Сравнение блокчейн-экосистем — Cosmos, Polkadot и Avalanche, с акцентом на сдвиг парадигмы

17.01.2023
30 мин
3305
7
Сравнение блокчейн-экосистем — Cosmos, Polkadot и Avalanche, с акцентом на сдвиг парадигмы. Заглавный коллаж статьи.

Данный материал является адаптированным переводом статьи автора Burak Arikan.

Вся информация представлена исключительно в познавательных целях и не должна служить основанием для принятия инвестиционных решений, а также рассматриваться как рекомендация или совет по участию в инвестиционных сделках. Do Your Own Research.

В какой-то момент, перспективы открытого децентрализованного интернета оказались под угрозой из-за проблем с производительностью, удобством использования и энергоэффективностью крипто-сетей первого поколения: Bitcoin, Ethereum и их вариантов.

Проекты нового поколения: Cosmos, Polkadot и Avalanche, уже выпустили необычные инфраструктуры, это не просто блокчейны, а полноценные экосистемы, которые нацелены на горизонтальное масштабирование. Построенные на них сети и  приложения, при необходимости, могут взаимодействовать друг с другом. Что касается межсетевой экономической безопасности, у них есть свои собственные варианты реализации и компромиссы, которые будут иметь различное влияние, о чем подробно распишем ниже. 

Для понимания тенденции — Amazon Web Services в своем твите написали следующее: «Вам нравятся цифровые революционеры? Тогда обратите внимание на Ava Labs, стартап, который стимулирует рост мейнстрима и инноваций в области блокчейна и отвечает за запуск блокчейн платформ». 

Также вышла новость о партнерстве AWS с Avalanche: «Заглядывая вперед, web3 и блокчейн неизбежны», — сказал TechCrunch Говард Райт, вице-президент и глобальный руководитель стартапов в AWS. AWS будет поддерживать инфраструктуру Avalanche и экосистему децентрализованных приложений (dApp), а также развертывание узлов одним щелчком мыши через свою торговую площадку.

Рекомендуем прочитать подробный обзор проекта Cosmos от Incrypted, там проект и вся экосистема рассматривается более предметно.

Каждый из этих трех проектов стремится создать сеть блокчейнов для достижения веб-масштаба, который может вместить не только сотни тысяч, но и миллионы активных пользователей в день, и реализовать концепцию Web 3.0, принадлежащую и контролируемую пользователями. Эта статья призвана помочь разработчикам, исследователям, предпринимателям, инвесторам и всем, кто стремится к децентрализованному будущему, понять этот сдвиг парадигмы в криптосетях.

Проблемы и реперные точки блокчейн систем

Топологии межсетевой экономической безопасности и связей в: Cosmos, Polkadot, Avalanche.

Bitcoin, в свое время, открыл ящик Пандоры и со временем стал «цифровым золотом». Ethereum представил программируемые интернет-деньги и стал платформой для криптоэкономических инноваций: DeFi, NFT, DAps и т.д. И все же Биткойн, Эфириум и их варианты имеют серьезные проблемы, мешающие массовому внедрению крипто-проектов и блокчейн технологии как таковой. Сперва мы рассмотрим основные нюансы, а затем воспользуемся этими реперными точками для сравнения блокчейн-платформ нового поколения.

Энергоэффективность

Чтобы открытая децентрализованная сеть компьютеров, функционировала должным образом, ее независимые участники должны договориться об общем состоянии — достигнуть консенсуса. И при этом сеть должна оставаться отказоустойчивой с действительным консенсусом, несмотря на несовершенную информацию или злоумышленников. 

Разрешение участия в консенсусе открытой сети, с одновременным предотвращением использования одной и той же сущностью нескольких удостоверений (атака Сивиллы) осуществляется с помощью метода допуска, называемого доказательством выполнения работы он же PoW. Этот метод требует от участников использования огромной вычислительной мощности — нерациональный расход энергии и негативное воздействие на экологию. 

Для обеспечения безопасности распределенной вычислительной сети, требуются экономические затраты, новые проекты используют альтернативный механизм подтверждения доли (PoS) для допуска валидатора, который блокирует депозит токена, чтобы стать участником. Депозит в качестве залога, должен быть достаточно внушительным, чтобы злонамеренные действия или некачественное выполнение обязательств валидатора в сети были нецелесообразными, сверхрисковыми и маловероятными.

Таким методом достигается аналогичная экономически-рисковая модель между Proof-of-Stake и Proof-of-Work, стоимость работы узла-валидатора перемещается с OPEX (эксплуатационные расходы майнинговых ферм) на CAPEX (альтернативная стоимость капитала).

Задержка транзакций

Bitcoin, Ethereum и их варианты используют консенсус Сатоши Накамото, который требует ожидания создания нескольких блоков, чтобы гарантировать, что транзакции не могут быть отменены. В результате блокчейны на основе Накамото имеют высокую доступность, но низкую скорость транзакций из-за их вероятностной гарантии финализации, что требует ожидания достаточной длины цепочки, с каждым новым блоком вероятность подделать данные блока падает в астрономической прогрессии. 

Чтобы добиться более быстрого завершения, многие блокчейн-проекты используют классический консенсус практической византийской отказоустойчивости (PBFT). Он имеет свои недостатки, в том числе то, насколько большим может быть набор валидаторов без замедления работы сети и в пользу безопасности, а не времени безотказной работы или живучести.

Вычислительная пропускная способность

Объем вычислительной работы, который может быть выполнен в секунду в распределенной компьютерной сети, является пропускной способностью, она и  определяет, насколько сеть может масштабироваться. 

Часто используемая метрика «транзакций в секунду» (TPS), может вводить в заблуждение, поскольку транзакция относиться как к простому переводу, так и к  сложному алгоритмическому расчету: работа смарт-контрактов. Они требуют разного объема вычислительных мощностей.

