Сайдчейны

Сайдчейны - EmoneyHub

Блокчейн сейчас не нуждается в представлении, и большинство из нас знает, какой потенциал имеет эта технология. Внезапное вторжение этой технологии в отрасль привлекло внимание многих лидеров отрасли. От Марка Цукерберга до Джека Маа каждый великий ум упоминал, что блокчейн может революционизировать мир благодаря своим огромным преимуществам. Однако, как и все, децентрализованная система имеет некоторые ограничения и недостатки. Основной проблемой блокчейна является масштабируемость, например, Ethereum может обрабатывать только 15 транзакций в секунду. Ограниченные возможности выполнения процессов не позволяют блокчейну стать мейнстримом. Но есть еще одна развивающаяся технология, которая может ускорить развитие цепочки блоков., и это боковые цепи (Сайдчейны). В ближайшие годы эта технология может получить широкое распространение в отрасли для улучшения существующей сети блокчейнов.

Что такое Сайдчейны

Блокчейн-сеть - самая безопасная и надежная из тех, что у нас есть на данный момент, и она, возможно, может изменить мир в ближайшие дни. Но существующая система Blockchain имеет некоторые недостатки, которые можно оптимизировать для повышения производительности. Технология блокчейн требует новой архитектуры, которая могла бы иметь дело с масштабируемостью.

Сайдчейны — это усовершенствованный механизм, который позволяет процессу передавать различные цифровые активы отдельно из одной цепочки блоков в другую, а также при необходимости переносить их обратно в исходную цепочку блоков.

Если вышеупомянутое определение сайдчейна является немного техническим, то вот описание непрофессионала, которое может помочь вам понять его. Во-первых, вам нужно знать, что существующая родительская цепочка блокчейнов называется «основной цепочкой». Теперь представьте, что на шоссе постоянно проезжают машины, а также есть ряд прилегающих дорог. Шоссе — это основная цепь, по которой транзакции или процессы проходят в форме автомобиля, а соседние дороги — это боковые цепи (где автомобили могут двигаться быстрее). Кроме того, дороги в любой момент можно соединить с шоссе. Таким образом, транзакции (или автомобили), идущие по соседним дорогам с высокой скоростью, могут масштабировать всю систему блокчейн для увеличения количества транзакций в единицу времени.

Сайдчейн впервые обсуждался в письменной статье под названием «Включение инноваций в блокчейн с привязанными боковыми цепями».

Теперь важным моментом является то, что в системе может быть несколько сайдчейнов не только для транзакций, но и для различных функций. Один может быть для вычислений, а другой сайдчейн может быть для ускорения, в зависимости от факторов улучшенной обработки. Таким образом, общая нагрузка и работа в сети блокчейнов могут быть распределены между сайдчейнами.

Зачем они нужны

Потому что одним из основных принципов работы любого блокчейна является постоянство. А внесение дополнений, улучшений и изменений возможно только с одобрения большинства пользователей сети. Но нужно как-то проверить, как все эти изменения будут работать на практике, прежде чем начинать их активно внедрять. Для этого создаются сайдчейны - «полигоны», позволяющие экспериментировать с новыми подходами, идеями и алгоритмами.

Кроме того, в процессе внесения новых изменений может случиться так, что значительное количество пользователей откажется их принять. Они продолжат использовать старые протоколы, из-за чего возникает ситуация форка. Если окажется, что новые протоколы серьезно конфликтуют со старыми, то произойдет хард-форк, и цепочка будет разделена на две части - базовую цепочку блоков и альтернативную боковую цепочку.

Также возможно, что сайдчейн останется «дополнительной надстройкой» для существующей цепочки блокчейнов. Обычно это используется для решения проблемы масштабирования и увеличения скорости работы. Дело в том, что, например, блокчейн Биткойн является надежной и практичной системой, но не подходит для мгновенных небольших транзакций, таких как оплата счета в кафе. Придется ждать в очереди от 10 минут и более - лишь немногие могут себе это позволить.

Именно эту проблему решают сайдчейны. Они работают намного быстрее, а сотни транзакций внутри одной боковой цепи можно объединить в две блокчейн-транзакции - перевод средств на адрес депозита и вывод средств с него по завершении работы. А если транзакций мало, то комиссия и общее время будут меньше. Кроме того, сайдчейны не связаны теми же правилами и алгоритмами, что и блокчейны. Это также существенно облегчает скорость транзакций в них.

