Межсетевое взаимодействие: раскрытие потенциала блокчейна

Что такое кросс-чейн взаимодействие? Давайте разберёмся.

Технология блокчейн раскрыла огромный потенциал, обеспечив децентрализованную передачу ценностей без посредников. Однако одной из самых серьёзных проблем, стоящих перед отраслью, является отсутствие взаимодействия между различными блокчейн-сетями. 

В настоящее время каждая сеть функционирует как изолированная система, неспособная взаимодействовать с другими. Это ограничивает масштабируемость блокчейна и препятствует его широкому внедрению. Межцепочечная совместимость обещает устранить барьеры между цепочками, обеспечивая бесперебойную передачу активов и данных.

Ключ на вынос

• Межцепочечная совместимость означает способность различных сетей блокчейнов взаимодействовать друг с другом посредством передачи данных и ценностей.
• Достижение настоящей совместимости сопряжено с техническими проблемами, связанными с закрытыми ключами, цифровыми подписями, а также согласованием различных форматов транзакций и механизмов консенсуса. 
• Несколько проектов работают над созданием кросс-чейн-мостов и стандартов, которые позволят децентрализованным приложениям и активам перемещаться между отдельными блокчейнами.
• Широко распространенная совместимость может максимизировать использование блокчейна за счет соединения отдельных экосистем и обеспечения более свободного перемещения ценностей в более широкой криптоэкономике.
• Решение проблемы взаимодействия будет иметь важное значение для раскрытия потенциала технологии блокчейн для широкомасштабного внедрения и использования в реальных условиях в различных сетях и приложениях.

Что такое кросс-чейн взаимодействие?

Проще говоря, межсетевое взаимодействие означает способность различные сети блокчейнов для общения и взаимодействия друг с другом. Это позволяет передавать ценности и данные между отдельными реестрами. Например, токены, выпущенные в одном блокчейне, например, Bitcoin, могут быть переведены и использованы в другом блокчейне, например, Ethereum. 

Взаимодействие достигается за счёт использования стандартов, которые позволяют отдельным, но связанным блокчейнам «без доверия» проверять транзакции, происходящие в других сетях. При этом не требуется технической идентичности двух блокчейнов. Существуют различные методы реализации кросс-чейн-функциональности, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения.

Почему важна совместимость?

Межсетевое взаимодействие имеет решающее значение для индустрии блокчейнов по нескольким основным причинам:

1. Ликвидность и доступность: Он разрушает разрозненность, позволяя ценности свободно перемещаться по всей криптоэкосистеме. Пользователи больше не ограничены одной цепочкой и имеют доступ к возможностям в разных реестрах.
2. Масштабируемость: По-настоящему совместимая блокчейн-система позволит осуществлять децентрализованную передачу активов в больших масштабах, используя объединенную мощь нескольких независимых цепочек. Это помогает решить такие проблемы, как скорость транзакций. 
3. Сопротивление цензуреВзаимосвязанные цепочки образуют резервные сети, более устойчивые к цензуре или сбоям в работе любой из цепочек. Если в одной из сетей возникают проблемы, средства по-прежнему могут передаваться через другие связанные реестры.
4. Инновации: Отдельные цепочки могут сосредоточиться на оптимизации различных показателей, таких как скорость, масштабируемость, управление и т. д. Взаимодействие обеспечивает синергетическое сочетание возможностей разных сетей. 
5. Принятие: Более интегрированная экосистема блокчейна облегчит участие рядовых пользователей и организаций, что будет способствовать дальнейшему внедрению технологии. Функциональная совместимость помогает реализовать полную концепцию открытого, децентрализованного интернета ценностей.
6. Гибкость: Независимые предприятия и отрасли могут легче обмениваться ценностями и данными посредством совместимых блокчейнов.

Методы достижения взаимодействия

Существуют различные технические подходы, которые могут облегчить кросс-чейн функциональность между отдельными сетями блокчейнов:

Сайдчейны для кросс-чейн функциональности

Один из самых ранних и наиболее хорошо зарекомендовавших себя методов достижения интероперабельности — использование сайдчейнов. Сайдчейн — это, по сути, отдельный блокчейн, поддерживающий двустороннюю привязку к основному блокчейну с помощью слияния (merge mining). 

Это позволяет осуществлять децентрализованную передачу активов между двумя блокчейнами без участия третьих лиц. Активы «блокируются» в основной цепочке, и выпускаются соответствующие активы в сайдчейнах. Валидация транзакций осуществляется в обоих блокчейнах посредством слитного майнинга.

Некоторые ключевые преимущества боковых цепей включают в себя:

• Независимость: Сайдчейны могут свободно экспериментировать, не влияя на основную цепочку.
• Масштабируемость: Нагрузки обработки можно распределить по боковым цепям 
• Гибкость: Подходит для различных вариантов использования, таких как передача активов, умные контракты и так далее

Однако сайдчейны также влекут за собой компромиссы в области безопасности, поскольку они наследуют безопасность основной цепи и требуют постоянного поддержания двусторонней привязки. Примерами проектов сайдчейнов являются Liquid (Биткойн), Plasma (Эфириум) и RSK.