Реальная пропускная способность — это количество вычислительной работы в секунду, с которой может справиться сеть. Для достижения общей высокой пропускной способности в проектах используется либо стратегия вертикального масштабирования, то есть требуются высокопроизводительные вычисления для узлов и оптимизация программного обеспечения, либо стратегия горизонтального масштабирования, то есть параллельная обработка данных путем разделения сети на несколько частей.

Стоимость транзакций

Блокчейны должны найти способ ограничивать поток выполнения транзакций, иначе сеть узлов, на которых работает блокчейн, будет уязвима для атак типа «отказ в обслуживании» по причине перегрузки, как следствие крах. 

Чтобы обойти это ограничение, Биткоин допускает довольно ограниченный язык сценариев, кроме того растет комиссия за транзакции в моменты пиковых нагрузок. Проблема в том, выполняете ли вы простой перевод или сложный расчет в рамках транзакции, все они обрабатываются в одной и той же сети. В результате, когда сетевой трафик увеличивается, транзакционные сборы увеличиваются даже для простых действий, поэтому использование цепочки становится эксклюзивным для тех, у кого большие кошельки. 

Комиссионные выплачиваются майнерам в качестве стимула для определения приоритетности транзакций. В то время как комиссии за транзакции в сети Bitcoin будут действовать как единственный стимул после того, как эмиссия достигнет предела в 21 миллион. В Ethereum их единственная цель — приоритизировать транзакции. Сжигание комиссий за транзакции — это механизм, набирающий обороты в новых проектах, Ethereum также начал частично сжигать комиссии, поэтому по мере роста сетевой активности все держатели токенов выигрывают от растущего дефицита.

Уровень децентрализации

Вопреки распространенному мнению, уровень децентрализации Bitcoin и Ethereum в действительности низок из-за концентрации пулов майнеров: по состоянию на январь 2023 года 85% хешрейта Bitcoin контролируется 5 майнинговыми пулами. С валидаторами Ethereum 2.0 тоже не все так просто, согласно данным Santiment от 15 сентября 2022 — 45.15% нод, запущенных для проверки блоков, обработки транзакций и хранения данных, работают всего с двумя адресами.

По мере увеличения стоимости майнинга при консенсусе Накамото становится сложнее успешно добывать блок, и мощность для управления сетью объединяется, тем самым концентрируясь на нескольких совокупных майнинг-пулах. Блокчейн проекты нового поколения решают эту проблему с помощью различных приемов, которые мы рассмотрим ниже.

Справедливое распределение

Как блокчейн проекты распределяют токены по мере роста сети с течением времени? Распределение монет Биткойна создало взаимозависимость между безопасностью блокчейна, экосистемой майнинга и обменным курсом. Это стало моделью для многих проектов — по мере того как майнеры присоединялись к сети, чтобы получить вознаграждение в виде монет, сеть становилась более децентрализованной и более безопасной, что привлекало все больше людей к ее использованию. По мере роста спроса цена увеличивается, привлекая больше майнеров для обеспечения безопасности сети, круг замыкается. В итоге это оказывает непосредственное влияние на уровень децентрализации — описали выше.

Компания Ethereum следовала другой стратегии — они предварительно добыли токены из генезис блока, убрали общий лимит предложения, продали часть токенов ранним инвесторам и участникам публичных продаж, выделили часть в свой фонд для запуска грантов и программ вознаграждений. До перехода на PoS, выпуск токенов Ethereum был сосредоточен на нескольких пулах майнинга, а крупнейшими держателями монет стали биржи. 

Важно: «Справедливое распределение» со временем определяет, тот кто имеет власть в сети: власть производить блоки (принимать или цензурировать транзакции), разделять сеть, принимать решения об обновлении протокола, а также власть инвестировать и участвовать в приложениях, работающих в сети.

Управление

Изменения в сетевом протоколе оказывают влияние на всех пользователей, независимо от того, знают они об этом или нет.

В Bitcoin и Ethereum предложения по улучшению ведут к обновлению протокола и изменению параметров, которые обсуждаются, решаются, внедряются и применяются основным сообществом экспертов. Если группа майнеров заинтересована в том, чтобы двигаться в другом направлении, они могут разветвить протокол и создать новую сеть.

Распределением средств на исследования и разработки обычно управляет центральный фонд, в то время как появляются альтернативы, поскольку сообщества собираются вокруг координации фондов DAO. Небольшие группы держателей токенов или отдельные пользователи на самом деле не имеют права голоса при принятии решений по управлению, поскольку они могут не обладать опытом, интересом или осведомленностью в том или ином вопросе. Даже если они имеют право голоса, они могут иметь незначительный эффект по сравнению с крупными держателями, так как голосование обычно проводится по принципу взвешивания токенов.

Эта ситуация меняется по мере того, как новые проекты используют сочетание более справедливых механизмов управления: квадратичное голосование, голосование с блокировкой времени, адаптивное смещение кворума, делегирование голосов, децентрализованные схемы идентификации для обеспечения возможности голосования «один человек — один голос» и вне цепочки: подписанные голоса на форумах, которые доступны большему числу держателей токенов.

Все вышеперечисленные проблемы не только сдерживают массовое внедрение децентрализованных сетей, но и вынуждают существующих пользователей продолжать полагаться на централизованные биржи и кастодиальные кошельки. Нетехническим специалистам слишком сложно регулярно использовать действительно децентрализованные приложения. С другой стороны, существующие пользователи продолжают использовать Ethereum и Bitcoin, потому что не знают об этих проблемах. Компании и инвесторы продолжают использовать их, потому что хотят быть там, где есть ликвидность, а ранние участники или «первоначальные бандиты» защищают эти сети, потому что у них крупные позиции. Но есть альтернативные решения.

