Russian version
Соединение приложений с экосистемами блокчейн
Проект 1.0
Январь 2021 года
Аннотация
Появляются многочисленные экосистемы блокчейн, которые предоставляют уникальные и отличные функции, привлекательные для пользователей и разработчиков приложений. Однако связь между экосистемами очень скудна и фрагментарна. Чтобы обеспечить приложениям возможность беспрепятственного взаимодействия между экосистемами блокчейн, мы предлагаем Axelar. Стек Axelar предоставляет децентрализованную сеть, протоколы, инструменты и API, которые позволяют осуществлять простую кросс-чейн коммуникацию. Набор протоколов Axelar состоит из протоколов трансграничной маршрутизации и передачи данных. Децентрализованная открытая сеть валидаторов обеспечивает работу сети — любой может присоединиться, использовать ее и участвовать. Консенсус, криптография и механизмы стимулирования разработаны для достижения высоких требований к безопасности, оперативности и надежности, уникальных для кросс-чейн запросов.
1. Введение
Блокчейн-системы быстро набирают популярность и привлекают новые варианты использования для токенизации активов, децентрализованных финансов и других распределенных приложений. Несколько крупных платформ, таких как Ethereum, Monero, EOS, Cardano, Terra, Cosmos, Avalanche, Algorand, Near, Celo и Polkadot предлагают различные функции и среды разработки, которые делают их привлекательными для различных приложений, случаев использования и конечных пользователей. Однако полезные функции каждой новой платформы в настоящее время предлагаются менее чем 1% пользователей экосистемы, а именно владельцам нативного токена этой платформы. Можем ли мы позволить разработчикам платформ легко подключать свои блокчейны к другим экосистемам? Можем ли мы позволить разработчикам приложений создавать наилучшую платформу для своих нужд и при этом взаимодействовать между несколькими экосистемами блокчейн? Можем ли мы позволить пользователям взаимодействовать с любым приложением на любом блокчейне непосредственно из своих кошельков?
Чтобы соединить экосистемы блокчейн и дать приложениям возможность беспрепятственно взаимодействовать между собой, мы предлагаем сеть Axelar. Валидаторы коллективно запускают протокол консенсуса и протоколы облегчающие кросс-чейн запросы. Любой желающий может присоединиться к сети, участвовать в ней и использовать ее. Базовая сеть оптимизирована под высокие требования к безопасности и быстродействию, уникальные для кросс-чейн запросов. Axelar сеть также включает набор протоколов и API. Основными протоколами являются:
- Протокол кросс-чейн шлюза (CGP). Этот протокол аналогичен протоколу пограничного шлюза в Интернете. Этот протокол используется для соединения нескольких автономных экосистем блокчейна и отвечает за маршрутизацию между ними. Блокчейнам не нужно “говорить на собственном языке”, их разработчикам платформ не нужно вносить никаких пользовательских изменений в свои чейны, которые могут быть легко подключены к глобальной сети.
- Протокол кросс-чейн передачи данных (CTP). Этот протокол аналогичен протоколам прикладного уровня File Transfer, Hypertext Transfer Protocols в Интернете. Это стек протоколов прикладного уровня, который располагается поверх протоколов маршрутизации (таких как CGP и других технологий маршрутизации). Разработчики приложений могут соединять свои dapps на любом чейне для выполнения кросс-чейн запросов. Пользователи могут использовать протокол CTP для взаимодействия с приложениями на любом чейне с помощью простых вызовов API, аналогичных HTTP GET/POST запросы. Разработчики могут блокировать, разблокировать и передавать активы между любыми двумя адресами на любых платформах блокчейн, выполнять кросс-чейн триггеры приложений (например, dapps на чейне A может обновить свое состояние, если другое приложение на чейне B удовлетворяет некоторым критериям поиска (процентная ставка > X)), и выполнять общие кросс-чейн запросы между приложениями в разных чейнах (смарт-контракт в чейне A может вызвать обновления состояния смарт-контракта на чейне B). Этот протокол обеспечивает совместимость программ в различных экосистемах блокчейн.
