В последние годы технология блокчейн привлекает к себе значительное внимание. Это связано с децентрализованным характером блокчейна и его потенциальным применением в разных отраслях. Однако существует ряд проблем, которые ограничивают внедрение технологии, особенно в финансовом секторе.
Пожалуй, самой обсуждаемой из них является проблема совместимости: большинство блокчейнов неспособны взаимодействовать и обмениваться данными, что ограничивает их применение и преимущества. Число отраслей, готовых принять технологию блокчейна, растет, поэтому вопрос совместимости все больше выходит на первый план.
В этой статье мы, во-первых, рассмотрим проблему совместимости блокчейнов в целом: что это такое и почему существует безотлагательная потребность в этой технологии.
Во-вторых, мы рассмотрим разные подходы к совместимости, а также инструменты, которые используются для обеспечения бесперебойного взаимодействия блокчейнов.
Наконец, мы покажем, что эти подходы и инструменты могут дать, а также затронем другие вопросы.
Что такое совместимость блокчейнов?
В последнее время все чаще можно встретить выражение «совместимость блокчейнов». Под совместимостью понимается способность различных сетей беспрепятственно взаимодействовать и тем самым обеспечивать обмен данными и передачу активов без необходимости в посредниках или центральных контролирующих органах.
Проекты блокчейнов, которые хотят реализовать функциональную совместимость, стремятся создать экосистему, которая позволит различным блокчейнам эффективно взаимодействовать друг с другом.
Концепция совместимых корпоративных блокчейнов включает ряд функций и возможностей: интегрировать существующие системы, инициировать транзакции в других сетях, проводить транзакций с другими чейнами и упрощать переключение с одной базовой платформы на другую.
Почему нам нужна совместимость блокчейнов?
Понять, почему совместимость блокчейна не только желательна, но и критически важна, несложно. Отдельные сети блокчейнов не являются по природе своей открытыми. Это разрозненные – работающие изолированно друг от друга – сети с индивидуальными особенностями в виде конкретных протоколов, стандартов, алгоритмов хеширования и моделей консенсуса.
Сейчас мы имеем ряд не связанных друг с другом блокчейнов, которые не могут должным образом взаимодействовать, что препятствует перемещению данных и ценностей через разные сети. Отсутствие функциональной совместимости и возможности подключения представляет собой серьезное препятствие на пути широкого внедрения технологии блокчейн и дальнейших инноваций.
Достижение совместимости блокчейнов имеет крайне важное значение для роста и развития этой технологии: оно поможет преодолеть текущие ограничения и реализовать истинный потенциал децентрализованных сетей.
Функциональная совместимость имеет решающее значение для бесперебойной связи и передачи данных и активов между различными сетями блокчейнов. Совместимость обеспечит беспрепятственный обмен информацией, упрощенное выполнение смарт-контрактов, удобный пользовательский опыт, возможность развивать партнерские отношения и обмениваться решениями.
В каких областях присутствует безотлагательная потребность в соместимости блокчейнов?
Совместимость блокчейнов прежде всего нужна в тех областях, где важна цепочка создания стоимости – например, в финансах, логистике и торговле. В настоящее время одна отдельно взятая сеть блокчейна не может удовлетворить все потребности для той или иной транзакции или сферы деятельности. Для этого требуется несколько сетей, каждая из которых обеспечивает определенную ценность, и связь между ними, чтобы данные из приватных сетей можно было перенаправлять в другие сети без необходимости взаимной интеграции.
В совместимости блокчейнов больше всего заинтересован финансовый сектор, который нуждается в безопасном обмене данными и эффективных транзакциях. Технология блокчейна обеспечивает прозрачность и повышенную безопасность, что делает ее идеальным решением для финансовой отрасли. Жесткие требования к регулированию и соблюдению правовых норм стимулируют разработку решений по совместимости блокчейнов именно в этой отрасли.
