelompok mengurangkan kos gas setiap transaksi dengan ketara dengan mengagihkan kos tetap merentasi pelbagai operasi.

3.3 Mekanisme Permainan Cabaran

BatPay menggantikan pengesahan atas rantaian yang mahal dengan permainan cabaran yang cekap. Mekanisme ini menolak kebanyakan beban pengiraan di luar rantaian sambil mengekalkan jaminan keselamatan melalui insentif ekonomi dan bukti kriptografi.

4. Pelaksanaan Teknikal

4.1 Asas Matematik

Pengoptimuman gas mengikut formula: $G_{total} = G_{base} + n \times G_{marginal}$ di mana $G_{base}$ mewakili kos transaksi tetap dan $G_{marginal}$ ialah kos tambahan setiap pembayaran. BatPay mencapai kecekapan dengan meminimumkan $G_{marginal}$ melalui pengelompokan.

4.2 Kod Kontrak Pintar

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 Formula Pengoptimuman Gas

Penjimatan gas dikira sebagai: $S = \frac{G_{standard} \times n}{G_{batch} + n \times G_{perPayment}}$ di mana $n$ ialah saiz kelompok, menunjukkan faedah penskalaan super-linear.

5. Keputusan Eksperimen

5.1 Metrik Prestasi

BatPay mencapai prestasi luar biasa dengan 300-1000 gas setiap pembayaran, mewakili peningkatan 1000x berbanding pemindahan ERC20 standard. Sistem ini mengekalkan kira-kira 1700 transaksi sesaat pada rangkaian utama Ethereum.

5.2 Analisis Kos Gas

Analisis perbandingan menunjukkan pemindahan ERC20 tradisional menggunakan ~50,000 gas, manakala BatPay mengurangkan ini kepada 300-1000 gas bergantung pada saiz kelompok dan parameter operasi.

5.3 Perbandingan Jumlah Pemprosesan

Apabila dibandingkan dengan saluran pembayaran dan penyelesaian Lapisan 2 lain, BatPay menunjukkan jumlah pemprosesan yang lebih unggul untuk senario pembayaran satu-ke-banyak sambil mengekalkan jaminan ketersediaan data yang lebih kuat.

6. Ciri Utama

• Meta-transaksi: Membolehkan operasi tanpa eter untuk pengguna akhir
• Pembayaran dikunci kunci: Menyokong pertukaran atom barang digital
• Pengeluaran segera: Tiada tempoh menunggu untuk akses dana
• Pendaftaran pukal: Onboarding pengguna yang menjimatkan kos
• Tiada isu ketersediaan data: Semua maklumat diperlukan atas rantaian

7. Analisis Asal

BatPay mewakili kemajuan penting dalam penyelesaian pembayaran mikro rantaian blok, menangani cabaran kebolehskalaan asas yang telah mengehadkan utiliti Ethereum untuk transaksi nilai kecil. Pendekatan inovatif protokol menggabungkan pengelompokan transaksi dengan permainan cabaran mewujudkan pertukaran seimbang antara pengesahan atas rantaian dan pengiraan luar rantaian. Falsafah reka bentuk ini selaras dengan penyelidikan penskalaan yang mantap dari institusi seperti Ethereum Foundation dan Stanford Blockchain Research.

Berbanding dengan saluran pembayaran tradisional seperti yang didokumenkan dalam kertas putih Raiden Network, BatPay menawarkan kebolehskalaan yang lebih unggul untuk senario pembayaran satu-ke-banyak tanpa memerlukan kehadiran dalam talian berterusan dari peserta. Kecekapan gas protokol sebanyak 300-1000 gas setiap pembayaran mewakili peningkatan tiga magnitud tertib berbanding pemindahan ERC20 standard, menjadikannya kompetitif dengan penyelesaian Lapisan 2 yang muncul sambil mengekalkan jaminan keselamatan yang lebih kuat.

Mekanisme permainan cabaran menunjukkan reka bentuk kriptoekonomi yang canggih, mengingatkan pendekatan gulungan optimis tetapi dioptimumkan khusus untuk aplikasi pembayaran. Pendekatan ini mengurangkan beban pengiraan pada rantaian utama sambil memastikan integriti protokol melalui insentif ekonomi. Asas matematik $G_{total} = G_{base} + n \times G_{marginal}$ memberikan faedah kebolehskalaan jelas yang meningkat super-linear dengan saiz kelompok.

Sokongan BatPay untuk meta-transaksi menangani halangan kebolehgunaan kritikal dalam aplikasi Ethereum, membolehkan pengguna berinteraksi dengan protokol tanpa memegang ETH asli untuk yuran gas. Ciri ini, digabungkan dengan pembayaran dikunci kunci untuk pertukaran atom, memposisikan BatPay sebagai penyelesaian komprehensif untuk pasaran digital dan aplikasi terpencar yang memerlukan keupayaan pembayaran mikro yang cekap.

Metrik prestasi protokol sebanyak 1700 TPS melebihi dengan ketara kapasiti lapisan asas Ethereum dan membandingkan baik dengan penyelesaian penskalaan lain sambil mengekalkan ketersediaan data penuh atas rantaian. Pilihan reka bentuk ini mengelakkan masalah ketersediaan data yang membebani beberapa penyelesaian Lapisan 2 dan memastikan kebolehauditan kekal semua transaksi.

8. Aplikasi & Hala Tuju Masa Depan

Seni bina BatPay membolehkan banyak aplikasi masa depan termasuk:

• Pengagihan Mikro-hasil DeFi: Pengagihan cekap pembayaran hasil kecil kepada beribu-ribu pembekal kecairan
• Pemonetisan Kandungan: Pembayaran mikro untuk perkhidmatan strim dan kandungan digital
• Pembayaran Peranti IoT: Transaksi mesin-ke-mesin dalam rangkaian IoT
• Ekonomi Permainan: Mikrotransaksi dalam permainan dan pengagihan ganjaran
• Integrasi Rentas Rantaian: Pengembangan ke persekitaran pelbagai rantaian dan rangkaian Lapisan 2

Hala tuju pembangunan masa depan termasuk integrasi dengan bukti tanpa pengetahuan untuk privasi yang dipertingkatkan, keserasian rentas rantaian, dan peningkatan pengalaman pengguna melalui integrasi dompet dan alat pembangun.

9. Rujukan

1. Kertas Putih Pasaran Data Wibson (2018)
2. Ethereum Foundation. "Ethereum Whitepaper" (2014)
3. Penyelidikan Kolam Pembayaran - Ethereum Research
4. Aplikasi Pokok Merkle dalam Blockchain - Simposium IEEE
5. BatLog: Pengagihan Ganjaran Cekap - Prosidens Persidangan Blockchain
6. Rangkaian Raiden: Pembayaran Pantas & Boleh Skala - Kertas Putih
7. Plasma: Kontrak Pintar Autonomi Boleh Skala - Buterin & Poon
8. zk-SNARKs untuk Penskalaan Blockchain - Spesifikasi Protokol Zcash
9. Teknik Pengoptimuman Gas - Kertas Kuning Ethereum
10. Rangkaian Saluran Pembayaran Mikro - Tinjauan Pengkomputeran ACM