В рамках подготовки образовательного курса “Разработчик смарт-контрактов” (подробности в конце этой статьи) мы подготавливаем серию статей и переводы лучших статей про блокчейн платформы третьего поколения, разработку под которые мы и преподаём. Блокчейн платформы делятся на несколько поколений, каждой поколение имеет свои особенности и решает определенный круг задач.

Первое поколение. Это Bitcoin, Litecoin, ZCash и другие, эти платформы ориентированы на создание децентрализованных денег. И каждая платформа решает эту задачу как-то по своему, например ZCash с сильными свойствами конфиденциальности. Но первое поколение показалось сообществу малофункциональным. Поэтому появилось второе поколение.

Второе поколение. Это Ethereum, Tezos, EOS и другие, которые ориентированы на программируемую логику для создания и управления своими децентрализованными данными и деньгами. Каждая платформа делает это со своими какими-то особенностями. Но с ростом популярности блокчейн платформ второго поколения обострились унаследованные от первого поколения проблемы: производительность, удобство, энергоэффективность, стоимость. Поэтому сообщество разрабатывает блокчейн платформы третьего поколения, которые направлены на решение этих задач.

Стоит отдельно отметить, что сейчас разрабатывается новая версия Ethereum (которую тоже можно отнести к платформам третьего поколения), а также решения второго уровня ( далее по тексту будет обозначаться как Уровень_2), которые направлены на устранение существующих проблем с производительностью платформ второго поколения.

Сегодня мы рассмотрим третье поколение блокчейн платформ - Cosmos, Polkadot и Avalanche, у которых довольно необычные инфраструктуры. Эти платформы нацелены на горизонтальное масштабирование с асинхронной гетерогенной сетевой моделью, где предметноспецифичные блокчейны сосуществуют в рамках общей сетевой модели и при необходимости взаимодействуют друг с другом. У каждой платформы есть свои собственные подходы и компромиссы по достижению межцепочной экономической безопасности. Они нацелены на создание блокчейнового междусетья, которое способно вместить не сотни тысяч (как сегодня), а миллионы активных пользователей в день и полноценно реализовать концептуальное видение Web3, принадлежащего и контролируемого пользователями. 

Цель этой статьи - помочь разработчикам, исследователям, предпринимателям и всем, кто стремится к децентрализованному будущему, понять эту смену парадигмы в блокчейн сетях.

Cosmos позволяет создать распределенную сеть цепочек с собственными наборами Подтверждающих. Взаимодействие между этими цепочками достигается с помощью мостового протокола Inter-Blockchain Communication (IBC). Каждая цепочка должна реализовать IBC для того, чтобы установить мост с другими цепочками. В настоящее время существует 49 цепочек, поддерживающих IBC, с такими специализациями, как DeFi, смарт-контракты EVM, социальные сети, конфиденциальность, регенеративное сельское хозяйство и игры. В разработке находятся мосты к Ethereum, Bitcoin и другим.

Polkadot позволяет наследовать безопасность от центральной релейной цепочки к связанным параллельным цепочкам (парацепи, в сленге их часто называют парачейнам, по-английски parachain). Парацепи не имеют собственных подтверждающих, у них есть собирающие узлы (collator), которые собирают транзакции и производят доказательства перехода состояния для Подтверждающих в релейной цепочке. Взаимодействие между парацепями достигается с помощью Cross-Chain Message (XCM), а передача произвольных данных возможна благодаря унаследованной безопасности. В настоящее время функционируют 6 парацепей различного назначения, такими как DeFi, смарт-контракты EVM, социальные сети, конфиденциальность и игры. В разработке находятся мосты к Ethereum, Bitcoin и другим.