Кроме того, совместимость блокчейнов очень важна в деле создания Web3: она позволит осуществить полный переход от Web2 к Web3. Приложения Web3 должны легко подключаться ко всем блокчейнам, а их пользователи – иметь возможность беспрепятственно задействовать эти приложения в разных цепочках, позволяя токенам и данным безопасно перемещаться между блокчейнами.
Какие подходы к совместимости блокчейнов существуют?
Обеспечить взаимодействие между блокчейнами можно с помощью различных подходов и технологий. До недавнего времени большинство моделей взаимодействия ограничивались интероперабельностью чейнов в публичных блокчейнах. Речь идет о криптоориентированных решениях: кросс-чейнах, сайдчейнах (или релейных цепях) и нотариальных механизмах. Первые два решения работают исключительно внутри цепочки, а последнее передает данные вне цепочки.
Однако сейчас фокус все больше смещается в сторону решений, которые обеспечивают совместимость между частными сетями и/или между частными сетями и публичными блокчейнами: в сторону так называемой модели сети сетей. Эта модель совместимости становится все более популярной.
Межсетевые мосты
Самое известное решение, позволяющее блокчейнам взаимодействовать – это использование отдельного блокчейна в качестве моста, облегчающего обмен данными, активами и сообщениями между различными блокчейнами без необходимости использования посредников. Это решение известно как межсетевой мост.
По сути, это третий блокчейн, который находится посередине между двумя блокчейнами и поддерживает криптографически защищенный реестр транзакций и обмена сообщениями между ними с отметками времени. Используемые инструменты взаимодействия варьируются от концентраторов до мостов общего назначения.
Токен-мосты
Токен-мосты позволяют пользователям перемещать активы из одной сети блокчейна в другую. Механизм перемещения варьируется от моста к мосту.
В одних может использоваться механизм lock and mint («блокировки и чеканки»). В рамках этого процесса смарт-контракт блокирует криптоактив в исходном чейне, в то время как другой смарт-контракт создает клонированную версию этого актива в целевой сети.
Другие токен-мосты работают путем сжигания токенов в исходном бокчейне, а затем выпуска тех же токенов в целевом блокчейне.
В токен-мостах третьего типа токены блокируют в исходном блокчейне, а затем разблокирует их из пула ликвидности (набора криптоактивов, хранящихся в смарт-контракте) в целевом блокчейне. Токен-мосты, использующие этот механизм, побуждают пользователей предоставлять ликвидность по обе стороны моста посредством таких моделей поощрения, как как распределение доходов.
Два типа блокчейн-мостов: основанные на доверии и не требующие доверия
Блокчейн-мосты по своей сути централизованы. Если пользователь желает с их помощью конвертировать свои монеты в другую криптовалюты, ему приходится временно передать контроль над этими монетами.
Также существуют децентрализованные мосты, которые дают пользователям возможность передавать монеты без ведома третьей стороны, но эти сервисы основаны на фрилансе и не всегда надежны.
Сайдчейны
Сайдчейны (боковые цепи) – это отдельные независимые блокчейны, которые подключены к основному блокчейну через двустороннюю привязку или мост, и повышают масштабируемость, помогая обрабатывать некоторые данные из основного блокчейна. Эта двусторонняя привязка действует как посредник, который блокирует актив в одном блокчейне, чтобы зарезервировать его до завершения передачи в другой. Хотя сайдчейны связаны с родительским блокчейном, они используют отдельные алгоритмы консенсуса и имеют собственные токены.
Сайдчейны, решения масштабирования второго уровня, также обеспечивают совместимость блокчейнов путем проверки данных из блокчейнов. Сайдчейн позволяет передавать цифровые активы между двумя блокчейнами по согласованной цене или обменному курсу с использованием так называемых доказательств упрощенной проверки платежей (SPV). Посредством SPV узлы боковой цепи могут проверить, была ли транзакция инициирована в другом блокчейне, и им не требуется загружать весь основной блокчейн всякий раз, когда необходим процесс проверки. Примером сайдчейнов является Polygon, который стремится масштабировать Ethereum за счет повышения пропускной способности транзакций.