Хэш-контракты с временной блокировкой (HTLC)

HTLC-ы Используйте хеш-блокировки и временные блокировки для упрощения атомарных кросс-чейн обменов без необходимости доверия. В HTLC:

• Сторона A генерирует хеш и блокирует с его помощью свои средства в цепочке A. Этот хеш раскрывается Стороне B.  
• Сторона B блокирует прообраз хеша вместе со своими средствами в цепочке B. 
• По истечении тайм-аута, если Сторона А раскрывает прообраз, ее средства высвобождаются в цепочке А. 
• Затем Сторона B раскрывает прообраз, и ее средства высвобождаются в цепочке B, завершая атомарный обмен.

Если прообраз не будет раскрыт в течение отведённого времени, средства возвращаются. Это позволяет проводить кроссчейн-трейдинг без необходимости доверия и без риска, связанного с хранением.

Ретрансляторы для кросс-цепочечных передач

Другой популярный подход — использование специализированных узлов, называемых ретрансляторами, которые обеспечивают кросс-чейн-переводы без необходимости доверия к третьей стороне. Ретрансляторы располагаются между блокчейнами и выполняют функции кастодианов, временно хранящих активы во время расчётов.

Они работают, объединяя транзакции из одной цепочки и передавая их в другую посредством процесса, известного как нотаризация. Это позволяет цепочкам оставаться независимыми, сохраняя при этом синхронизацию. Некоторые ключевые преимущества ретрансляторов включают:

• Децентрализация: Отсутствие единой точки отказа, поскольку реле могут управляться несколькими объектами. 
• Ликвидность: Реле повышают ликвидность за счет объединения множества небольших переводов в более крупные пакеты.

Однако эксплуатация и поддержание безопасности ретрансляторов сопряжены со значительными финансовыми затратами. Кроме того, они вносят некоторую степень централизации, поскольку производительность зависит от надёжности ретрансляторных узлов. Среди популярных проектов, основанных на ретрансляторах, — Cosmos, Polkadot и Binance Chain.

Нотариальное заверение

In нотариальное засвидетельствованиетранзакции проверяются на одной цепочке, а затем публикуются на другой посредством процесса голосования:

• Нотариальные узлы в каждой цепочке голосуют за подтверждение или отклонение транзакций. 
• Если транзакция проходит пороговое количество подтверждений, она публикуется в парной цепочке.
• Это позволяет проверить целостность данных в независимых реестрах без необходимости доверия.

Нотаризация сохраняет автономность каждой цепочки, синхронизируя транзакции посредством консенсуса нотариальных узлов. Это обеспечивает некоторую степень централизации по сравнению с другими решениями.

Парачейны 

Параллельная проверка транзакций позволяет масштабировать передачу данных и активов через независимые парачейны, соединенные через общую ретрансляционную цепочку, например Polkadot.

• Цепочка реле параллельно проверяет парачейн-транзакции с помощью алгоритма консенсуса Proof-of-Stake.
• Каждый парачейн функционирует как независимый блокчейн, но защищен ретрансляционной цепочкой посредством аренды слотов и проверки.
• Эта модель обеспечивает практически неограниченную пропускную способность за счет распределения работы по проверке по многим парачейнам.

Polkadot стал пионером в этой архитектуре, позволившей добиться масштабируемой кросс-чейн функциональности, сохранив при этом безопасность.

Атомарные свопы – прямая кросс-чейн торговля

Атомарные свопы позволяют осуществлять прямой обмен криптовалюта Токены между блокчейнами передаются без доверия, без необходимости использования централизованных бирж. Они работают с использованием контрактов с временной блокировкой хэша (HTLC), которые блокируют токены на условиях, основанных на хэше.

В атомарном обмене:

1) Сторона А блокирует токены в своем блокчейне и предоставляет хэш стороне Б. 

2) Сторона B делает то же самое в своем блокчейне с прообразом хеша.

3) По истечении срока блокировки токены возвращаются новым владельцам.

Это обеспечивает атомарность (всё или ничего) в процессе обмена. Ключевые преимущества — децентрализация и отсутствие риска, связанного с хранением. Однако атомарные свопы по-прежнему требуют прямого контрагента для каждой сделки.

Государственные/платежные каналы для масштабируемости

Каналы состояний и платежные каналы — это еще один подход, использующий двунаправленные каналы вне блокчейна для обеспечения быстрых и масштабируемых переводов путем временного переноса транзакций за пределы основного блокчейна. Они позволяют осуществлять неограниченное количество переводов в течение периода финансирования без перегрузки блокчейна.