Avalanche позволяет создавать перекрывающуюся сеть Подтверждающих, организованных в виде подсетей, в которых работают несколько цепочек, одновременно проверяя основную сеть. Различные сети в одной подсети могут передавать активы друг другу практически мгновенно. В то время как связь между подсетями, то есть одна цепочка в своей подсети общается с другой цепочкой в своей подсети, в настоящее время осуществляется через мосты (с использованием контрактов ChainBridge-Solidity для EVM-цепочек). На самом деле, чем больше подсетей имеют пересекающиеся подтверждающие с другими подсетями, тем более высокие гарантии безопасности они могут иметь при общении друг с другом. Это происходит потому, что у этих пересекающихся подтверждающих будут общие интересы в обеих подсетях. Если группа подтверждающих действует злонамеренно в одной подсети, они также рискуют своей долей в основной сети, а также в других подсетях. Хотя метод прямого взаимодействия между подсетями еще не объявлен, было бы неудивительно, если бы сама основная сеть Avalanche выступила в качестве посредника между всеми подсетями. В настоящее время функционируют 3 цепи основной сети: X-Chain для переводов, P-Chain для доления (staking, стейкинг), C-Chain для смарт-контрактов. Другие цепи и подсети находятся в процессе создания экосистемы. Кроме того, как и другие платформы, существует мост Avalanche-Ethereum, который работает через доверенную федерацию и является одним из самых используемых среди 60 мостов Ethereum на сегодняшний день.

Мост между блокчейнами с раздельными уровнями безопасности без какого-либо механизма разделения безопасности, как в нынешней архитектуре Cosmos, не сильно отличается от моста между любыми цепочками в целом. Таким образом, без общих гарантий окончательности межцепочное взаимодействие имеет различный уровень риска. Унаследованная модель безопасности Polkadot позволяет обобщить гарантии окончательности, и под этим зонтиком парацепочки могут безопасно передавать друг другу произвольные данные. Модель перекрывающейся сети подтверждающих Avalanche в настоящее время позволяет обмениваться безопасностью между цепочками в основной сети, а вскоре и между цепочками в разных подсетях напрямую, без необходимости в мосте. Таким образом, чем больше подсетей имеют перекрывающих их Подтверждающих (которые имеют общие интересы в обеих подсетях), тем более высокие гарантии безопасности может иметь их связь. В целом, перекрывающиеся подтверждающие между различными цепочками (подобно объединенному майнингу в proof-of-work) могут обеспечить более безопасную межцепочечную связь.

• В сети Cosmos, Osmosis сочетает конфиденциальность транзакций (использование пороговой расшифровки транзакций для предотвращения опережения (front-running)) с функциональностью межцепочечного AMM и имеет IBC, реализованный для установления мостов с другими цепями. Celestia кодирует данные блока для повышения безопасности легких клиентов, что является ключевым компонентом для совместимости цепей между суверенными цепями и их различными уровнями безопасности в экосистеме распределенных цепей. Regen создает криптоэкономическую платформу для стимулирования регенеративного сельского хозяйства и использует данные с датчиков и спутников в экосистеме аудиторов. Nym обеспечивает смешение, который предотвращает анализ сетевого трафика противником, способным следить за всей сетью. Nym использует Tendermint и смарт-контракт Cosmwasm, управляющий службой каталогов, связью узлов и делегированным доли смешивающей сети. Penumbra позволяет сохранять конфиденциальность межцепочечных сетевых транзакций. Tendermint также используется в таких крупных проектах, как Binance DEX и Terra. Еще большая ценность будет раскрыта, когда эти отдельные сети блокчейн начнут взаимодействовать через IBC.

  В сети Polkadot парацепь Acala - это DeFi хаб, который предоставляет функциональность от AMM до кредитования стабильными монетами.

Гетерогенные сети Cosmos, Polkadot, Avalanche обеспечивают необычную инфраструктуру для создания блокчейнового муждусетья, которая демонстрирует, что асинхронная гетерогенная сетевая модель работает эффективно и является преимуществом по сравнению с Bitcoin и Ethereum в их нынешнем виде. В конечном итоге они будут вмещать миллионы ежедневных активных пользователей и достигнут концепции Web3, принадлежащей и контролируемой пользователями.

Сосуществование этих архитектур полезно для воистину децентрализованного Интернета, поскольку они имеют свои собственные, самобытные подходы к достижению поставленных целей. Понимание различий и сходств этих новых инфраструктур сегодня поможет в будущем вам создать свои собственные информационные системы. Проекты, использующие эти инфраструктуры, выйдут за рамки смарт-контрактов, станут большими системами производственного уровня с собственными цепочками и сообществами, а также продемонстрируют ранее невообразимые способы использования. 

