Управление перекрестными цепями — новая парадигма

На уровне инфраструктуры сегодняшние горячие темы исследований сосредоточены вокруг быстрого консенсуса без ущерба для византийской отказоустойчивости, шардинга без ущерба для безопасности и взаимодействия перекрестных цепей без снижения эффективности. В последнее время, межцепочной связи уделяется наибольшее внимание из-за недавнего запуска Cosmos и Polkadot.

Межцепочная связь — такой простой принцип

Многие ученые утверждают, что в будущем публичные блокчейны объединятся лишь в несколько; однако существует много сценариев, в которых необходим новый публичный блокчейн.

• Сценарий A: существующие блокчейны, на которых вы хотите построить, могут не предлагать свойства (например, вычисления, сохраняющие конфиденциальность) и настраиваемость (например, обработку и хранение данных), которые требуются приложениям;
• Сценарий B: вам нужна другая модель управления, которую не поддерживают существующие блокчейны — создание приложения на платформе смарт-контракта вынуждает приложение принять правила управления базового протокола.

Вот почему будущий мир будет состоять из сотен (если не тысяч) различных публичных блокчейнов. Выяснение того, как эти блокчейны общаются друг с другом, является нашей следующей большой задачей.

Все идеи, связанные с кросс-цепной связью, начинаются со статьи Адама Бека «Enabling Blockchain Innovations with Pegged Sidechains», которая иллюстрирует простой, но удивительный факт о том, как перенести актив X из блокчейна A в блокчейн B. Оказывается, «передача» — это просто иллюзия. Актив X не «передается», но временно блокируется в блокчейне A, в то время как такое же количество эквивалентного Актива X производится в блокчейне B. Это называется pegging, и в обоих случаях это двусторонняя привязка (two-way peg, 2WP).

Из статьи Адама Бэка «Enabling Blockchain Innovations with Pegged Sidechains».

Все системы 2WP основаны на голосовании, так что группа «свидетелей» решает, когда разблокировать актив X и куда его отправить. Возникает вопрос: насколько мы должны доверять этой группе свидетелей? Самый простой подход состоит в том, чтобы сделал работу один и надежный свидетель (например, крипто биржа). Однако лучшим подходом является внедрение 2WP, когда группа свидетелей должна одобрить разблокировку/перемещение активов.

В случае суб-цепи эта группа свидетелей представляет заинтересованные стороны (например, майнеров, делегатов, BP) из обеих блокчейнов A и B, что работает, но представляет техническую сложность. Для блокчейна A, реализация логики на уровне протокола для связи с блокчейном B (который может обновляться с течением времени) является бременем. Проблема больше связана с введением в картину блокчейнов C, D, E и т. д.

Другой подход состоит в том, чтобы иметь общую группу свидетелей, которая облегчает общение через сеть блокчейнов, которая стоит за Cosmos Hub, Polkadot Relay Chain и IoTeX Root Chain. В каждом проекте используются разные подходы и криптоэкономика, чтобы сделать их общую группу свидетелей надежными и адаптивными ко многим разнородным блокчейнам. Cosmos предполагает, что каждый блокчейн имеет свой собственный набор валидаторов, безопасность и консенсус, в то время как IoTeX и Polkadot используют общий консенсусный пул и «безопасность по умолчанию», чтобы упростить процесс присоединения блокчейна. По сравнению с Polkadot, чья миссия состоит в том, чтобы соединить все блокчейны в мире, цель межсетевой связи IoTeX отличается и является более конкретной: обеспечить взаимодействие для всех цепочек уровня 2, работающих в сети IoTeX. Все эти цепочки уровня 2 будут использоваться для различных аспектов приложений IoT, таких как хранение, идентификация, доверенные вычисления, рынки данных IoT и многое другое. В целом, перекрестная связь — это еще одно усилие, которое человек делает для реализации видения Вавилонской башни.

Почему важна связь между цепями

Блокчейн — о децентрализации и безопасности, которые могут быть дополнительно усилены с помощью межцепочной связи. Точнее говоря, межцепочная связь позволяет активам проходить по разным блокчейнам в поисках:

• Различных уровней безопасности (например, более быстрые транзакции vs. более сильная антицензура)
• Отличающие свойства (например, транзакция в виде открытого текста vs. конфиденциальная транзакция)
• Различные приложения (например, DeFi vs. игры)

Связь между цепями также позволяет отделить криптоактивы и их проявление, лежащие в основе блокчейна. Хотя это может показаться тривиальным, это разъединение усиливает существующие блокчейны многими значимыми способами.

Прежде всего, это позволяет различным командам/проектам/цепочкам сосредоточиться на различных аспектах технологии блокчейна, делая их коллективно полезными и эффективными. Например, представьте себе два блокчейна: «блокчейн 1» ориентирован на взаимодействие с пользователем (например, первоклассные кошельки, интерфейсы приложений) и «блокчейн 2» ориентирован на антицензуру, что замедляет и затрудняет работу обычных пользователей. Естественно, что пользователи будут переводить активы из блокчейна 2 в блокчейн 1 для простоты использования и возвращать обратно для долгосрочной экономии.

Во-вторых, он обеспечивает быстрое развитие протоколов блокчейна. Относительно зрелые протоколы сталкиваются с дилеммой лучшей безопасности по сравнению с более быстрой эволюцией — быстрый прогресс обычно означает разрушение, в то время как высокая безопасность подразумевает некоторую стагнацию. Благодаря межсетевой связи перемещение активов обходится практически без затрат. Следовательно, теоретически можно создать копию Эфириума в качестве canary ground, быстро итерировать на ней и в конечном итоге переместить все активы из Эфириума на эту новую canary ground. Если новая canary ground не идеальна, все активы могут вернуться назад, что является фантастическим свойством, которое fork не может предоставить. В конечном счете, цепь, которая привлекает большинство активов, будет самой процветающей. Те, кто не может привлечь активы, находятся в кризисе и в конечном итоге вымрут.