Нотариальные схемы
Транзакции по нотариальной схеме между двумя пользователями в разных блокчейнах выполняются сторонним нотариусом, который устраняет недоверие сторон. Функция нотариуса – проверять события одного блокчейна и передавать эту информацию во второй блокчейн. Для этого нотариус должен быть зарегистрирован и иметь учетные записи в обоих блокчейнах – исходном и целевом.
Можно использовать два типа нотариусов: нотариуса с одной подписью или нотариуса с несколькими подписями. Нотариус с одной подписью собирает данные о транзакциях из исходной цепочки и проверяет их перед инициированием транзакции в целевом чейне. Нотариальные схемы с одной подписью обеспечивают межсетевую совместимость с высокой скоростью транзакций.
Недостатки: присутствует централизованный орган; риск сбоев и неправильного поведения отдельных узлов.
Нотариусы с несколькими подписями требуют, чтобы межсетевой запрос, инициированный первым пользователем в исходной цепочке, был успешно проверен большинством узлов. После проверки подписей нескольких узлов соответствующая транзакция добавляется в целевую цепочку. Чтобы избежать так называемой проблемы византийских генералов, используется алгоритм консенсуса, устойчивый к этой типу отказа, поэтому межсетевые транзакции могут обрабатываться и передаваться в целевой блокчейн только в том случае, если более двух третей нотариусов достигают консенсуса и подписывают транзакцию.
Нотариальные схемы использует, в частности, платформа децентрализованного обмена Herdius и платформа взаимодействия между блокчейнами Bifrost.
Модель сети сетей
Этот, более эффективный и масштабируемый способ обеспечения совместимости заключается в совместных усилиях по установлению отраслевых стандартов, а также по созданию сетевой структуры, вокруг которой могут сходиться отраслевые сети. Сеть блокчейна организаций фактически представляет собой «сеть» (интернет) взаимосвязанных сетей.
Эта архитектура позволяет организации подключаться и осуществлять транзакции с несколькими решениями, не ограничиваясь одной сетью. Реализуя возможности однорангового узла, организации могут использовать свой одноранговый узел для подключения к нескольким сетям блокчейнов через каналы. Такая модель значительно уменьшает сложность и оптимизирует взаимодействие организаций с различными сетями блокчейнов.
Методы и инструменты кроссчейн-технологии
Для облегчения межсетевых транзакций используются разные методы. Каждый из них имеет свой уникальный набор преимуществ и проблем. Самые распространенные инструменты – атомарные свопы, реле, оракулы и протоколы. Помимо этого, есть множество других интересных инструментов взаимодействия.
Атомарные свопы
Атомарные свопы – это метод передачи активов на разных платформах блокчейнов без необходимости привлечения доверенных третьих сторон или нотариусов. Атомарный обмен (своп) происходит между пользователями разных блокчейнов с помощью особого типа смарт-контракта, называемого контрактом хешированной блокировки времени. Атомарные свопы способствуют повышению ликвидности в различных экосистемах блокчейнов. Этот метод не позволяет передавать токен из одного блокчейна в другой, но позволяет пользователям сохранять право собственности на него в другом блокчейне. Пользователи могут обменять токен в одной цепочке блоков и получить другой токен в другой цепочке. Таким образом, они вправе свободно выбирать, в каком блокчейне хотят хранить свои активы.
Реле
Реле (ретрансляторы) блокчейна – это системы, встроенные в блокчейны, которые позволяют сетям блокчейна отслеживать транзакции и события, происходящие в других цепочках. Они могут проверять и читать события и/или состояния в других блокчейнах. Реле работают по принципу «цепочка-цепочка», позволяя одному контракту выступать в качестве центрального клиента для нескольких узлов в разных цепочках. С помощью реле один блокчейн может проверять данные других сетей блокчейна, не полагаясь на внешние сторонние ресурсы. Это позволяет ретранслятору по запросу проверять всю историю транзакций и конкретные заголовки. Однако очень сложно соединить существующие блокчейны, которые не имеют схожих характеристик.