В рамках подготовки образовательного курса “Разработчик смарт-контрактов” (подробности в конце этой статьи) мы подготавливаем серию статей и переводы лучших статей про блокчейн платформы третьего поколения, разработку под которые мы и преподаём. Блокчейн платформы делятся на несколько поколений, каждой поколение имеет свои особенности и решает определенный круг задач.

Первое поколение. Это Bitcoin, Litecoin, ZCash и другие, эти платформы ориентированы на создание децентрализованных денег. И каждая платформа решает эту задачу как-то по своему, например ZCash с сильными свойствами конфиденциальности. Но первое поколение показалось сообществу малофункциональным. Поэтому появилось второе поколение.

Второе поколение. Это Ethereum, Tezos, EOS и другие, которые ориентированы на программируемую логику для создания и управления своими децентрализованными данными и деньгами. Каждая платформа делает это со своими какими-то особенностями. Но с ростом популярности блокчейн платформ второго поколения обострились унаследованные от первого поколения проблемы: производительность, удобство, энергоэффективность, стоимость. Поэтому сообщество разрабатывает блокчейн платформы третьего поколения, которые направлены на решение этих задач.

Стоит отдельно отметить, что сейчас разрабатывается новая версия Ethereum (которую тоже можно отнести к платформам третьего поколения), а также решения второго уровня ( далее по тексту будет обозначаться как Уровень_2), которые направлены на устранение существующих проблем с производительностью платформ второго поколения.

Сегодня мы рассмотрим третье поколение блокчейн платформ - Cosmos, Polkadot и Avalanche, у которых довольно необычные инфраструктуры. Эти платформы нацелены на горизонтальное масштабирование с асинхронной гетерогенной сетевой моделью, где предметноспецифичные блокчейны сосуществуют в рамках общей сетевой модели и при необходимости взаимодействуют друг с другом. У каждой платформы есть свои собственные подходы и компромиссы по достижению межцепочной экономической безопасности. Они нацелены на создание блокчейнового междусетья, которое способно вместить не сотни тысяч (как сегодня), а миллионы активных пользователей в день и полноценно реализовать концептуальное видение Web3, принадлежащего и контролируемого пользователями. 

Цель этой статьи - помочь разработчикам, исследователям, предпринимателям и всем, кто стремится к децентрализованному будущему, понять эту смену парадигмы в блокчейн сетях.

Cosmos позволяет создать распределенную сеть цепочек с собственными наборами Подтверждающих. Взаимодействие между этими цепочками достигается с помощью мостового протокола Inter-Blockchain Communication (IBC). Каждая цепочка должна реализовать IBC для того, чтобы установить мост с другими цепочками. В настоящее время существует 49 цепочек, поддерживающих IBC, с такими специализациями, как DeFi, смарт-контракты EVM, социальные сети, конфиденциальность, регенеративное сельское хозяйство и игры. В разработке находятся мосты к Ethereum, Bitcoin и другим.

Polkadot позволяет наследовать безопасность от центральной релейной цепочки к связанным параллельным цепочкам (парацепи, в сленге их часто называют парачейнам, по-английски parachain). Парацепи не имеют собственных подтверждающих, у них есть собирающие узлы (collator), которые собирают транзакции и производят доказательства перехода состояния для Подтверждающих в релейной цепочке. Взаимодействие между парацепями достигается с помощью Cross-Chain Message (XCM), а передача произвольных данных возможна благодаря унаследованной безопасности. В настоящее время функционируют 6 парацепей различного назначения, такими как DeFi, смарт-контракты EVM, социальные сети, конфиденциальность и игры. В разработке находятся мосты к Ethereum, Bitcoin и другим.