Ежедневные активные адреса Ethereum. Источник

Сегодня Ethereum в среднем обслуживает 400-600 тысяч активных пользователей в день, в то время как популярное веб-приложение по состоянию на вторую половину 2022, такое как Twitter, используется 200 миллионами активных пользователей в день, а Facebook насчитывает почти 2 миллиарда активных пользователей в день. Количество пользователей Layer 2 и Bitcoin будет увеличиваться, но это все равно далеко от веб-масштаба. 

Масштабирование — очень важная задача для открытого децентрализованного интернета и это не проблема завтрашнего дня, а приоритет, который нужно решить здесь и сейчас.

В то время как новая версия Ethereum направлена ​​​​на устранение проблем масштабирования, а его промежуточные решения Layer 2 в настоящее время пытаются удовлетворить постоянно растущий спрос, новое поколение платформ Cosmos, Polkadot, Avalanche с мейннетами, запущенными в 2019 и 2020 годах — реанимировало концепцию настоящего децентрализованного интернета. Сначала мы рассмотрим технические данные и концепцию новой версии Ethereum.

Новая версия Ethereum как экосистема EVM

С момента своего создания новая версия Ethereum менялась, перенимая механизмы из новых научных исследований, а также из изобретений новых платформ блокчейна. Новая версия Ethereum стала использовать proof-of-stake, кроме того сеть разделяется на синхронизированные сегменты с целью увеличения общей вычислительной пропускной способности.

Валидаторы, работающие на одной и той же виртуальной машине Ethereum (EVM), назначаются на разные сетевые шарды: добывать блоки, накапливать различные данные о действиях пользователей и синхронизируются друг с другом с помощью ретрансляционной цепочки под названием Beacon. Однако попытка синхронизировать все шарды означает что нужно иметь согласованную копию базы данных на всех узлах. Это проблематично, поскольку смысл шардинга в распределенных вычислениях заключается в том, чтобы добиться масштабирования, не реплицируя все данные в общей сети.

В синхронной модели или однородной топологии сети, когда один шард, например популярный шард DeFi, будет использоваться гораздо чаще других, он начнет испытывать те же проблемы со скоростью, стоимостью и масштабированием. Кроме того, возникает новая проблема эффективной синхронизации данных между шардами.

Вместе с запуском Ethereum 2.0 были запущены так называемые решения Layer 2 роллапы: Optimistic, zkSync, плазмы и каналы состояния, для обеспечения эффективности и скорости растущего спроса на использование Ethereum. Дилемма заключается в том, что модели доверия второго уровня имеют либо промежуточных центральных операторов, что снижает цель децентрализации и устойчивости к цензуре, либо множество стимулированных операторов (например, Polygon построен на Tendermint и работает на нескольких валидаторах, Matter Labs стремится к сети валидаторов с zkSync), что сродни тому, чтобы стать еще одним децентрализованным блокчейном со своим собственным токеном (например, MATIC) и в конечном итоге конкурировать с первым уровнем, что по факту и произошло, так как Polygon начал строить собственную экосистему.

Следовательно, эти архитектуры с одной цепочкой столкнутся с той же проблемой стоимости транзакций, по мере того, как к ним будет присоединяться все больше пользователей.

Модульная конструкция блокчейна

В конце 2020 года Ethereum принял новую стратегию, под названием rollup-центричная дорожная карта, которая позиционирует Ethereum как Layer 1 для доступности данных, а проекты Layer 2 для вычислений. Простыми словами, Ethereum хочет стать базовым уровнем, гарантирующим доступность данных и разделяющим безопасность с rollup. 

В результате Ethereum принимает экосистему блокчейн EVM для вычислений, независимо от того, доминирует ли один rollup или сосуществуют несколько rollup. Фактически, такая стратегия вписывается в развивающуюся модульную конструкцию блокчейна, где блокчейн может передавать данные или исполнение другим блокчейнам. Обобщенная модель для этой стратегии разработана компаниями Celestia и EigenLayr. Более того, новая стратегия Ethereum напоминает модели совместной безопасности, уже используемые в Polkadot и Avalanche.

С другой стороны, поскольку Cosmos, Polkadot, Avalanche имеют мосты к Ethereum по крайней мере на одной из своих EVM-совместимых цепочек, их иногда помещают в одну и туже «корзину Layer 2», тогда как эти проекты называют себя Layer 0, поскольку они обеспечивают инфраструктуру для создания взаимосвязанных, независимых блокчейнов Layer 1.

Cosmos, Polkadot, Avalanche

Cosmos, Polkadot и Avalanche нацелены на горизонтальное масштабирование, где блокчейны для конкретных приложений имеют различные виртуальные машины и могут взаимодействовать с другими цепочками.

Эти инфраструктурные платформы предоставляют возможности для создания собственных блокчейнов, что позволяет расширить пространство для проектирования децентрализованных приложений и активов. Запуск проекта как суверенной цепочки вместо набора смарт-контрактов имеет три фундаментальных преимущества:

  • Изоляция производительности: Изоляция вашей сети от других сетей гарантирует, что на работу ваших пользователей не повлияет несвязанная высокая активность в сети. Поэтому она обеспечивает более высокую производительность, и вы можете подключаться к другим сетям, когда это необходимо.
  • Предсказуемые и настраиваемые сетевые сборы (комиссии): Сборы в общедоступной сети без разрешений не находятся под вашим контролем. Высокая активность некоторых приложений в сети может увеличить сетевые сборы, которые будут произвольными для вашего приложения. Наличие настраиваемой структуры сетевых сборов позволяет иметь предсказуемую комиссию и устраняет разрыв между приложениями и их пользователями. Вам не нужны ATOM, DOT или AVAX, чтобы использовать специфические для приложения сети. Отсутствие необходимости заставлять пользователей использовать инфраструктурный токен для оплаты услуг имеет решающее значение для широкого распространения.
  • Настраиваемые валидаторы: Настраиваемые правила и требования к валидаторам ориентируют вашу цепочку на специфические потребности конкретного сегмента. Валидаторы вашей сети могут соответствовать требованиям определенных юрисдикций (например, GDPR в ЕС), иметь высокие требования к производительности оборудования или иметь определенные доказательства для получения статуса валидатора.