Более того, многие из этих «дочерних цепочек» также поддерживают горнодобывающие технологии. А «объединенный майнинг» - «комбинированный майнинг» - позволяет одновременно майнить токены как в базовой цепочке, так и в альтернативной.

Однако есть некоторая проблема. Дело в том, что сайдчейны не обладают большой вычислительной мощностью на ранней стадии использования, поэтому они более уязвимы для классической атаки 51%. Поэтому их создателям приходится придумывать дополнительные способы обеспечения безопасности. Однако, если «дочерняя цепочка» будет взломана, это не повлияет на состояние основной цепочки блоков. И, наоборот, проблемы основной цепи никак не повлияют на ваши активы в сайдчейне, за исключением того, что их цена упадет, потому что стоимость сайдкойнов (любых монет, используемых в сайдчейнах) напрямую зависит от состояния основная криптовалюта. Все это чрезвычайно полезно для диверсификации криптовалютных активов.

Как работают сайдчейны

Сайдчейны — это распределенные реестры, которые работают независимо и параллельно основной сети. Узлы в сети боковой цепи несут ответственность за подтверждение и обработку транзакций, запись транзакций в блоки и поддержание консенсуса в сети. Безопасность — это ответственность каждой боковой цепи; она не унаследована напрямую от блокчейна. Сайдчейны часто включают альтернативные механизмы выбора валидатора и согласования, чтобы сократить время транзакций.

Безопасность и консенсус

Сайдчейны несут ответственность за свою безопасность и процессы консенсуса. Это позволяет внедрять инновации и оптимизацию с возможностью увеличения пропускной способности транзакций и увеличения скорости / снижения стоимости транзакций для пользователей. Сайдчейны используют различные методы выбора валидатора для достижения этих целей при сохранении безопасности. Меньшие наборы валидаторов более восприимчивы к атакам, основанным на сговоре, поэтому должны быть сильные стимулы для поощрения честной проверки и предотвращения злонамеренного поведения. Примеры включают:

Подтверждение полномочий: валидаторы (сетевые узлы, отвечающие за подписание транзакций и поддержание согласованного реестра) предварительно выбираются для протокола.

Proof-of-Stake: набор валидаторов выбирается на основе суммы ставки, которую они вносят в протокол. Узлы, которые сделали больше ставок, с большей вероятностью будут выбраны в качестве валидаторов. С делегированным доказательством ставки пользователи могут добавлять дополнительные суммы ставок для узла, что увеличивает вероятность того, что этот узел станет валидатором.

Сайдчейны также полагаются на различные византийские отказоустойчивые методы для обеспечения консенсуса. 

В конечном итоге транзакции, специфичные для приложения, могут лучше подходить для внедрения боковой цепи. Примеры включают голосование DAO, небольшие денежные переводы, криптовалюту и NFT, валюты сообщества, биржи с малой капитализацией и многие другие варианты использования, которые могут не требовать тех же гарантий безопасности, что и финансовые транзакции с высокой стоимостью. На боковой цепи транзакции можно оптимизировать по скорости и стоимости. После обработки их можно перемещать и хранить в кошельке с помощью механизмов взаимодействия.

Совместимость

Возможность перемещать активы и данные между цепочками - важный аспект среды сайдчейнов. Приложения используют сайдчейны для быстрых и недорогих транзакций, но результаты этих транзакций должны легко передаваться между цепями. Иногда это называют двусторонним колышком. Поскольку цепочки независимы друг от друга, ресурсы обычно блокируются в одной цепочке и создаются в другой. Когда они возвращаются обратно, они сжигаются (уничтожаются) и разблокируются.

Модели хранения сайдчейнов

Федеративные колышки

Федеративная привязка — это просто модное слово для n контрактов с множественной подписью в блокчейне биткойнов. Liquid Blockstreamproduct - самая известная федеративная привязка. Blockstream создает консорциум бирж для работы в качестве функционеров. Если в консорциуме 7 бирж, вам нужно 5 из 7 этих бирж, чтобы подписать биткойн-транзакцию и выйти из федеративной боковой цепи. Таким образом, 5 из 7 бирж действуют как хранители всей поддержки сайдчейна.