В государственных/платежных каналах:

• Участники создают мультиподписной адрес и вносят средства для открытия канала. 
• Переводы регистрируются с помощью криптографических обязательств, а не в цепочке.
• Каналы могут оставаться открытыми в течение нескольких дней/недель до осуществления расчетов по цепочке.
• Каналы можно объединять в цепочку для неограниченной масштабируемости.

Lightning Network (Bitcoin) и Raiden Network (Ethereum) — известные проекты, использующие государственные/платежные каналы для масштабируемости. Однако каналы требуют блокировки средств в смарт-контрактах.

Оракулы – связующее звено между мирами в сети и за ее пределами

Оракулы играют ключевую роль в обеспечении кросс-чейн взаимодействия, выступая связующим звеном между данными внутри и вне сети. Они обеспечивают смарт-контрактам доступ к информации из внешнего мира, необходимой для условных платежей и операций.

Например, оракулы могут:

• Получите данные о ценах вне сети для децентрализованных бирж
• Осуществляйте выплаты на основе реальных событий, таких как спортивные результаты.
• Объедините данные из нескольких цепочек в единый поток данных.

Популярные сети оракулов, такие как Chainlink, достигают децентрализации благодаря сети независимых узлов оракулов, которые передают данные в смарт-контракты. Это обеспечивает целостность данных и предотвращает возникновение единых точек отказа.

Оракулы играют ключевую роль в обеспечении взаимодействия, устраняя разрывы между приложениями, ресурсами и источниками данных, как внутри сети, так и вне ее. Они позволяют блокчейнам безопасно получать доступ к внешней информации и использовать её.

Проблемы достижения совместимости

Хотя кросс-чейн взаимодействие открывает огромные возможности, его масштабная реализация также сталкивается со значительными трудностями:

Технические препятствия

Интеграция блокчейнов с различными структурами данных, механизмы консенсуса и языки программирования — чрезвычайно сложная техническая задача. Обеспечение безопасности, согласованности и производительности в гетерогенных сетях требует передовых исследований. 

Неопределенность в регулировании

Регуляторы все еще пытаются решить, как справиться с Технология блокчейн и ее применение. Кросс-чейн деятельность может оказаться в «серых зонах» правового регулирования, пока не будут установлены всеобъемлющие правила регулирования виртуальных активов на глобальном уровне.

Стандартизация

Согласование общих стандартов взаимодействия, которые могут быть внедрены в масштабах всей отрасли, потребует сотрудничества между конкурирующими блокчейн-проектами и организациями. 

Несоответствие стимулов

Независимые сети могут не желать полностью интегрироваться из-за опасений по поводу централизации власти или потери автономности своих протоколов.

Компромиссы в области безопасности

Функциональность кросс-чейн, как правило, требует дополнительных компонентов или допущений доверия, которые открывают новые поверхности для атак и ставят под угрозу некоторую степень децентрализации. 

Препятствия масштабируемости

Обеспечение неограниченной пропускной способности путем объединения нескольких цепочек без доверия создает огромные технические трудности в плане консенсуса, доступности данных и задержек.

Дорога впереди

Несмотря на текущие проблемы, индустрия блокчейнов активно работает над преодолением этих препятствий и обеспечением полной совместимости:

• Продолжаются исследования в области усовершенствованных алгоритмов консенсуса, криптоэкономических стимулов и безопасных методов многосторонних вычислений.
• Органы по стандартизации, такие как Interwork Alliance, стимулируют сотрудничество с целью создания общих фреймворков взаимодействия. 
• Крупные проекты запускают специализированные кросс-чейн протоколы, такие как Polkadot, Cosmos и Ethereum 2.0, целью которых является соединение независимых блокчейнов.
• Стартапы создают масштабируемые решения второго уровня, используя каналы состояния, плазму, сайдчейны и другие технологии. 
• Регуляторы постепенно вносят больше ясности посредством рекомендаций по регулированию виртуальных активов.

По мере развития технологий и расширения отраслевого сотрудничества многие из этих проблем могут быть решены. Полная кросс-чейн совместимость, обеспечивающая неограниченную ликвидность и приложения, может быть достигнута лишь через несколько лет. Но благодаря постоянному прогрессу эта идея постепенно воплощается в реальность.

Заключение

Межцепочечная совместимость критически важна для полной реализации децентрализованного потенциала технологии блокчейн. Обеспечивая взаимодействие независимых реестров, она открывает беспрецедентные возможности масштабируемости, ликвидности, инноваций и широкого внедрения. Несмотря на сохраняющиеся значительные препятствия, постоянный технический прогресс и сотрудничество позволяют преодолеть их. 

По мере дальнейшего развития решений барьеры, разделяющие изолированные блокчейн-сети, начнут исчезать. Это приведёт к созданию по-настоящему взаимосвязанной экосистемы блокчейна, где активы и данные будут свободно передаваться, обеспечивая неограниченное количество децентрализованных приложений в различных отраслях. Благодаря постоянным усилиям исследователей, инженеров и организаций полная совместимость может однажды помочь блокчейну раскрыть свой революционный потенциал.