Передмова

Як найбільша децентралізована блокчейн-мережа, що підтримує смарт-контракти, Ethereum може надавати різні децентралізовані програми та послуги. Однак із збільшенням кількості користувачів Ethereum стикається з такими проблемами, як низька швидкість транзакцій, високі комісії та обмежена масштабованість. Щоб вирішити ці проблеми, багато розробників і команд проектів запровадили сайдчейни, які включають створення одного або кількох паралельних блокчейнів за межами основної мережі Ethereum і взаємодію з основною мережею за допомогою певних механізмів.

Сайдчейни можуть розробляти власні алгоритми консенсусу, правила транзакцій, механізми безпеки тощо на основі різних потреб і сценаріїв, тим самим підвищуючи ефективність, знижуючи витрати та збільшуючи гнучкість. Завдяки інтеграції з віртуальною машиною Ethereum (EVM) сайдчейни можуть підтримувати сумісність і взаємодію з основною мережею Ethereum.

Наразі середня пропускна здатність основної мережі Ethereum становить лише 15 транзакцій на секунду, тоді як традиційні платіжні компанії, такі як Visa, можуть обробляти тисячі або навіть десятки тисяч транзакцій на секунду. Використовуючи сайдчейни, очікується, що Ethereum значно збільшить свою пропускну здатність. У цьому уроці ми познайомимося з основними концепціями, принципами та типами сайдчейнів, а також проаналізуємо роль і проблеми сайдчейнів в екосистемі Ethereum.

Як працюють сайдчейни

• Алгоритми консенсусу
  Сайдчейн — це блокчейн, який працює за межами основної мережі Ethereum і дозволяє обмінюватися активами та даними з основною мережею. Залежно від конкретних потреб і цілей сайдчейн може встановити власний спеціальний консенсусний механізм і правила для підвищення масштабованості та ефективності, зменшення навантаження на головну мережу та зниження транзакційних витрат, не впливаючи на мережу.

Зараз Ethereum використовує механізм консенсусу Proof of Stake (PoS). Однак сайдчейни мають гнучкість у виборі альтернативних консенсусних алгоритмів, які найкраще відповідають їхнім потребам. Зазвичай використовувані консенсусні алгоритми для бічних ланцюгів включають Доказ повноважень (PoA), Делегований доказ частки (DPoS), Доказ частки (PoS), Доказ роботи (PoW) або гібридні моделі.

Для підвищення швидкості генерації блоків і пропускної здатності бічних ланцюгів часто застосовуються різні механізми консенсусу. Параметри блоку бічних ланцюгів, такі як розмір блоку, час блоку, винагорода за блок і налаштування складності, часто встановлюються інакше, ніж у мережі Ethereum. Ці параметри мають значний вплив на продуктивність і економічні моделі блокчейну, а також можуть впливати на сумісність і баланс між різними блокчейн-мережами.

• Параметри блоку
  Основна мережа Ethereum зазвичай має консервативні налаштування параметрів блоку, наприклад менший час блокування та менший розмір блоку, щоб забезпечити децентралізацію та безпеку блокчейну. На відміну від цього, бічні ланцюги часто використовують швидший час блокування та більші розміри блоків, щоб досягти вищої пропускної здатності, швидкості транзакцій і нижчих витрат на транзакції.

Однак такий підхід може зашкодити децентралізації та безпеці сайдчейну. Швидкий час блокування та великі розміри блоків можуть ускладнити роботу повних вузлів, що призводить до того, що невелика кількість «супервузлів» відповідає за безпеку ланцюжка. У таких випадках підвищується ймовірність змови між вузлами перевірки або зловмисних атак на ланцюг.

• Сумісність з EVM
  Деякі сайдчейни розроблені для сумісності з EVM і можуть виконувати смарт-контракти, розгорнуті в мережі Ethereum. Вони можуть безпосередньо використовувати екосистему Ethereum та інструменти розробки, а також підтримувати смарт-контракти, написані на Solidity, а також на інших мовах смарт-контрактів EVM.

Для розробників, які прагнуть вийти за межі екосистеми Ethereum, бічні ланцюги служать ефективним рішенням для масштабування, яке може зменшити транзакційні витрати та забезпечити швидше виконання децентралізованих програм.

Однак використання бічних ланцюгів також тягне за собою певні ризики. Кожен сайдчейн відповідає за свою безпеку і не успадковує властивості безпеки Ethereum. Тому сайдчейни більш сприйнятливі до зловмисної поведінки чи інших атак.

• Передача активів
  Щоб стати сайдчейном до основної мережі Ethereum, блокчейн повинен мати можливість полегшувати передачу активів з і до основної мережі Ethereum. Це досягається за допомогою мосту блокчейн. Мости використовують смарт-контракти, розгорнуті в Ethereum Mainnet, і сайдчейн, щоб контролювати передачу коштів між ними, дозволяючи їм спілкуватися та обмінюватися даними один з одним.