Эти сети нового поколения также имеют мосты к Ethereum и вскоре к Bitcoin, мосты друг к другу находятся в стадии разработки, чтобы полностью реализовать концепцию — интернет-блокчейнов.

Cosmos, Polkadot и Avalanche имеют различия на уровне протокола: механизм консенсуса, топология экономической безопасности, которые влияют на характеристики платформы и способы масштабирования сетей.

Приведенное ниже сравнение призвано помочь разработчикам, предпринимателям, инвесторам, исследователям и тем, кто рассматривает возможность создания инфраструктур нового поколения, понять различия между этими архитектурами и их компромиссы.

CosmosPolkadotAvalanche
⛓ Механизм консенсусаTendermint PBFT.BABE для производства блоков (вариант Ouroboros Praos) + GRANDPA для окончательности (вариант PBFT).Avalanche Consensus (повторная подвыборка среди узлов и транзитивное голосование в DAG).
⚡️ Допуск валидатораProof-of-Stake в основной сети, опционально в других.Proof-of-Stake в основной сети, опционально в других.Proof-of-Stake в основной сети, опционально в других.
💳 Задержка транзакцийФинализация — 6-7 секунд.Финализация в общей сложности за 12-60 секунд (создание блока и финализация разделены).Конечный результат за секунду (вероятностный, как у биткойна, астрономически низкий процент отказов).
🌊 Вычислительная мощностьЗависит от сложности выполнения каждой цепи, и по мере роста числа взаимодействующих цепей сеть в целом становится неограниченной.Зависит от сложности выполнения каждой цепи, и по мере роста числа взаимодействующих цепей сеть в целом становится неограниченной.Зависит от сложности выполнения каждой цепи, и по мере роста числа взаимодействующих цепей сеть в целом становится неограниченной.
💸 Транзакционные издержкиНастраиваемые комиссии по каждой отдельной сети.Настраиваемые комиссии по каждой отдельной сети. Предварительно рассчитывается с помощью системы Weight. Сжигание платы для каждой цепочки является опциональным.Настраиваемые комиссии по каждой отдельной сети. У первичной сети фиксированная или нулевая плата за различные типы функций, и все сборы сгорают.
🕸 Уровень децентрализации(17 марта 2022 года)Ограничена из-за квадратичной сложности обмена сообщениями между узлами.Ограничен из-за квадратичной сложности обмена сообщениями между узлами.Неограниченный из-за постоянной сложности обмена сообщениями между узлами.
🌐 Топология межсетевой связиРаспределенная сеть суверенных цепочек с собственными валидаторами.Взаимодействие через межблокчейн коммуникацию (IBC) и мосты.Иерархически наследуемая безопасность от центральной цепи к соединенным цепям.Взаимодействие через межцепочечную передачу сообщений (XCMP).Перекрывающаяся сеть валидаторов, запускающих несколько цепочек, одновременно проверяющих первичную сеть.Взаимозаменяемость между цепочками в одной подсети через схему export-improt, между подсетями через мосты в настоящее время.
🏛 УправлениеOn-chain механизм для изменения параметров консенсуса и координации средств.Вся логика выполнения хранится на цепи в виде бинарных файлов Wasm, что позволяет беспрепятственно обновлять время выполнения. Модули управления включают в себя голосование с взвешиванием токенов, голосование с блокировкой времени, адаптивное смещение кворума.Параметры блокчейна можно обновлять путем on-chain голосования.
🛠 РазработкаCosmos SDK и Tendermint как промежуточное программное обеспечение для создания собственной виртуальной машины на любом языке. 
Для того чтобы ваша сеть заработала, вам необходимо создать сообщество валидаторов с нуля, а также привлечь их из существующих цепочек.
Развертывание смарт-контрактов на EVM-совместимых сетях.
Substrate для построения собственной виртуальной машины в Rust. 
Ваша сеть начинает работать после того, как вы выиграете слот на аукционе parachain, который обеспечивает унаследованную безопасность от релейной цепи. В качестве альтернативы вы можете вырастить собственное сообщество валидаторов.
Развертывание смарт-контрактов на EVM-совместимых сетях (Moonbeam, Acala) или  смарт-контракты Ink.
Avalanche Virtual Machine для создания собственной виртуальной машины (SDK будет выпущен). 
Для того чтобы сеть заработала, необходимо привлечь подсеть валидаторов — которые уже валидируют основную сеть — для запуска вашей сети.
Развертывание смарт-контрактов на EVM-совместимой C-chain.
Сравнительная таблица Cosmos, Polkadot, Avalanche Источник

Механизм консенсуса

Безопасная и последовательная синхронизация изменений общей базы данных, между всеми участниками децентрализованной сети достигается с помощью механизма консенсуса. При этом сеть должна оставаться отказоустойчивой с действительным консенсусом, несмотря на несовершенную информацию или злоумышленников. 

Практическая византийская отказоустойчивость (PBFT), используемая в Cosmos и Polkadot, требует, чтобы все участвующие узлы взаимодействовали друг с другом, поэтому сеть соглашается на решение с абсолютной уверенностью. Она имеет низкую задержку и быстрое завершение, но не может масштабироваться на большое количество валидаторов в глобальной открытой сети, поскольку нагрузка на каждый узел возрастает экспоненциально, по мере увеличения объема работы по валидации. 

Биткойн ввел механизм консенсуса по самой длинной цепочке, который обеспечивает вероятностную окончательность и низкую частоту ошибок. Он позволяет создать надежную и масштабируемую со временем сеть, но проблема в том что он медленный.