Наконец, что не менее важно, он допускает «кредитование ценных бумаг», которое может оказать глубокое влияние на структуры управления в пространстве блокчейна. Одним из проявлений кредитования ценных бумаг является новая концепция, называемая перекрестным управлением, о которой мы расскажем в следующем разделе.

Новая парадигма — перекрестное управление

Когда мы впервые запустили корневую цепь IoTeX в апреле 2019 года, мы столкнулись со сложной проблемой, заключающейся в том, как безопасно запустить новый блокчейн без так называемых эгоистичных делегатов. Поскольку в самом начале число избирателей было ограниченным, заинтересованные стороны на ранних этапах могли легко контролировать многие места делегатов и отбрасывать транзакции управления, противоречащие их интересам. Например, удаление транзакций голосования из производства блоков не позволит присоединиться новым делегатам.

Для безопасной начальной загрузки IoTeX Mainnet, мы изобрели перекрестное управление. Это означает, что действия по управлению происходят на более зрелом блокчейне, а результаты управления применяются к менее зрелому блокчейну. Сеть IoTeX в настоящее время имеет активы в двух общедоступных блокчейнах — Ethereum (IOTX-E используется для управления) и IoTeX Rootchain (IOTX используются для служебных целей/утилити). IOTX и IOTX-E составляют 10 миллиардов токенов и могут быть обменены с помощью IoTube, который является децентрализованным мостом между Ethereum и IoTeX.

Структура перекрестного управления

Несмотря на взаимозаменяемость, IOTX-E и IOTX имеют разные свойства и, следовательно, используются для разных целей. IOTX-E спроектирован так, чтобы иметь низкую ликвидность (в идеале малый объем торговли, медленное движение) и большую безопасность для управления сетью IoTeX (см. http://member.iotex.io). IOTX разработан для обеспечения высокой ликвидности (идеально большой объем торговли, быстрое перемещение) для операций и приложений в сети IoTeX. При этом IOTX и IOTX-E эквивалентны по своей стоимости. Это аналогично акциям Google, у которых есть акции класса A и C — акции класса C не имеют права голоса, в то время как акции класса A имеют по одному голосу. С этой структурой эгоистические делегаты не могут отбрасывать транзакции управления, противоречащие их интересам, и это делает его эффективным для переизбрания и урезания делегатов.

Мы также обнаружили, что это перекрестное управление эффективно предотвращает атаки на большие расстояния, что является общей проблемой для всех цепочек PoS. Короче говоря, атака на большие расстояния — это когда крупные, ранние заинтересованные стороны тратят свои токены, создают ветку на блокчейне, начиная с самых ранних блоков, и обгоняют основную цепочку. Так как история ставок/голосования находится на Ethereum, это обеспечивает достаточное сопротивление для противодействия слабой субъективности (так как это цепочка PoW, а атака в 51% обходится очень дорого).

Некоторые безумные идеи

Это только начало того, что межцепочная коммуникация и управление могут принести. Есть много безумных идей, которые IoTeX исследует и вот несколько примеров!

Как молодой блокчейн может переносить и управлять активами значения X в блокчейне с общим количеством токенов значения Y, где X> Y?

Злоумышленник с большим бюджетом покупает себе возможность контролировать ~ ⅔ (или даже все) слоты производителей блоков с целью кражи активов. Текущее решение этого вопроса — «выжидай и развивай» эту цепочку, что может занять много времени. Один эксперимент, над которым мы работаем внутри компании, называется перекрестным управлением несколькими активами. Делегаты, в дополнение к ставке IOTX-E, могут использовать другие активы, такие как NUSD, WETH, WBTC для построения корзины криптовалюты. Ценность этой корзины может быть легко вычислена с помощью оракула Chainlink и использована для ранжирования кандидатов и распределения наград (то есть IOTX). Стейкиенг с несколькими активами, вероятно, увеличит общую сумму активов и сделает цепочку защищенной. Это возможно только вместе с межцепочным управлением, так как многие другие активы, вероятно, будут жить на зрелом блокчейне.

Как отразить атаку «nothing at stake», не внося слишком много сложности на уровне протокола?

Атака «ничего не поставлено на карту» — еще одна общая проблема для всех PoS блокчейнов. Это означает, что каждый делегат будет строить на каждом форке, если/когда форк будет иметь место, так как практически нет затрат на производство блока (в отличие от цепочек PoW) и максимизирует свои финансовые интересы. Чтобы имитировать то, что происходит в цепочке PoW, каждый делегат тратит X токенов, чтобы создать блок, и получает вознаграждение Y токенов, если предложение выполнено успешно, где X <Y. Это эквивалент slashing двусмысленного делегата путем конфискации части или всего его акций/депозита. В той же цепочке это сокращение не является тривиальным в предположении эгоистичных делегатов, когда делегат и его заговорщики могут выборочно отбрасывать небрежные транзакции. Управление перекрестными цепями позволяет жертве посылать доказательства в Ethereum и гарантирует, что двусмысленные делегаты будут наказаны.

Заключение

В целом, межцепочная связь открывает двери для многих интересных проектов и применений. Впервые в блокчейн индустрии мы вскоре позволим цепочкам «заимствовать» активы, ценные бумаги и имущество у других цепочек. Мы рассматриваем это как новую парадигму, когда речь идет о разработке систем блокчейна.

Эту статью написал Raullen Chai сочредитель и генеральный директор @iotex