При використанні моста активи фізично не передаються з одного блокчейну в інший. Замість цього використовується механізм карбування та спалювання жетонів. Активи, надіслані в смарт-контракт мосту, блокуються та отримуються ретрансляторами, відповідальними за перевірку транзакцій користувачів. Після проходження перевірок безпеки створюється квитанція, відома як «проста перевірка платежу» (SPV), і міжланцюгова транзакція пересилається в ланцюг призначення. На іншому кінці мосту карбуються еквівалентні жетони.

Цей метод транзакцій також відомий як «двостороння прив’язка», за допомогою якої можна легко передавати активи шляхом розміщення ставок і розблокування еквівалентних активів у різних ланцюжках за допомогою смарт-контрактів.

Джерело зображення: Web3 University

Переваги сайдчейнів

• Зменшення заторів на Ethereum
  Сайдчейни можуть зменшити навантаження на мережу Mainnet, покращуючи загальну пропускну здатність і ефективність системи блокчейнів.

• Підтримка різних механізмів консенсусу
  Сайдчейни можуть використовувати різні механізми консенсусу для надання налаштованих сервісних програм.

• Пропонуючи покращену конфіденційність
  Сайдчейни можуть використовувати більш просунуту технологію шифрування для захисту конфіденційності та безпеки транзакцій.

• Забезпечення кращої сумісності та компонування
  Бічні ланцюги можна масштабувати горизонтально та вертикально, створюючи екосистему з кількома ланцюжками, яка сприяє кращій сумісності між різними блокчейнами.

• Відкрийте більше можливостей для розширення програм
  Сайдчейни, сумісні з EVM, дозволяють dApps розширюватися до інших мереж блокчейну, сприяючи більшій спільноті користувачів.

Недоліки бічних ланцюгів

• Нижча безпека
  Безпека бічних ланцюгів залежить від механізму консенсусу та кількості та якості валідаторів. Якщо механізм консенсусу слабкий або валідатори не заслуговують на довіру, сайдчейн може бути вразливим до атак або збоїв, що призведе до втрати даних або підробки.

• Проблеми сумісності
  Сайдчейни та мережа Mainnet можуть використовувати різні структури блоків, мови смарт-контрактів, правила переходу між станами тощо. Це може призвести до помилок або збоїв у передачі активів або виконанні контрактів.

• Обмеження доступності
  На бічні ланцюги можуть впливати затримки в мережі, проблеми з автономним режимом вузла або перевантаження в міжланцюжкових мостах, що заважає користувачам надсилати або отримувати дані транзакцій вчасно.

• Ризики централізації
  Сайдчейни зазвичай працюють незалежно від основної мережі та мають власні механізми консенсусу та валідатори. Якщо більшість валідаторів зосереджено в кількох установах або окремих особах, надійність і безпека сайдчейну можуть бути скомпрометовані.

• Висока складність розробки
  Мережі Sidechain мають багато параметрів, які відрізняються від Mainnet, що вимагає розгляду сумісності, балансування навантаження, вузьких місць продуктивності та потенційних проблем, які можуть виникнути під час використання, що вимагає вищої технічної експертизи.

Провідні сайдчейн проекти

• Багатокутник
  Блокчейн Polygon є одним із популярних рішень для масштабування Ethereum, що використовує механізм консенсусу PoS для підвищення ефективності та масштабованості мереж блокчейну. Це досягається шляхом створення кількох паралельних ланцюжків, також відомих як дочірні ланцюжки, які підключені до основної мережі Ethereum і можуть налаштовувати свої механізми безпеки, управління та консенсусу.

Основні переваги Polygon включають зниження транзакційних витрат, підвищення швидкості транзакцій і підтримку широкого діапазону варіантів використання, зберігаючи при цьому сумісність і взаємодію з Ethereum. Крім того, Polygon — це відкрита платформа, де будь-який розробник може створювати та розгортати власні дочірні ланцюжки або паралельні ланцюжки.

Як сайдчейн Ethereum Polygon забезпечує швидкі, економічно ефективні та безпечні транзакції в ланцюжку, а його консенсусна модель масштабування з кількома ланцюжками забезпечує взаємодію та інтеграцію dApps у різних ланцюгах.

Нещодавно компанія Polygon досягла значного прогресу, зокрема представила Polygon zkEVM, рішення масштабованості для віртуальної машини Ethereum (EVM), що використовує докази з нульовим знанням (ZK). Він має еквівалентність EVM, безпеку та нижчу вартість завдяки пакетній обробці транзакцій. Крім того, у ньому використовується технологія Polygon Zero, яка на даний момент є найшвидшою у світі із захищеністю від ZK і забезпечує кращу остаточність, ніж інші рішення рівня 2, такі як оптимістичні зведення.

Polygon zkEVM має відкритий вихідний код і випустила публічну тестову мережу. Фірма венчурного капіталу Seven Seven Six також запустила ініціативу на суму 200 мільйонів доларів для підтримки розробки нових проектів з Polygon. Наразі Polygon став другим за величиною блокчейном GameFi із понад 130 000 активних геймерів щодня.