  • В сети Cosmos, используется консенсус Tendermint PBFT, который обеспечивает мгновенную финализацию транзакций. Однако, поскольку каждый узел должен взаимодействовать друг с другом, он имеет квадратичную сложность передачи сообщений и может финализировать по одному блоку за раз.
  • В Polkadot производство блоков и их доработка разделены консенсусом: BABE (вариант Ouroboros Praos) создает блоки-кандидаты, а GRANDPA (вариант PBFT) дорабатывает их партиями. Этот гибридный консенсус в определенной степени оптимизирует квадратичную сложность передачи сообщений.
  • В сети Avalanche используется Avalanche Consensus — уникальный механизм, сочетающий повторяющуюся субвыборку голосов среди узлов-валидаторов (Snowball) и транзитивное голосование в Directed Acyclic Graph (DAG), вместо линейной цепочки. Поскольку консенсус Avalanche имеет постоянную сложность передачи сообщений, он обеспечивает низкую задержку и большое количество участников в сети. Он имеет вероятностную окончательность, как консенсус Накамото, но при этом настраивается и имеет низкий процент отказов.

Допуск валидатора

Для обеспечения возможности участия в консенсусе открытой сети и предотвращения использования нескольких идентификаторов одним и тем же лицом (атаки Sybil) используется механизм proof-of-work или proof-of-stake. Как и все новые проекты, Cosmos, Polkadot и Avalanche используют proof-of-stake из-за его энергоэффективности и возможности обеспечить большее пространство для разработки. В этих экосистемах также есть проекты, реализующие более легкий механизм proof-of-work для справедливого распределения монет.

Задержка транзакций

Вычислительная мощность

Общий объем вычислительной работы в секунду, которую может обработать сеть, зависит от сложности виртуальной машины и функций времени выполнения, используемых в сети. Cosmos, Polkadot и Avalanche создают специализированные асинхронные блокчейн-сети, поэтому в конечном итоге их сеть в целом не имеет ограничений по пропускной способности. Что действительно важно, так это то, насколько эти сети могут масштабироваться, и их выбор межцепочечной экономической безопасности имеет значение.

Транзакционные издержки

По мере роста активности в сети в целом, транзакционные сборы увеличиваются. Cosmos, Polkadot, Avalanche строят специализированные сети, где каждая сеть имеет свой собственный механизм комиссий, основанный на росте их собственного состояния.

  • Cosmos имеет настраиваемый механизм комиссий для каждой сети.
  • Polkadot имеет настраиваемый механизм комиссий для каждой сети. Сборы предварительно рассчитываются по системе Weight. Сжигание платы является необязательным для каждой сети.
  • Avalanche имеет настраиваемый механизм комиссий для каждой сети. Сборы за первичную сеть фиксированы или равны нулю для различных типов функций, и все сборы сгорают, поэтому держатели токенов получают выгоду от использования с течением времени.

Уровень децентрализации

  • Cosmos имеет квадратичный обмен сообщениями между узлами, поэтому количество участников ограничено. Максимальное количество валидаторов в центральном Cosmos Hub — 300, о чем прописано в белой книге. Необходимые ресурсы, чтобы стать валидатором исчисляются сотнями тысяч долларов.
  • Polkadot оптимизировал квадратичный обмен сообщениями между узлами и ограниченным числом участников. Необходимые ресурсы, чтобы стать валидатором исчисляются миллионами долларов.
  • Avalanche имеет постоянное количество сообщений между узлами, поэтому количество участников неограниченно. Необходимые ресурсы, чтобы стать валидатором исчисляются десятками тысяч долларов.

Децентрализация также является функцией доли валидатора и концентрации вознаграждения — больше монет, больше доля или вес голоса конкретного валидатора. Распределение веса также является проблемой — небольшое количество валидаторов имеют непропорционально больше доли, и в тоже время многие валидаторы имеют небольшой вес. Таже проблема поляризации ресурсов что и в обычном мире.

Справедливое распределение долей все еще остается открытой проблемой для блокчейн-платформ, и каждый проект пытается достичь справедливости по-своему. Например, Polkadot может иметь ограниченный набор активных валидаторов из-за консенсуса на основе PBFT, но эти активные валидаторы получают равное вознаграждение благодаря методу выборов Phragmén. Avalanche может иметь неограниченное число активных валидаторов благодаря новому механизму консенсуса, а средний вес валидатора постепенно снижается, повышая уровень децентрализации.

Топология межсетевой связи

  • Cosmos позволяет создать распределенную сеть цепочек с собственными наборами валидаторов. Взаимодействие между этими цепочками достигается с помощью протокола соединения Inter-Blockchain Communication (IBC). Каждая цепочка должна реализовать IBC для того, чтобы установить связь с другими цепочками. В настоящее время уже реализованы сети с поддержкой IBC, специализирующихся на таких областях, как DeFi, смарт-контракты EVM, социальные сети, конфиденциальность, регенеративное сельское хозяйство и игры. В разработке находятся мосты к Ethereum, Bitcoin и к другим блокчейнам. Криптовалютные проекты на Cosmos и их связи можно посмотреть тут.
  • Polkadot позволяет иерархически наследовать безопасность от центральной релейной цепочки к связанным цепочкам (parachains). Парачейны не имеют собственных валидаторов, у них есть узлы-коллаторы, которые собирают транзакции и производят доказательства перехода состояния для валидаторов релейных цепочек. Взаимодействие между парачейнами достигается с помощью формата Cross-Chain Message (XCM), а передача произвольных данных возможна благодаря унаследованной безопасности. В настоящее время функционируют парачейны с различными специализациями, такими как: DeFi, смарт-контракты EVM, социальные сети, конфиденциальность и игры. В разработке находятся мосты к Ethereum, Bitcoin и к другим блокчейнам.
  • Avalanche позволяет создавать перекрывающуюся сеть валидаторов, организованных в виде подсетей, в которых работают несколько сетей, одновременно проверяя основную сеть. Различные сети в одной подсети могут передавать (экспортировать-импортировать) 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). Чем больше подсетей имеют пересекающиеся валидаторы с другими подсетями, тем более высокие гарантии безопасности они могут иметь при общении друг с другом. Это происходит потому, что у этих пересекающихся валидаторов будут общие интересы в обеих подсетях. Если группа валидаторов действует злонамеренно в одной подсети, они также рискуют своей долей участия в валидации в первичной сети, а также в других подсетях. Хотя метод прямого взаимодействия между подсетями еще не объявлен, было бы неудивительно, если бы сама сеть Avalanche выступила в качестве посредника между всеми подсетями. В настоящее время функционируют 3 цепи основной сети: X-Chain для переводов, P-Chain для стейкинга, C-Chain для смарт-контрактов EVM. Другие цепи и подсети находятся в процессе создания экосистемы. Как и в других платформах, существует мост Avalanche-Ethereum.