Сеть Axelar предлагает следующие преимущества:
- Для создателей блокчейн-платформ: возможность легко подключать свои блокчейны ко всем другим блокчейн экосистемам. Для подключения к сети необходимо создать только пороговую учетную запись.
- Для создателей dapps: создатели приложений могут размещать свои dapps в любом месте, блокировать, разблокировать, передавать активы и взаимодействовать с приложениями на любом другом чейне через CTP API.
- Для пользователей: пользователи могут взаимодействовать со всеми приложениями экосистемы непосредственно из своих кошельков.
Платформа для строителей.
Наконец, сеть Axelar — это платформа для разработчиков и глобальное сообщество. Ее модель управления открыта для всех. Разработчики могут предлагать новые точки интеграции, маршрутизацию и протоколы на уровне приложений, а пользователи могут решать, принимать ли их, голосуя за предложения, и если они будут одобрены, валидаторы введут изменения.
1.1 Существующие решения по операционной совместимости
Предыдущие попытки решить проблему совместимости между блокчейнами относятся к одной из четырех категорий: централизованные биржи, взаимодействующие экосистемы, обернутые активы и мосты токенов. Ниже мы приводим краткое описание этих подходов.
Централизованные системы.
Сегодня централизованные системы являются единственным действительно масштабируемым решением проблемы интероперабельности потребностей экосистемы. Они могут относительно легко включить в список любой актив или подключить любую платформу. Однако, централизованные системы, как известно, имеют различные проблемы с безопасностью и недостаточно хороши для работы с развивающейся децентрализованной финансовой системой, которая требует надежности, прозрачности и открытого управления. Сами по себе они не могут обеспечить работу децентрализованных приложений по мере их роста.
Центры операционной совместимости.
Такие проекты, как Cosmos, Polkadot, Ava labs, занимаются обеспечением совместимости между сайдчейнами, принадлежащими к их экосистемам, используя собственные протоколы кросс-чейн взаимодействия. Например, можно создать сайдчейн (Cosmos Zone), который будет взаимодействовать с Cosmos Hub. Сайт сайдчейн должен быть основан на консенсусе Tendermint и использовать протокол, который изначально понимается Cosmos Hub. Подключение к другим блокчейнам и экосистемам, говорящим на других языках, остается на усмотрение внешних технологиий.
Парные мосты.
Обернутые активы (например, обернутые биткоины) пытаются заполнить недостающий пробел в экосистеме кросс-чейн совместимости. Одним из примеров является tBTC, который представляет собой пользовательский протокол, где используется хитроумная комбинация смарт-контрактов для обеспечения безопасности переводов. Эти решения требуют значительных инженерных усилий для создания, ведь для каждой пары чейнов разработчики должны создать новый смарт-контракт, который будет анализировать состояние исходного чейна (аналогично тому, как каждый побочный чейн может, в принципе, анализировать состояние других чейнов). Только несколько мостов были развернуты с использованием этого подхода, так как они не масштабируются, когда один из базовых блокчейн хочет обновить свои правила консенсуса или формат транзакций. Это связано с тем, что все смарт-контракты, которые зависят от состояния этих чейнов, должны быть обновлены. Также необходимо установить валидаторы и потребовать от них блокировать различные активы, создать избыточное обеспечение любой передачи активов, что ограничивает экономическую эффективность таких передач.
Мы также видели несколько других одноцелевых мостов, созданных разработчиками платформ, которые переписывают логику перехода состояния в смарт-контрактах для создания моста к другим экосистемам. Они страдают от многочисленных проблем масштабируемости, так как не позволяют экосистеме масштабироваться равномерно и вводят дополнительные зависимости для приложений. Например, если меняется одна платформа, то все смарт-контракты на всех мостах должны быть обновлены. В итоге экосистема окажется в тупике, где никто не сможет обновляться. Наконец, если один одноцелевой мост соединяет платформы A и B, а второй одноцелевой мост соединяет B и C, это не означает, что приложения на платформе А смогут общаться с приложениями на платформе С. Возможно, потребуется создать еще один одноцелевой мост или перестроить логику приложения.