• шкала
  Блокчейн Skale — це проект, орієнтований на розвиток сайдчейну Ethereum. Він використовує механізм консенсусу PoS і унікальний підхід під назвою Elastic Sidechains для досягнення високої продуктивності при збереженні сумісності з блокчейном Ethereum. Skale забезпечує ефективну, безпечну та економічно ефективну інфраструктуру для dApps і смарт-контрактів.

З моменту запуску основної мережі в червні 2020 року Skale набув популярності серед розробників і користувачів, які шукають масштабовані та ефективні рішення для децентралізованих програм. Ключовою особливістю мережі Skale є використання еластичних бічних ланцюгів, які по суті є незалежними блокчейн-мережами, підключеними до основної мережі Ethereum. Розробники можуть створювати та налаштовувати ці сайдчейни відповідно до своїх потреб для підтримки різних dApps і смарт-контрактів.

Мережа Skale пропонує додаткові функції та переваги для розробників і користувачів. Наприклад, він підтримує кілька мов програмування та фреймворків, що робить його зручним для розробників створювати та розгортати свої dApps і смарт-контракти. Крім того, він забезпечує низькі комісії за транзакції та швидкий час транзакцій, пропонуючи економічно ефективне рішення для користувачів.

З точки зору токеноміки, мережа Skale використовує SKL як рідну криптовалюту із загальним запасом 4 мільярдів токенів. Значна частина пропозиції токенів виділяється на розвиток екосистеми та винагороду спільноти.

• Ланцюг гнозису
  Gnosis Chain, раніше відомий як xDai Chain, — це сайдчейн-проект Ethereum, який має на меті забезпечити масштабоване, безпечне та сумісне блокчейн-рішення для dApps. Gnosis Chain підтримує швидкість транзакцій до 1000 TPS (транзакцій за секунду) і використовує механізм консенсусу PoS і перевірку смарт-контракту для безпеки мережі. Крім того, Gnosis Chain сумісний з мережею Ethereum, що забезпечує взаємодію з екосистемою Ethereum.

Нещодавно Gnosis Chain досяг значного технологічного прогресу. По-перше, він представив нову версію з покращеними функціями, такими як більш висока швидкість транзакцій і підвищений захист. Крім того, Gnosis Chain співпрацює з Polygon, інтегруючи гаманець Gnosis Safe у мережу Polygon, щоб досягти швидшої швидкості транзакцій і нижчих комісій. Нарешті, Gnosis Chain співпрацює зі страховою компанією DeFi Nexus Mutual для надання страхових послуг для безпечного гаманця Gnosis.

Технологія xOmniBridge дозволяє передавати активи між Gnosis Chain та іншими мережами, такими як Ethereum і Binance Smart Chain. Це дозволяє користувачам передавати активи між різними мережами, не покладаючись на централізовані обміни. Наразі багато додатків Ethereum, таких як Chainlink і Aave, перейшли до Gnosis Chain, який має добре налагоджену екосистему, що включає протоколи DeFi, ігри та ринки NFT.

Висновок

У цьому уроці ми досліджували застосування технології сайдчейну для масштабування блокчейну Ethereum. Бокові ланцюги — це незалежні блокчейни, які працюють паралельно з Mainnet і взаємодіють з нею за допомогою спеціальних механізмів для обміну даними та передачі активів, забезпечуючи масштабованість і підтримку програм для Mainnet. Сайдчейни мають потенціал для підвищення швидкості транзакцій, зниження витрат і підтримки різноманітних сценаріїв застосування, надаючи більше інноваційних можливостей для децентралізованих програм. Однак вони все ще стикаються з певними обмеженнями та проблемами щодо безпеки та децентралізації.

Крім Polygon, Skale і Gnosis Chain, існують інші проекти, такі як Loom Network, Metis Andromeda і CrossBell, які активно розвивають сайдчейни. За допомогою цього уроку ви, можливо, отримали значне розуміння сайдчейнів. У наступному уроці ми вивчимо довгоочікувану технологію Rollups і глибше заглибимося в різноманітні рішення для масштабування Ethereum.

Основні моменти

• Ethereum стикається з проблемами масштабованості та потребує вирішення проблем швидкості транзакцій і вартості. Технологія Sidechain є одним із рішень.
• Бокові ланцюги — це незалежні блокчейни, які працюють паралельно з Mainnet і забезпечують обмін даними та передачу активів за допомогою спеціальних механізмів, досягаючи масштабованості та підтримки додатків для Mainnet.
• Переваги бічних ланцюгів включають зменшення перевантаженості в блокчейні Ethereum, підтримку різних механізмів консенсусу та параметрів блоку, забезпечення вищої конфіденційності, підтримку більшої сумісності та компонування, а також відкриття нових можливостей для програм.
• Недоліки бічних ланцюгів включають низький рівень безпеки, проблеми сумісності, обмеження доступності, ризики централізації та вищу складність розробки.
• Polygon, Skale і Gnosis Chain є добре відомими сайдчейн проектами.