Мост между блокчейнами без какого-либо механизма разделения безопасности, как в текущей архитектуре Cosmos, не сильно отличается от моста между любыми цепочками в целом. Таким образом, без общих гарантий окончательности межцепочечная коммуникация имеет различный уровень риска. Унаследованная модель безопасности Polkadot позволяет унифицировать гарантии конечности, и под этим зонтиком парачейны могут безопасно передавать друг другу произвольные данные. Модель перекрывающейся сети валидаторов Avalanche 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 перекрывающиеся валидаторы (которые имеют общие интересы в обеих подсетях), тем более высокие гарантии безопасности может иметь их связь. В целом, перекрывающиеся валидаторы между различными цепочками (подобно объединенному майнингу в proof-of-work) могут обеспечить более безопасную межцепочечную связь.

Управление

  • Cosmos имеет on-chain механизм для изменения параметров консенсуса и координации средств. Также приветсвуются off-chain обсуждения и предложения.
  • Вся логика среды выполнения Polkadot хранится в блокчейне в виде двоичного файла Web Assembly (WASM), что позволяет обновлять среду выполнения без разветвления, то есть решения принимаются автономно по результатам референдума, не полагаясь на разработчиков или валидаторов. Модули управления включают взвешенное по токену голосование, ротацию советов, голосование по токену с привязкой по времени, адаптивные механизмы смещения кворума.
  • У Avalanche есть определенные параметры, которые можно улучшить путем голосования on-chain. Расширенный механизм управления, основанный на его уникальном консенсусе, находится в стадии разработки.

Разработка

Все блокчейны в своей основе имеют следующие компоненты: базу данных, сеть p2p, механизм консенсуса, механизм обработки транзакций и функции перехода состояния (время выполнения или виртуальная машина). Cosmos, Polkadot, Avalanche предоставляют эти основные компоненты и позволяют разработчикам создавать свои собственные функции перехода состояния.

  • Cosmos предоставляет Cosmos SDK и промежуточное программное обеспечение Tendermint, а также готовые решения — Ignite, которое позволяет программировать транзакции, приложения и отдельные модули на любом языке. Вы можете создать свою собственную виртуальную машину и вырастить свое собственное сообщество валидаторов. Для того чтобы ваша цепочка заработала, вам необходимо создать сообщество валидаторов с нуля, а также привлечь их из существующих цепочек. Также можно развернуть смарт-контракты на EVM-совместимых сетях.
  • Polkadot предоставляет метапротокол на основе Wasm и комплект для разработки Substrate в Rust. Вы можете разработать свою собственную виртуальную машину, используя предоставленные модули, такие как учетные записи, активы, управление, EVM и создание пользовательских модулей. Также вы можете воспользоваться моделью бесплатного исполнения Substrate для планирования в сети, выполнения вне сети и бесплатных транзакций. Ваша цепочка заработает после того, как вы выиграете слот на аукционе парачейн, который обеспечивает безопасность, унаследованную от цепочки ретранслятора. Кроме того, вы можете создать собственное сообщество валидаторов. Вы также можете развернуть смарт-контракты в цепочках, совместимых с EVM (Moonbeam, Acala), или использовать смарт-контракты Ink.

Avalanche предоставляет виртуальную машину Avalanche (AVM), где вы можете клонировать и настраивать экземпляр или создавать совершенно новый как свою собственную виртуальную машину (модульный SDK для разработки виртуальных машин еще не выпущен). Чтобы ваша цепочка заработала, вам нужно запустить подсеть и привлечь валидаторов, которые уже проверяют основную сеть, для запуска вашей цепочки. Существует код subnet-evm для запуска пользовательской цепочки EVM. Вы можете развернуть смарт-контракты в C-Chain, совместимом с EVM.

Топологии гетерогенных блокчейн-сетей

Исход пользователей из централизованных приложений в децентрализованные, более вероятен и имеет больше шансов оказаться успешным, при использовании неоднородных (асинхронных, то есть работающих без полной синхронизации друг с другом) сетей специализированных блокчейнов, чем если пытаться сделать это на экземплярах одной виртуальной машины (версия Ethereum).

В этом разделе мы более подробно рассмотрим, как устроены сети блокчейн и межцепочечные коммуникации для Cosmos, Polkadot и Avalanche.

Экосистема Cosmos

Экосистема Cosmos имеет топологию распределенной сети, где разные блокчейны с разными целями имеют свой собственный набор валидаторов, и эти цепочки при необходимости взаимодействуют друг с другом через мосты. Эту топологию критикуют за то, что она столь же безопасна, как и наименее безопасная цепочка (когда наиболее защищенная цепочка принимает активы из наименее защищенной цепочки, она становится менее безопасной). Тем не менее, это также делает общую сеть устойчивой, потому что нет ни одной отдельной сети, безопасность которой имеет решающее значение для выживания всей экосистемы. Но тогда чем экосистема Cosmos отличается от практически любого блокчейна, соединяющего другие цепочки? Cosmos придерживается политики «без обязательств», которая позволяет таким проектам, как Binance DEX, Oasis, Terra, Nym и многим другим, использовать Tendermint для разработки и запуска собственных блокчейнов для конкретных приложений.

