🌉 Что такое кроссчейн-мосты
Мосты между блокчейнами или кроссчейн-решения — инструмент для решения проблемы интероперабильности блокчейнов, то есть — совместимости между различными блокчейнами. Блокчейн-мосты позволяют создать связь между блокчейнами и перенести информацию или токены из блокчейна в блокчейн. Они замораживают токены в одной системе и выпускают (mint/минтят) синтетические токены в другой.
Мосты обеспечивают согласование криптографических алгоритмов, которые будут использоваться при передаче информации и взаимодействии систем. По сути, мост — набор инструментов: оракулов, смарт-контрактов, нод, которые отслеживают состояние системы, генерируют изменения внутри блокчейнов и обрабатывают входящие транзакции из других систем.
Можно привести тут аналогию с государствами: у каждого государства есть свой язык, свои законы, границы и способы существования. Каждый блокчейн обладает собственными качествами: смарт-контракты Ethereum не будут работать в сети Биткоина или в других без дополнительного инструмента. Для этого разработчики создали кроссчейн-мосты.
Блокчейны существовали в качестве автономных систем уже 11 лет, и только недавно, с бурным развитием DeFi, назрела реальная необходимость обеспечения совместимости для консолидации и создания единого децентрализованного пространства для цифровых активов. Мосты — попытка создать единые стандарты для фрагментированного рынка блокчейн-платформ.
Как работают кроссчейн-мосты
Мосты, на самом деле, не прямо передают информацию из одного блокчейна в другой, они построены на базе алгоритмов сжигания (mint-and-burn) или при помощи процесса заморозки и перевыпуска синтетических токенов. Подразумевается что когда токен покидает свой блокчейн, он замораживается, и одновременно с этим происходит выпуск синтетической версии этого токена на другой платформе. Часто (но не всегда) процесс основан на наличии в системах посредников (оракулов) для передачи информации из одного блокчейна в другой .Протокол сжигания, как видно из названия, не замораживает, а сжигает токены.
Кроссчейн-решения бывают централизованные (требующие полного доверия), федеративные (federated) и не требующие доверия (trustless). Эти характеристики могут варьироваться в разной степени — все зависит от уровня децентрализации.
Централизованные мосты подразумевают полный контроль со стороны какой-либо институции/команды/компании/проекта. Пользователи передают свою информацию/средства в управление центрального органа, который контролирует работу блокчейна. Тут нет децентрализации, зато такие решения легко и быстро реализуются. При этом никто не гарантирует сохранность средств, поэтому — эта технология не отличается безопасностью.
Федеративный мост работает по аналогии с частным блокчейном. Ноды должны соответствовать ряду строгих правил, чтобы стать частью управляющей сети и получить контроль над перемещением токенов. Специализированные ноды называются хранителями (keepers). Такие есть, например, в кроссчейн-решении между Ethereum и Wanchain. Хранители блокируют токены в Ethereum и выпускают токены в Wanchain. Если пользователю необходимо перевести токены обратно, он подает запрос хранителям, которые отправляют часть секретного ключа. Когда формируется полный ключ, он снимает блокировку с токенов. Тут могут быть различные варианты механизмов голосования с частичным управлением.
Trustless-мост — полноценная децентрализованная система, к которой может присоединиться любой участник сети, чтобы выполнять функции агента или валидатора. Он проверяет достоверность транзакций и получает комиссию за это. По такому алгоритму работает мост Syscoin. Ноды тут могут оспаривать работу других агентов и сообщать о нарушении. Если проверка пройдет успешно, то с нарушителя снимают 3 ETH, но в обратном случае — 3 ETH лишается сообщивший о нарушении. Еще один яркий пример такого моста — Wormhole, соединяющий Solana и Ethereum. Он позволяет конвертировать токены ERC-20 в нативные токены SPL блокчейна Solana.