Avalanche позволяет создавать перекрывающуюся сеть Подтверждающих, организованных в виде подсетей, в которых работают несколько цепочек, одновременно проверяя основную сеть. Различные сети в одной подсети могут передавать активы друг другу практически мгновенно. В то время как связь между подсетями, то есть одна цепочка в своей подсети общается с другой цепочкой в своей подсети, в настоящее время осуществляется через мосты (с использованием контрактов ChainBridge-Solidity для EVM-цепочек). На самом деле, чем больше подсетей имеют пересекающиеся подтверждающие с другими подсетями, тем более высокие гарантии безопасности они могут иметь при общении друг с другом. Это происходит потому, что у этих пересекающихся подтверждающих будут общие интересы в обеих подсетях. Если группа подтверждающих действует злонамеренно в одной подсети, они также рискуют своей долей в основной сети, а также в других подсетях. Хотя метод прямого взаимодействия между подсетями еще не объявлен, было бы неудивительно, если бы сама основная сеть Avalanche выступила в качестве посредника между всеми подсетями. В настоящее время функционируют 3 цепи основной сети: X-Chain для переводов, P-Chain для доления (staking, стейкинг), C-Chain для смарт-контрактов. Другие цепи и подсети находятся в процессе создания экосистемы. Кроме того, как и другие платформы, существует мост Avalanche-Ethereum, который работает через доверенную федерацию и является одним из самых используемых среди 60 мостов Ethereum на сегодняшний день.

Мост между блокчейнами с раздельными уровнями безопасности без какого-либо механизма разделения безопасности, как в нынешней архитектуре Cosmos, не сильно отличается от моста между любыми цепочками в целом. Таким образом, без общих гарантий окончательности межцепочное взаимодействие имеет различный уровень риска. Унаследованная модель безопасности Polkadot позволяет обобщить гарантии окончательности, и под этим зонтиком парацепочки могут безопасно передавать друг другу произвольные данные. Модель перекрывающейся сети подтверждающих Avalanche в настоящее время позволяет обмениваться безопасностью между цепочками в основной сети, а вскоре и между цепочками в разных подсетях напрямую, без необходимости в мосте. Таким образом, чем больше подсетей имеют перекрывающих их Подтверждающих (которые имеют общие интересы в обеих подсетях), тем более высокие гарантии безопасности может иметь их связь. В целом, перекрывающиеся подтверждающие между различными цепочками (подобно объединенному майнингу в proof-of-work) могут обеспечить более безопасную межцепочечную связь.

• В сети Cosmos, Osmosis сочетает конфиденциальность транзакций (использование пороговой расшифровки транзакций для предотвращения опережения (front-running)) с функциональностью межцепочечного AMM и имеет IBC, реализованный для установления мостов с другими цепями. Celestia кодирует данные блока для повышения безопасности легких клиентов, что является ключевым компонентом для совместимости цепей между суверенными цепями и их различными уровнями безопасности в экосистеме распределенных цепей. Regen создает криптоэкономическую платформу для стимулирования регенеративного сельского хозяйства и использует данные с датчиков и спутников в экосистеме аудиторов. Nym обеспечивает смешение, который предотвращает анализ сетевого трафика противником, способным следить за всей сетью. Nym использует Tendermint и смарт-контракт Cosmwasm, управляющий службой каталогов, связью узлов и делегированным доли смешивающей сети. Penumbra позволяет сохранять конфиденциальность межцепочечных сетевых транзакций. Tendermint также используется в таких крупных проектах, как Binance DEX и Terra. Еще большая ценность будет раскрыта, когда эти отдельные сети блокчейн начнут взаимодействовать через IBC.

  В сети Polkadot парацепь Acala - это DeFi хаб, который предоставляет функциональность от AMM до кредитования стабильными монетами.

Гетерогенные сети Cosmos, Polkadot, Avalanche обеспечивают необычную инфраструктуру для создания блокчейнового муждусетья, которая демонстрирует, что асинхронная гетерогенная сетевая модель работает эффективно и является преимуществом по сравнению с Bitcoin и Ethereum в их нынешнем виде. В конечном итоге они будут вмещать миллионы ежедневных активных пользователей и достигнут концепции Web3, принадлежащей и контролируемой пользователями.

Сосуществование этих архитектур полезно для воистину децентрализованного Интернета, поскольку они имеют свои собственные, самобытные подходы к достижению поставленных целей. Понимание различий и сходств этих новых инфраструктур сегодня поможет в будущем вам создать свои собственные информационные системы. Проекты, использующие эти инфраструктуры, выйдут за рамки смарт-контрактов, станут большими системами производственного уровня с собственными цепочками и сообществами, а также продемонстрируют ранее невообразимые способы использования.