Протокол Inter-Blockchain Communication (IBC) соединяет блокчейны в экосистеме Cosmos. По мере того как цепочки внедряют протокол IBC, они соединяются друг с другом, и общая ликвидность экосистемы Cosmos увеличивается. IBC в значительной степени следит за тем, как работают блокчейн-мосты. Когда вы отправляете актив из одной цепочки в другую:

  1. Вы блокируете их в исходной цепочке.
  2. Затем сторонний (возможно, федеративный) ретранслятор, который отслеживает цепочки, забирает квитанцию ​​и доставляет ее в цепочку назначения.
  3. Принимающая цепочка проверяет получение и предоставляет вам квитанцию об активах в исходной цепочке.

Сети, внедрившие IBC, имеют верификаторы легкого клиента Tendermint, чтобы они могли использовать и проверять эти квитанции в своих сообщениях. Кроме того, IBC — это общий протокол, который может быть реализован в разных архитектурах блокчейна (существует реализация IBC для Substrate).

Унаследованная топология безопасности Polkadot

Polkadot имеет иерархически унаследованную топологию безопасности, которая эффективна для произвольной передачи данных между его параллельными цепочками (парачейнами), но эти парачейны зависят от аренды безопасности из центральной цепочки ретрансляции. Парачейнам Polkadot не нужно создавать сообщество валидаторов, вместо этого они арендуют безопасность у ретрансляционной цепочки. Они делают это, выигрывая слот (всего ~ 100 слотов) на аукционе и блокируя токены DOT Polkadot (они собирают средства DOT через краудзаймы). Когда эти парачейны подключаются и синхронизируются с цепочкой ретрансляции через свои узлы сопоставления, их функциональные возможности становятся немедленно доступными. 

Один из критических замечаний по поводу этого механизма заключается в том, что разные цепочки могут не нуждаться в одинаковом уровне безопасности, кроме того, не должно быть ни одной отдельной цепочки, безопасность которой имеет решающее значение для выживания экосистемы. Хотя повествование Polkadot сегодня продвигает идею парачейнов без валидаторов, можно просто запустить блокчейн с помощью Substrate и вырастить сообщество валидаторов, не полагаясь на центральную релейную цепочку. Парачейн может развивать свое собственное сообщество валидаторов, разблокировать свои средства DOT в конце периода аренды и использовать мосты, когда необходима межсетевая связь. Более того, может быть несколько цепочек ретрансляции, что приносит пользу всей экосистеме Polkadot. Иерархическая топология, скорее всего, останется, потому что межцепочечная связь с унаследованной безопасностью более эффективна, чем использование мостов между парачейнами.

Polkadot разработал Cross-Consensus Message Format (XCM), обобщенный формат для связи не только между парачейнами, но и между различными смарт-контрактами, мостами и Substrate блокчейнами. XCM работает с вертикальной передачей сообщений (VMP), которая обеспечивает обмен сообщениями из цепочки ретрансляции в парачейны и обратно, и с передачей сообщений между цепочками (XCMP), которая позволяет парачейнам обмениваться сообщениями с другими парачейнами в той же цепочке реле. Сообщение в XCM — это программа, работающая на Cross-Consensus Virtual Machine (XCVM). Эта абстракция для программирования сетей и создания компонуемых межцепочечных приложений может также использоваться в других разнородных блокчейн-сетях.

По мере того как парачейны расширяют свое сообщество, они также могут захотеть иметь свои собственные наборы валидаторов, чтобы они могли стать релейной цепочкой, сдающей в аренду безопасность другим цепочкам. Хотя вложенный механизм совместного использования безопасности может стать сложным, все суб-парачейны будут иметь общие гарантии окончательности, а общее количество переходов состояний в секунду увеличится, увеличивая совокупную вычислительную пропускную способность всей сети Polkadot.

Топология перекрывающихся сетей Avalanche

Каждый узел валидатора Avalanche должен обеспечивать безопасность основной сети, одновременно обеспечивая безопасность других подсетей. Набор валидаторов образует подсеть. Подсеть может проверять несколько блокчейнов, в то время как каждый блокчейн проверяется только одной подсетью. Другими словами, узел валидатора может быть членом многих подсетей. Когда вы начинаете новую цепочку, вам необходимо создать стимулы для привлечения подсети валидаторов, которые уже работают в первичной сети и, возможно, работают в других сетях. Если ваша сеть привлекает новых валидаторов, то они должны иметь возможность работать с первичной сетью, а также с подсетью, в которой работает ваша сеть. В целом, архитектура подсети обеспечивает перекрывающуюся сеть валидаторов, что обусловлено новым механизмом консенсуса Avalanche. 

Поскольку консенсус Avalanche делает повторяющуюся субвыборку среди узлов-валидаторов, ему требуются не все узлы, а лишь небольшой набор узлов для связи друг с другом, что приводит к низкой сложности обмена сообщениями в сети. Таким образом, требования к пропускной способности и вычислительной мощности на узел остаются постоянными даже при росте сети до многих тысяч валидаторов. В результате, с точки зрения участия валидаторов, цепочки построенные на Avalanche, являются более инклюзивными, чем Polkadot и Cosmos, благодаря неограниченному участию в каждой цепочке. Сколько цепочек может запустить валидатор, зависит от времени выполнения цепочки/сложности конструкции виртуальной машины и в настоящее время остается открытым вопросом.
Взаимодействие между цепочками Avalanche эффективно не только благодаря быстрому завершению, но и благодаря тому, что они находятся в одной первичной сети, что позволяет использовать общие гарантии завершения (в настоящее время передача активов между X-Chain, P-Chain и C-Chain происходит практически мгновенно). Модель совместного использования безопасности отличается от Polkadot или от того, как это предполагается в новой экосистеме Ethereum, ориентированной на роллапы. Новая архитектура подсетей Avalanche позволяет создавать сети с более высокой плотностью. Это происходит потому, что разделение безопасности происходит не только между цепочками в первичной сети, но и между цепочками во всех пересекающихся подсетях. Это обеспечивает композитность и программируемость сетей, открывая новое пространство для проектирования, а также позволяет создать тип группообразующей сети (см. закон Рида), которая может экспоненциально масштабироваться до многих миллионов ежедневных активных пользователей для реализации концепции Web 3.