Колышки SPV

Это была идея, лежащая в основе технического документа оригинального сайдчейна. Идея заключалась в том, что средства боковой цепи заблокированы на выходе с новым операционным кодом OP_WITHDRAWPROOFVERIFY. Вам необходимо предоставить SPV-подтверждение для этого операционного кода, чтобы получить его для разблокировки средств из резерва боковой цепи. Это означает, что любой, у кого достаточно хэш-мощности, может сфабриковать SPV-доказательство, чтобы разблокировать эти средства. Таким образом, майнеры в конечном итоге становятся хранителями биткойнов, поскольку они имеют право создавать эти доказательства SPV и могут подвергать цензуре OP_REORGPROOFVERIFY - код операции, предназначенный для предотвращения создания доказательств SPV - из блокчейна.

Приводные цепи

Drivechains разработаны с учетом того факта, что майнеры являются хранителями. С помощью приводных цепей майнеры биткойнов каждого блока голосуют за обоснованность снятия средств с боковой цепи. Т.е. голос «за», если вы считаете, что вывод действителен, и «против», если вы считаете, что вывод из сайдчейна недействителен. В настоящее время BIP приводной цепи позволяет каждой приводной цепи выбирать этот порог. То есть, возможно, вы хотите, чтобы проголосовали 90% майнеров, а может быть, только 50%. Это очень сложное число для выбора, так как вы даете большую власть миноритарным майнерам, чем выше процент - то есть только 10% хешрейта может блокировать снятие средств - но, если число недостаточно велико - скажем, 50% — это означает, что 50% хешрейта могут украсть поддержку.

Mainstake

Proof of Mainstake — это попытка решить проблему «майнеров как хранителей». Цель состоит в том, чтобы использовать систему, подобную Proof of Stake, чтобы быть хранителями поддержки сайдчейна. Это означает, что вы должны поставить свои биткойны на кон - вы не сможете отправить их на биржу, если попытаетесь украсть поддержку сайдчейна - чтобы иметь возможность майнить сайдчейн. Вы можете утверждать, что стейкеры — это майнеры - они просто майнеры сайдчейна, а не биткойн. Это означает, что, если они что-то делают, чтобы снизить цену биткойнов, они также страдают, поскольку не могут продавать свои монеты - они замораживаются в блокчейне биткойнов вместе со всеми монетами пользователя сайдчейна. Это означает, что они чувствуют экономические последствия снижения цены биткойна вместе с пользователями сайдчейна. Поскольку для того, чтобы быть мейнстейкером, нужен только биткойн, вы можете думать обо всех, кто владеет биткойном, как о хранителе сайдчейна. Это также дает возможность пользователям биткойнов получать доход, если они просто HODL.

Преимущества сайдчейнов

Сайдчейны стремятся стать решением сложной проблемы: добавление новых функций в такие криптовалюты, как биткойны, является рискованным шагом, поскольку есть шанс на 230 миллиардов долларов, если новая функция не сработает или выйдет из строя.

Сайдчейны продвигают криптовалютные взаимодействия. Они позволяют разработчикам проверять бета-версии альткойнов или обновлений программного обеспечения, прежде чем их можно будет внедрить в основную цепочку. Традиционные банковские операции, такие как распределение и отслеживание прав собственности на акции, могут быть сначала проверены на боковых цепях, прежде чем передавать их в основные цепочки. Если механизмы защиты боковой цепи могут быть увеличены, технология боковой цепи может быть использована для достижения огромной масштабируемости блокчейна.

Имея это в виду, боковые цепи еще не реализованы в сети Биткойн, так как такие проблемы, как безопасность и централизация, все еще должны быть решены, прежде чем мы сможем начать инвестировать наши биткойны с помощью боковых цепей.

Возможные проблемы

Сайдчейны действительно связаны с проблемами безопасности, в частности, с потенциальными рисками софт-форков из-за их сложности и риском централизации майнинга из-за наличия слитного майнинга.

Кроме того, несмотря на то что сайдчейны независимы друг от друга, они несут ответственность за свою индивидуальную безопасность и нуждаются в необходимой мощности для майнинга, чтобы оставаться в безопасности.

Блокчейн Биткойна обладает достаточной мощностью майнинга PoW, чтобы оставаться защищенным даже от наиболее скоординированных атак, но многие новые боковые цепи не имеют необходимых сетевых эффектов и мощности майнинга, чтобы гарантировать безопасность пользователям.

Эта потребность в мощности для майнинга может в конечном итоге повлиять на централизацию майнеров, потому что это создаст высокий барьер для входа для более мелких майнеров, которые не могут конкурировать с майнерами, которые добывают на нескольких блокчейнах, получая более значительные вознаграждения.