Релейный блокчейн предполагает создание единой сети из автономных блокчейнов, где согласованность обеспечивается при помощи записи их состояний в релейный блокчейн в основе сети. Изменения выполняются участниками независимо, а безопасность релейной сети обеспечивает дополнительную защиту. В релейной передаче также участвуют сайдчейны — обособленные блокчейны, входящий в структуру релейной сети. Их основная задача — быстрое перемещение активов. Их используют для микроплатежей и быстрых транзакций: задержки транзакций в сайдчейне обычно значительно меньше, чем в основном блокчейне. Также для уменьшения стоимости и расширения возможностей основного блокчейна.
Хеш-контракты временной блокировки — способ реализации интероперабельности при помощи атомарного обмена. Тут задействуется протокол HTLC (Hash Time Locked Contracts). Участники обмениваются секретной информацией (фрагментами ключей) для проверки транзакций. Эта технология используется в Ripple или в Lightning Network. Этот способ неустойчив к цензурированию, когда узлы перестают передавать информацию, также требует активного участия сторон в валидации.
Преимущества кроссчейн-мостов
Мосты могут ускорить передачу цифровых активов в среде без доверия. Интероперабельность также может способствовать высокой конфиденциальности, например, запись данных происходит в сайдчейны, доступные только участвующим сторонам в каждой конкретной транзакции.
Мосты могут обеспечивать большую скорость и масштабируемость при помощи шардинга (разделения на сегменты). Отдельные операции могут записываться в сегмент сети, при этом результат обработки группы операций записывается в основной реестр. Мосты уменьшают сетевой трафик при помощи распределения между менее загруженными блокчейнами, что также способствует большей масштабируемости.
Кроссчейн-решения помогают функционально разделить реестры: например, процесс регистрация цифрового актива может быть выполнен в одном реестре, а его продажа и вторичный рынок — в другом.
Недостатки кроссчейн-мостов
Мосты — все еще экспериментальная технология, которую нужно отточить для массового применения. Кроссчейн-решения до сих пор не стали достаточно универсальными и пока выступают в качестве еще одной надстройки или уровня над блокчейнами, что делает всю систему более громоздкой.
Не исключены ошибки и препятствия между работой различных сетей, ведь это — сложные распределенные реестры, не каждая машина способна обработать такое количество информации. То есть, кроссчейн-мосты — довольно ресурсоемкие, в том смысле, что требуют много человеческих ресурсов и времени.
Есть также вопросы и к безопасности. Чем большее количество мостов актив проходит, тем рискованнее он становится, все дальше отдаляясь от оригинального актива. Из-за того, что каждый раз при прохождении через мост минтятся новые токены с новыми тикерами, это создает неудобства для пользователей.
Сейчас использование мостов трудоемко и непрактично, так как нужно искать уникальный подход к каждому кейсу и к каждой паре блокчейнов, к каждому классу активов. Это требует времени, средств и серьезных усилий разработчиков.
Примеры кроссчейн-мостов
BTC Relay. Одними из первых решили связать два блокчейна разработчики из проекта BTC Relay — выходцы из ConsenSys и Ethereum. BTC Relay — мост между блокчейнами Биткоина и Ethereum. Они хотели обеспечить оплату биткоинами в смарт-контрактах, свопы между BTC-ETH, передачи информации и использование блоков Биткоина для генерации случайных чисел вместо Ethereum. Последний пункт важен, так как генерация в Биткоине намного безопаснее, чем в Ethereum.
POLKADOT. Амбициозный проект релейного блокчейна, авторы которого заявили, что блокчейнам не нужны собственнные валидаторы, чтобы поддерживать работу сети. Блоки валидируются майнерами Polkadot. Парачейны выстраиваются параллельно друг другу вокруг основного блокчейна. Эти парачейны можно рассматривать в качестве клиентов основного релейного блокчейна, целью которой является обеспечение безопасности и координации.
BLOCKNET. Протокол для совместимости, который обеспечивает связь, взаимодействие и обмен данными между различными публичными и частными блокчейнами, а также доступ к внесетевым данным, API и сервисам через оракулов.