Приложения

Гетерогенные блокчейн-сети Cosmos, Polkadot, Avalanche предлагают обширное пространство для проектирования благодаря своим инновациям в базовой инфраструктуре. По сей день Ethereum был местом, где происходили инновации в криптоэкономике. Команды, работающие над этими новыми сетями, изначально создали прославленные версии того, что существует на Ethereum (децентрализованные биржи, автоматические маркет-мейкеры (AMM), кредитование, стейблкоины, агрегаторы, страхование, платформы NFT и т. д.), но есть также проекты, открывающие новые возможности.

В сети Cosmos, Osmosis сочетает в себе конфиденциальность транзакций с функциональностью межсетевого AMM и реализует IBC для соединения с другими цепочками. Celestia кодирует блочные данные для повышения безопасности легких клиентов, что является ключевым компонентом взаимодействия между самостоятельными сетями и их различными уровнями безопасности в экосистеме распределенной цепочки. Regen позволяет криптоэкономической платформе стимулировать регенеративное сельское хозяйство и использует данные датчиков и спутников с аудиторской экосистемой. Nym включает смешанную сеть, которая предотвращает анализ сетевого трафика злоумышленником, способным наблюдать за всей сетью. Nym использует Tendermint и смарт-контракт Cosmwasm, управляющий службой каталогов, связью узлов и делегированным стейкингом mixnet. Penumbra позволяет сохранять конфиденциальность межцепочечных сетевых транзакций. Tendermint также используется в таких крупных проектах, как Binance DEX и Polygon.

В сети Polkadot, парачейн Acala — это центр DeFi, который обеспечивает функциональность от AMM до кредитования стейблкоинов. Moonbeam — это цепочка смарт-контрактов, совместимая с EVM. Subsocial строит децентрализованную платформу социальной сети. Robonomics занимается созданием автономных сервисов для роботов. Bit Country — это платформа для запуска вашего виртуального мира/метавселенной для вашего сообщества. Integriee и Phala используют Trusted Execution Environments (TEE) для обеспечения децентрализованных конфиденциальных вычислений и зашифрованного хранения данных. Хотя все парачейны совместимы с межсетевой экосистемой Polkadot по дизайну, они должны действительно использовать невероятную компонуемость, эффективность использования памяти и возможности автоматического обновления метапротокола инфраструктуры Substrate, чтобы обеспечить новые варианты использования.
C-Chain Avalanche, совместимый с EVM, изначально привлекал разработчиков, создающих эффективные версии проектов Ethereum. Pangolin — это быстрый AMM, клонированный из Uniswap. TraderJoe начал свою деятельность как AMM и добавил кредитование на пути к тому, чтобы стать центром DeFi. Приложение Benqi для кредитования и заимствования представляет собой версию Compound, но также запустило ликвидный стейкинг для AVAX. Platypus — лучшая версия стабильной замены Curve, поскольку в ней есть управление активами и пассивами. Крупнейшие проекты Ethereum, такие как Aave, Curve, Sushiswap, использующие мультичейн-стратегию, также были запущены на C-Chain и привлекли огромную ликвидность. Экосистема Avalanche также имеет новый тип активов, один из которых предназначен для финансирования судебных процессов. В сочетании с DAO это может оказать огромное влияние на объединение существующих правовых систем с криптосетями. Фактически, гениальный консенсус Avalanche и топология перекрывающихся подсетей вместе обеспечивают огромное пространство для инноваций для новых проектов.

Заключение

Гетерогенные блокчейн-сети Cosmos, Polkadot и Avalanche обеспечивают необычную инфраструктуру для создания интернета блокчейнов, которая демонстрирует, что асинхронная гетерогенная сетевая модель работает эффективно и является улучшением по сравнению с Bitcoin и Ethereum в их нынешнем виде. В конечном итоге они будут вмещать миллионы ежедневных активных пользователей и достигнут концепции Web 3, принадлежащей и контролируемой пользователями.

Сосуществование подобных архитектур полезно для децентрализованного интернета, поскольку они имеют свои собственные возможности выбора концепции и компромиссов. Понимание различий и сходств этих новых инфраструктур сегодня, поможет создать системы, ориентированные на будущее. Проекты, использующие эти инфраструктуры, выйдут за рамки приложений смарт-контрактов, станут масштабируемыми системами производственного масштаба с собственными специализированными сетями и сообществами, а также продемонстрируют ранее невообразимые варианты использования.

В сухом остатке остаются некоторые вопросы: как сделать так, чтобы ликвидность эффективно перетекала между цепочками, а не замыкалась в рамках отдельных сетей? Как эти открытые организации, действующие через сети, предотвратят появление сетевых китов и обеспечат справедливое распределение богатства и власти, то есть предотвращение концентрации активов в одних руках с целью недопущения централизованного управления и цензурирования неугодных?

Вся информация представлена исключительно в познавательных целях и не должна служить основанием для принятия инвестиционных решений, а также рассматриваться как рекомендация или совет по участию в инвестиционных сделках. Do Your Own Research.

Как вам статья?

7
0

статьи на эту же тему

Без ограничений MetaMask, но с запретом...
avatar Alina Saganska
26.03.2024
Безопасный и удобный обмен...
avatar Denis Solomyanyuk
25.03.2024
Banx: о чем говорили на AMA-сессии
avatar Denis Solomyanyuk
25.03.2024