Оракулы данных
Оракулы данных играют решающую роль в деле обеспечения взаимодействия между цепочками, предоставляя офчейн-данные смарт-контрактам ончейн. Оракул выступает в качестве моста между измерением ончейн и устаревшими системами офчейн. По сути, оракул – это посредник, который передает внешние данные на платформу блокчейна для обработки ончейн. В результате, смарт-контракты могут выполняться на основе данных из реального мира. Это делает оракулы незаменимыми, поскольку смарт-контрактам для выполнения различных сценариев использования требуются реальные данные, хранящиеся во внешних системах.
В число самых популярных оракулов в индустрии блокчейнов входят Chainlink, Universal Market Access, API3, Band Protocol, Nest Protocol, XYO Network, iExec RLC и WINkLink.
Протоколы
В последнее время появились различные протоколы и стандарты для длстижения совместимости между блокчейнами. В отличие от отдельных блокчейнов, которые работают изолированно, интероперабельные или кросс-чейн протоколы направлены на объединение нескольких блокчейнов, которые могут беспрепятственно взаимодействовать и коммуницировать друг с другом. Они обеспечивают общий уровень стандартов, правил или интерфейсов для взаимодействия. Кроме того, протоколы совместимости могут обеспечивать беспрепятственное выполнение смарт-контрактов и разработку межсетевых приложений.
Среди наиболее часто используемых протоколов такого типа – протокол кросс-чейн совместимости (CCIP) Chainlink; Inter Blockchain Communication (IBC) Cosmos и формат сообщений перекрестного консенсуса (Cross-Consensus Message Format) Polkadot.
Крупные проекты решений по обеспечению совместимости
Сейчас на сцену выходит все больше проектов функциональной совместимости, пытающихся преодолеть разрыв между различными блокчейнами. Каждый из них имеет свои особенности, преимущества или проблемы. Их цель – облегчить взаимодействие между сетями и обеспечить полную реализацию концепции децентрализации. Ведущие межсетевые проекты – Chainlink, Cosmos, Polkadot, Wanchain, а с недавних пор и Canton Network. Каждый из них фокусируется на различных аспектах совместимости.
Chainlink – это децентрализованная сеть оракулов, которая обеспечивает безопасную и не требующую доверия связь между всеми разрозненными системами блокчейнов.
Данные офчейн используются для запуска смарт-контрактов и результатов расчетов. Эта автономная функция важна для многих блокчейнов, которым не нужно взаимодействовать с другими протоколами блокчейнов, но необходим доступ к внешним входам и выходам. Chainlink запустил протокол межсетевого взаимодействия (CCIP), который позволяет пользователю иметь активы в одной цепочке и взаимодействовать с контрактами в другой, использующей кросс-чейн сообщения вместо моста.
Cosmos действует как экосистема блокчейнов, которые могут масштабироваться и взаимодействовать друг с другом. Это сеть блокчейнов (называемых зонами), соединенных через Cosmos Hub и протокол связи между блокчейнами (IBC), которая обеспечивает связь между центральным узлом и цепочкой, связанной с сетью, позволяя пользователям передавать ценность из одной цепочки в другую. Их архитектура основана на так называемой системе «ступица и спица», при которой ряд цепочек «спиц» соединяются с «центральным» узлом посредством связи между цепочками блоков.
Polkadot – это сеть сетей, которая соединяет и защищает несколько блокчейнов с помощью парачейнов и собственных мостов, позволяя им взаимодействовать и передавать как ценность, так и данные. Таким образом Polkadot облегчает взаимодействие между несовместимыми сетями блокчейнов. Это работает, потому что цепочки подключаются к уровню подключения, называемому цепочкой Polkadot Relay, где для подтверждения транзакций используется объединенная система безопасности Polkadot. Концепция очень похожа на концепцию Cosmos. Polkadot использует алгоритм DPoS и модель валидаторов, что может привести к определенной степени централизации.