AION. Детище канадской команды Nuco, которая специализируется на корпоративных блокчейнах. Aion использует алгоритмы машинного обучения для консенсуса, виртуальные машины и масштабируемые базы данных.
ARK. Еще один проект, заточенный на масштабируемость. Компания автоматизировала создание новых блокчейнов в экосистеме. Имеет встроенную поддержку для нескольких языков программирования, включая Java, Swift, Python и Ruby.
WANCHAIN. Интерактивное блокчейн-решение с защищенными многопользовательскими вычислениями. В основе лежит Ethereum, который позволяет развертывать смарт-контракты.
COSMOS. Одна из крупнейших инициатив по обеспечению совместимости блокчейн-платформ, построенных на платформе COSMOS. Эта экосистема работает по алгоритму консенсуса Tendermint.
BLOCKCHAIN INTEROPERABILITY ALLIANCE. Объединение ICON, Aion и Wanchain. Проекты пытаются создать единое децентрализованное пространство с общими стандартами.
INTERLEDGER. Набор открытых протоколов для отправки платежей между различными реестрами. Выпущен компанией Ripple в 2015 году.
LIGHTNING NETWORK. Децентрализованная система мгновенных микроплатежей поверх Биткоина. Не совсем мост, так как используется только в Биткоине, но использует технологию сайдчейнов и смарт-контрактов.
CORDA SETTLER. Приложение консорциума R3 с открытым исходным кодом для проведения международных платежей. Первым токеном, поддерживаемым Corda Settler, стал XRP от Ripple.
TOKENBRIDGE. Позволяет обмениваться информацией между цепями в экосистеме Ethereum: Ethereum Mainnet, POA, xDai, Eth Classic.
Multichain. платформа, для работы с частными блокчейнами. MultiChain предоставляет простой API и интерфейс командной строки.
OVERLEDGER. Операционная система для блокчейна, которая позволяет приложениям подключаться к нескольким технологиям распределенного реестра, превращаясь в мультичейн.
NEAR PROTOCOL. Управляемая сообществом разработчиков облачная инфраструктура для запуска dApps. Сочетает в себе функции децентрализованной базы данных с другими функциями бессерверной вычислительной платформы.
ENTERPRISE ETHEREUM ALLIANCE (EEA). EEA запустил в январе 2020 года песочницу EEA TestNet, где форки Ethereum могут быть стандартизированы в соответствии с определенными спецификациями, установленными ранее альянсом, что сделает их совместимыми друг с другом.
JASPER-UBIN. Международный государственный блокчейн-мост между денежно-кредитным управлением Сингапура и Банка Канады. Пилотный проект доказал возможность успешного обмена токенизированных цифровых валют между разными блокчейн-платформами. В основе лежал подход HTLC. Эксперимент проводился на платформах Quorum (сингапурский Project Ubin) и Corda (канадский Project Jasper).
deBridge. децентрализованный протокол передачи ликвидности и активов, позволяет, в том числе перемещать NFT-токены. Межсетевое взаимодействие смарт-контрактов deBridge обеспечивается сетью независимых оракулов / валидаторов, которые избираются руководством deBridge. Протокол позволяет передавать активы между различными блокчейнами посредством блокировки / разблокировки актива в собственной цепочке и выпуска / сжигания обернутого актива (deAsset) во вторичных цепочках или L2.
Материал подготовлен с использованием научной работы «ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТОКОЛОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ РЕЕСТРОВ», апрель 2020 года. Авторы: Илья Дружинин, Анатолий Конкин, Александр Чубурков, Петр Каламбет, Алексей Трошичев, Никита Ломов, Юлия Рязанцева.
Cyber Academy — образовательная платформа для блокчейн-разработчиков. Присоединяйтесь к нам ✨
Анонсы | Website | Twitter | Телеграм-чат | GitHub | Facebook | Linkedin