Самые известные проекты сайдчейнов

• Сеть Lightning

Lightning - это децентрализованная сеть, использующая функции смарт-контрактов в блокчейне для обеспечения мгновенных платежей в сети участников. Это зависит от технологии, лежащей в основе блокчейна. Используя реальные транзакции Биткойн / блокчейн и свой собственный язык сценариев смарт-контрактов, можно создать безопасную сеть участников, которые могут совершать транзакции с большим объемом и высокой скоростью.

• Сеть Raiden

Raiden Network - это решение для масштабирования вне сети, обеспечивающее практически мгновенные, недорогие и масштабируемые платежи. Он дополняет блокчейн Ethereum и работает с любым токеном, совместимым с ERC20. Работа над проектом Raiden продолжается. Его цель - исследование технологии государственных каналов, определение протоколов и разработка эталонных реализаций. Это эфириум-версия сети Lightning.

• Trinity

Trinity - это универсальное решение для масштабирования вне сети, которое направлено на обеспечение платежей в реальном времени, низкие комиссии за транзакции, масштабируемость и защиту конфиденциальности для активов основной цепи. Используя технологию государственных каналов, Trinity значительно увеличит пропускную способность цепочки транзакций нижнего уровня. Это новая версия сети Lightning.

• RSK

RSK - первая платформа смарт-контрактов с открытым исходным кодом с двусторонней привязкой к биткойнам, которая также вознаграждает майнеров биткойнов с помощью слитного майнинга, что позволяет им активно участвовать в революции смарт-контрактов. Цель RSK - повысить ценность и функциональность экосистемы Биткойн за счет включения смарт-контрактов, почти мгновенных платежей и более высокой масштабируемости.

• Elements Alpha

Elements Alpha функционирует как сайдчейн для тестовой сети Биткойна, хотя механизм привязки в настоящее время работает через централизованный адаптер протокола, как описано в официальном документе по боковым цепям. Он полагается на проверяемую федерацию подписывающих лиц для управления монетами тестовой сети, переданными в боковую цепочку с помощью элемента «Детерминированные привязки», и для создания блоков с помощью элемента «Подписанные блоки». Это позволяет немедленно изучить возможности новой цепочки, используя различные компромиссы в области безопасности. В более позднем выпуске они планируют обновить адаптер протокола для поддержки полностью децентрализованного слитного майнинга сайдчейна и, в конечном итоге, ввести полный механизм двусторонней привязки.

• Liquid

Liquid - это первый коммерческий сайдчейн от Blockstream. Он позволяет мгновенно перемещать средства между биржами, не дожидаясь задержки подтверждения в цепочке блоков биткойнов. Доступен пользователям участвующих бирж биткойнов.

• Loom

Loom Network DAppChains созданы для игр и социальных приложений. Карма на основе токенов, крипто-коллекционные предметы на основе Ethereum, все основано на разветвленных, децентрализованных и удобочитаемых наборах правил блокчейна.

• POA

Сеть POA — это открытый сайдчейн Ethereum с консенсусом Proof of Authority, достигнутый независимыми валидаторами. Она строит общедоступную сеть для смарт-контрактов, которая сочетает в себе скорость, безопасность и экономичность.

• Bitcoin Extended

Более тяжелая, менее децентрализованная цепочка для более высокопроизводительных и дешевых транзакций биткойнов. Стремится к простоте и модульности; Биткойн Ядро + BIP 101.

• Hivemind

P2P-система Oracle и цифровая торговая площадка. Этот проект направлен на революцию в способах создания и распространения информации в обществе. В качестве побочного эффекта он повышает эффективность рынков капитала, уничтожает мошенничество и создает определенные типы рынков цифрового страхования.

• MimbleWimble

MimbleWimble - это предложение по структуре транзакций криптовалюты, ориентированное на конфиденциальность и взаимозаменяемость. Основные отличия от биткойна: отсутствие скриптов, кросс-блочные объединяемые транзакции, конфиденциальный баланс счетов. Текущая разработка направлена на использование альткойна вместо биткойн-слоя/боковой цепи.

• The Elements project

В качестве технологии с открытым исходным кодом на уровне протокола разработчики могут использовать Elements для расширения функциональности Биткойна и изучения новых приложений цепочки блоков. Используя Elements, вы также можете легко создать свой собственный сайдчейн.

• Bitcoin Codex

Редизайн Namecoin как сайдчейна. Имеет потенциал для значительного повышения безопасности, конфиденциальности и надежности в Интернете.