Wanchain – это блокчейн, который обеспечивает взаимодействие через децентрализованные мосты, соединяющие разрозненные сети блокчейнов. Проект направлен на создание совместимой экосистемы Web3, в которой все блокчейны, в том числе совместимые с виртуальной машиной Ethereum (EVM), и их аналоги, не поддерживающие EVM, могут взаимодействовать и обмениваться ценностями и данными друг с другом. Это делается посредством узлов хранилища и структуры T-Bridge. Сеть Wanchain обеспечивает взаимодействие между очень разнородными блокчейнами.
Canton Network – первая в отрасли совместимая блокчейн-сеть с обеспечением конфиденциальности, разработанная для институциональных активов и призванная реализовать потенциал синхронизированных финансовых рынков. Ее запустила в мае прошлого года компания Digital Asset (сеть, которая осуществляет поток сделок между инвесторами, эмитентами и поставщиками решений) совместно с ведущими участниками рынка.
Canton Network предоставит децентрализованную инфраструктуру, которая соединяет независимые приложения, созданные с помощью Daml, языка смарт-контрактов Digital Asset. Решение устраняет существующие препятствия, уникальным образом сочетая децентрализацию сети с конфиденциальностью и контролем, необходимыми для работы в безопасной и надежной регулируемой среде. Она создает «сеть сетей», позволяющую ранее разрозненным системам на финансовых рынках взаимодействовать, сохраняя систему управления, конфиденциальность и возможность контроля, необходимые для жестко регулируемых отраслей.
В число участников Canton Network входят BNP Paribas, Capgemini, Deloitte, Deutsche Börse Group, Digital Asset, The Digital Dollar Project, DRW, Goldman Sachs, Microsoft, Moody's, SBI Digital Asset Holdings и другие.
Что может дать совместимость блокчейнов?
Каждая из описанных выше технологий взаимодействия блокчейнов имеет ряд преимуществ.
Эти решения потенциально способны повысить эффективность и масштабируемость сетей блокчейнов. Они также могут уменьшить сегментацию, обеспечить большую свободу потока информации и активов между различными сетями, создать большую гибкость, улучшить функциональность, воспрепятствовать монополизации со стороны крупных организаций, а также открыть новые границы и модели бизнеса.
Большая масштабируемость
Подключая блокчейны и облегчая связь между сетями блокчейнов, можно использовать сильные стороны нескольких сетей, повышая масштабируемость всей экосистемы и позволяя ей обрабатывать большее количество транзакций и обслуживать больше пользователей.
Органичная коммуникация
Совместимость блокчейнов обеспечивает беспрепятственную коммуникацию и взаимодействие нескольких сторон, работающих в разных сетях блокчейнов. Тем самым облегчается обмен данными: это могут быть квитанции о транзакциях и смарт-контракты, а также данные трансграничных транзакций, включая переводы активов, обмен токенами, межбанковские расчеты, обработку страховых претензий.
Повышенная эффективность
Функциональная совместимость обеспечивает беспрепятственную передачу данных и активов между различными сетями блокчейнов, уменьшая необходимость в ручных процессах и посредниках. Тем самым еще больше упрощается процесс обмена и передачи данных и активов между различными сетями, повышается скорость и эффективность транзакций.
Повышенная децентрализация и уменьшение фрагментации
Функциональная совместимость создает сеть связанных цепочек, которую люди могут использовать вместо нескольких разрозненных цепочек, доминирующих на сейчас рынке. Тем самым повышается децентрализация во всем секторе: формируется интегральный мир с множеством цепочек. Объединение блокчейнов уменьшает фрагментацию и прокладывает путь к единой экосистеме.
Развитие инноваций
Способствуя созданию более сбалансированной экосистемы, технология межсетевого взаимодействия ослабляет доминирование крупных рыночных корпораций на рынке и стимулирует конкуренцию и развитие инноваций в пространстве блокчейнов.