Другие попытки решить проблему совместимости включают в себя федеративные оракулы (например, Ren) и специфические для конкретного приложения взаимодействующие блокчейны.
Подводя итог, можно сказать, что существующие решения для обеспечения совместимости требуют большой инженерной работы как от разработчиков платформ, так и от создателей приложений, которые должны понимать различные коммуникационные протоколы для взаимодействия в каждой паре экосистем. Таким образом, функциональная совместимость практически отсутствует в современном блокчейн-пространстве. В конце концов, разработчики платформ хотят сосредоточиться на создании платформ, оптимизировать их под свои нужды и иметь возможность легко подключаться к другим блокчейнам. А разработчики приложений хотят создавать децентрализованные приложения (dapps) на лучших платформах для своих нужд, при этом используя пользователей, ликвидность и взаимодействуя с другими dapps на других чейнах.
2. Поиск масштабируемой межцепочечной связи
В своей основе межсетевое взаимодействие требует, чтобы разнородные сети обрели способность общаться, используя один и тот же язык. Чтобы решить эту проблему, мы рассказываем о наборе протоколов Axelar, описываем его высокоуровневые свойства и объясняем, как эти свойства решают основную задачу масштабируемой межсетевой коммуникации.
1. Интеграция “Plug-and-play”. Создатели блокчейн-платформ не должны быть вынуждены проводить тяжелую инженерную или интеграционную работу, чтобы говорить на “пользовательском языке” для поддержки кросс-чейна. Протокол кросс-чейна должен быть способен без проблем подключаться к любому существующему или новому блокчейну, а новые активы должны добавляться с минимальными усилиями.
2. Кросс-чейн маршрутизация. Такие функции, как обнаружение сетевых адресов, путей маршрутизации и сетей лежат в основе Интернета и обеспечиваются BGP и другими протоколами маршрутизации. Аналогичным образом, для облегчения коммуникации между экосистемами блокчейн, нам необходимо поддерживать обнаружение адресов между ними, приложениями и маршрутизацией.
3. Поддержка обновляемости. Если одна из экосистем блокчейн меняется, это не должно влиять на совместимость других блокчейн. Система должна распознавать обновления, и для их поддержки должны требоваться минимальные усилия (т.е. не должна переписываться “логика перехода состояния”, а приложения не должны ломаться).
4. Единый язык для приложений. Приложениям нужен простой протокол для блокировки, разблокировки, передачи и коммуникации с другими приложениями независимо от того, в каком чейне они находятся. Этот протокол должен быть независимым от чейна и поддерживать простые вызовы, аналогично протоколам HTTP/HTTPS, которые позволяют пользователям и браузерам взаимодействовать с любым веб-сервером. По мере того, как все больше сетей и активов присоединяются к протоколам маршрутизации нижнего уровня, приложения должны иметь возможность использовать их для связи без переписывания своих стеков программного обеспечения.
Далее мы обобщим требования безопасности, которым должны удовлетворять эти протоколы.
1. Децентрализованное доверие. Сеть и протоколы должны быть децентрализованными, открытыми и позволять всем желающим участвовать.
2. Высокая безопасность. Система должна удовлетворять высоким гарантиям безопасности. Система должна сохранять безопасность активов и состояния в процессе обработки кросс-чейн сетью.
3. Высокая живучесть. Система должна удовлетворять высоким гарантиям быстродействия для поддержки приложений, использующих ее возможности кросс-чейн сети.