Функциональная совместимость поощряет инновации, позволяя разработчикам и предприятиям создавать и развертывать приложения на нескольких платформах блокчейнов, используя преимущества уникальных функций и возможностей каждой сети.
Более эффективная экосистема Web3
Функциональная совместимость блокчейнов способствует созданию более эффективной экосистемы Web3 , в которой обмен данными и перемещение ценностей происходит беспрепятственно между различными типами блокчейнов. Частные блокчейны могут взаимодействовать с публичными и наоборот.
Ключевые проблемы решений по обеспечению совместимости и пути достижения компромисса
Решения, обеспечивающие совместимость, не свободны от изъянов. Многие из этих решений отдают предпочтение скорости разработки, а не безопасности. Кросс-чейн мосты особенно уязвимы, поскольку они предоставляют две точки доступа, через которые потенциально могут проникнуть хакеры. Безопасность и целостность моста, сложность, суверенитет и связанные с этим затраты – вот некоторые из основных проблем и компромиссов, связанных с решениями по обеспечению совместимости.
Решение проблемы безопасности
Обеспечение безопасности и целостности транзакций между кросс-чейн мостами является большой проблемой. Сам мост служит критически важным каналом связи между двумя сетями. Любые уязвимости или слабости в одной системе могут иметь серьезные последствия для другой экосистемы. Решения совместимости потенциально могут увеличить вероятность атак и создать новые проблемы управления в различных сетях блокчейнов.
Различные модели доверия
Блокчейны не имеют одинакового уровня доверия и безопасности. У каждого блокчейна своя модель доверия: одни поддерживают сотни и тысячи майнеров, другие – десятки. Когда информация поступает из менее надежного блокчейна в более надежный, последний может стать жертвой манипуляций со стороны внешних игроков и скомпрометирован.
Манипуляция
Передача данных или цифровых активов из менее безопасной цепочки блоков в более безопасную цепочку также может сделать последнюю уязвимой для манипуляций. Если мост скомпрометирован, злоумышленники могут получить доступ к конфиденциальной информации или активам.
Взломы
Риски безопасности, связанные с хранением активов в нескольких блокчейнах, могут быть значительными. Хакеры постоянно испытывают мосты блокчейна на наличие уязвимостей и часто успешно их находят. Причиной многих взломов были настройки безопасности с несколькими подписями или механизмы консенсуса с подтверждением полномочий, которые считаются централизованными и гораздо более уязвимыми.
Техническая сложность
Разные блокчейны могут иметь разные решения безопасности, алгоритмы консенсуса и языки программирования, что усложняет разработку, развертывание и обслуживание DAO, а также влияет на удобство использования, доступность и безопасность. Еще одним препятствием на пути взаимодействия блокчейнов является совместимость. Легче соединить совместимые друг с другом блокчейны, чем несовместимые.
Вопрос окончательности
Еще одной серьезной проблемой является вопрос окончательности – гарантии того, что средства будут доступны в целевом блокчейне, как только их передадут в исходный блокчейн. Без окончательности обратная транзакция в исходном блокчейне, такая как реорганизация блока, может вызвать проблемы в целевом блокчейне – например, отсутствие обеспечения токенов моста.
Вперед в будущее
Совместимость блокчейнов является важнейшим компонентом будущего блокчейна. На фоне различных проблем существующих решений, особенно тех, которые используют мосты, появляются новые, более инновационные решения. Они открывают новые перспективы будущего взаимодействия блокчейнов.
В частности, решение взаимосвязанной сети сетей, соединяющее различные сети для беспрепятственной совместной работы на основе стандартов и открытым способом, может помочь преодолеть текущие ограничения и проблемы и раскрыть истинный потенциал децентрализованных систем.
Обеспечивая бесперебойную и безопасную связь и передачу данных между различными сетями, это решение может проложить путь к более унифицированной/связанной, эффективной и удобной для пользователя экосистеме блокчейна.
В целом, можно сказать, что технология блокчейн, похоже, стоит на пороге широкого признания и принятия.