Удовлетворить подмножество этих свойств несложно. Например, можно создать объединенную учетную запись multisig со своими друзьями и заблокировать/разблокировать активы на соответствующих чейнах. Такие системы по своей природе уязвимы для сговора и цензуры, а у валидаторов нет надлежащих стимулов для их защиты. Создание децентрализованной сети и набора протоколов, в которых может участвовать каждый, получая при этом правильную мотивацию может обеспечить кросс-чейн коммуникацию без трения, но решение этой проблемы является трудной задачей, требующей тщательного подбора протоколов консенсуса, криптографии и разработки механизмов.
3. Сеть Axelar
Сеть Axelar предоставляет единое решение для кросс-чейн коммуникации, которое удовлетворяет потребности как разработчиков платформ — от них не требуется никакой работы по интеграции, так и создателей приложений — один простой протокол и API для доступа к глобальной ликвидности и взаимодействия со всей экосистемой.
Сеть Axelar состоит из децентрализованной сети, которая соединяет экосистемы блокчейн, говорящие на разных языках, и набора протоколов с API, облегчающих приложениям выполнение межцепочечных запросов. Сеть соединяет существующие автономные блокчейны, такие как Bitcoin, Stellar, Terra, Algorand и центры функциональной совместимости, такие как решения Cosmos, Avalanche, Ethereum и Polkadot. Наша миссия заключается в том, чтобы дать разработчикам приложений возможность создавать такие приложения проще, используя универсальный протокол и API без развертывания своих собственных кросс-чейн протоколов или переписывания приложений по мере разработки новых мостов. Для этого мы разработали набор протоколов, включающий протокол кросс-чейн шлюза (Раздел 6) и Cross-Chain Transfer Protocol (Раздел 7).
Основным компонентом сети являются базовые децентрализованные протоколы. Валидаторы коллективно поддерживают сеть Axelar и управляют узлами, которые обеспечивают безопасность блокчейна Axelar. Они избираются посредством процесса делегирования полномочий пользователями. Валидаторы получают право голоса пропорционально доле, делегированной им. Валидаторы достигают консенсуса по состоянию нескольких блокчейнов, к которым подключена платформа. Блокчейн отвечает за поддержание и работу кросс-чейн протоколов маршрутизации и передачи данных. Правила управления позволяют участникам сети принимать протокольные решения, например, о том, какие блокчейны соединить между собой и какие активы поддерживать.
Блокчейн Axelar работает по модели Delegated Proof-of-Stake (DPoS), аналогичной Cosmos Hub. Пользователи выбирают валидаторов, которые должны связать свою долю для участия в консенсусе и поддержания высокого качества обслуживания.
Модель DPoS позволяет поддерживать большой децентрализованный набор валидаторов и надежные стимулы, гарантирующие, что валидаторы несут ответственность за поддержание мостов и долей криптографических пороговых схем. В рамках консенсуса валидаторы запускают программное обеспечение лайт-клиента других блокчейнов, что позволяет им проверять их состояние. Валидаторы сообщают об этих состояниях блокчейну Axelar, и как только достаточное их количество сообщили, состояние Bitcoin, Ethereum и других чейнов записывается на Axelar.
Таким образом, базовый уровень Axelar знает о состоянии внешних блокчейнов в любой момент времени, создавая “входящие мосты” из других блокчейнов. Валидаторы коллективно поддерживают счета пороговых подписей на других блокчейнах (например, 80% валидаторов должны одобрить и вместе подписать любую его транзакцию), что позволяет им блокировать и разблокировать активы и состояние между чейнами и размещать состояние на других, «исходящих мостах» блокчейнов. В целом, сеть Axelar можно рассматривать как децентрализованный кросс-чейн оракул для чтения/записи.
В оставшейся части документа описываются прелиминарии и строительные блоки сети (раздел 4), некоторые технические детали сети (раздел 5), протокол кросс-чейн шлюза (раздел 6) и протокол кросс-чейн передачи данных (раздел 7).
Продолжение следует…
