Ves čas se rojevajo novi blockchaini. Bitcoin je bil leta osamljen blockchain, zdaj pa jih je na stotine. Težava je v tem, da če želite uporabiti funkcije, ponujene v drugem blockchainu, morate kupiti žetone za ta drugi blockchain.

A vse to se lahko kmalu spremeni. Ena razvijajoča se tehnologija, imenovana sidechains, obljublja, da bo olajšala premikanje žetonov po verigah blokov in posledično odprla vrata svetu možnosti, vključno z gradnjo mostov do zapuščenih finančnih sistemov bank..

Oktobra 2017 Aggelos Kiayias, profesor na univerzi v Edinburghu in glavni znanstvenik v raziskovalnem in razvojnem podjetju blockchain IOHK; Andrew Miller, profesor na Univerzi v Illinoisu v Urbana-Champaign; in Dionysis Zindros, raziskovalec na Atenski univerzi, sta objavila članek „Neinteraktivni dokazi o dokazilu o delu«(NiPoPoW), ki je v sestavljanko stranskih verig uvedel kritičen del, ki je manjkal tri leta. To je zgodba o tem, kako so prišli tja.

Najprej, kaj točno je stranska veriga?

Isti kovanec, drugačen blokchain

Stranska veriga je tehnologija, ki vam omogoča, da svoje žetone premaknete iz enega bloka v drugega, jih uporabite na drugem bloku in jih nato pozneje premaknete nazaj, brez potrebe po tretji osebi.

V preteklosti je bil nadrejeni blockchain običajno Bitcoin, vendar je lahko nadrejena veriga kateri koli blockchain. Tudi ko se žeton premakne v drugo verigo blokov, mora ohraniti enako vrednost. Z drugimi besedami, bitcoin na stranski verigi Ethereum bi ostal bitcoin.

Največja prednost stranskih verig je, da bi uporabnikom omogočili dostop do številnih novih storitev. Na primer, lahko Bitcoin premaknete v drugo verigo blokov, da izkoristite funkcije zasebnosti, hitrejše hitrosti transakcij in pametne pogodbe.

Sidechains imajo tudi druge namene. Stranska veriga bi lahko ponudila varnejši način za nadgradnjo protokola ali pa bi lahko služila kot vrsta varnostnega požarnega zidu, tako da v primeru katastrofalne katastrofe na stranski verigi glavna veriga ostane nespremenjena. “Gre za neke vrste omejeno odgovornost,” je dejal Zindros video razlaga, kako tehnologija deluje.

Nazadnje, če bi morale banke ustvariti lastna zasebna omrežja verig blokov, bi stranske verige lahko omogočile komunikacijo s temi omrežji in uporabnikom omogočile izdajo in sledenje delnic, obveznic in drugih sredstev..

Zgodnji pogovori

Zgodnji dialog o stranskih verigah se je prvič pojavil v klepetalnicah Bitcoin okoli leta 2012, ko so razvijalci Bitcoin Core razmišljali o načinih za varno nadgradnjo protokola Bitcoin.

Ena ideja je bila za “enosmerni klin”, kjer bi lahko uporabniki premaknili bitcoin v ločeno verigo blokov, da bi preizkusili novo stranko; ko pa teh sredstev ni bilo mogoče premakniti nazaj v glavno verigo.

“Na to sem mislil kot na orodje programskega inženiringa, ki bi ga lahko uporabili za obsežne spremembe,” je v pogovoru z revijo za Blockstream dejal Adam Back, zdaj izvršni direktor podjetja Blockstream za razvoj verig blokov. Bitcoin Magazine. “Lahko bi rekli, da bomo naredili novo različico [Bitcoina] in mislimo, da bo pripravljena čez eno leto, medtem pa se lahko predčasno odločite in jo preizkusite.”

Po navedbah Back je nekje v naslednjem letu na kanalu Bitcoin IRC razvijalec Bitcoin Core Greg Maxwell predlagal idejo za “dvosmerni klin”, kjer bi lahko vrednost prenesli v alternativno verigo in nato pozneje nazaj v Bitcoin. točka.

Dvosmerni klin je obravnaval še eno vse večjo zaskrbljenost v tistem času. Alternativni kovanci, kot sta Litecoin in Namecoin, so postajali vse bolj priljubljeni. Strah je bil, da bi ti “altcoini” zmanjšali vrednost bitcoina. Razvijalci Bitcoin Core so imeli smisel, da Bitcoin ohranijo kot vrsto rezervne valute in nove funkcije prenesejo na stranske verige. Na ta način “če bi želeli uporabiti drugo funkcijo, vam ne bi bilo treba kupiti špekulativnega premoženja,” je dejal Back.

Da bi koncept stranskih verig uresničil, je Back skupaj z Maxwellom in nekaj drugimi razvijalci Bitcoin Core leta 2014 ustanovil Blockstream. Oktobra istega leta je skupina objavila “Omogočanje Blockchain inovacij z vezanim Sidechains, «članek, ki na visoki ravni opisuje stranske verige. Miller nastopa kot soavtor tudi pri tem prispevku.

Kako delujejo Sidechains

Pomemben sestavni del stranskih verig je dokaz o poenostavljenem preverjanju plačil (SPV), ki kaže, da so bili žetoni zaklenjeni v eni verigi, tako da lahko potrjevalniki varno odklenejo enakovredno vrednost v alternativni verigi. Če želite delati za stranske verige, mora biti dokaz SPV dovolj majhen, da se prilega eni transakciji z coinbase, transakcijo, ki rudarja nagradi z novimi kovanci. (Ne gre zamenjati s podjetjem Coinbase.)

Ko so raziskovalci Blockstream objavili svoj članek, so vedeli, da potrebujejo stisnjen dokaz SPV, da lahko stranske verige delujejo, vendar še niso razvili kriptografije za tem. Tako so orisali splošne ideje na visoki ravni.

Članek Blockstream opisuje dve vrsti dvosmernih klinov: simetrični dvosmerni klin, kjer sta obe verigi neodvisni od lastnega rudarjenja; in asimetrični dvosmerni klin, kjer so rudarji bočnih verig popolni potrjevalci nadrejene verige.

V simetričnem dvosmernem klinčku uporabnik pošlje svoje bitcoine na poseben naslov. S tem zaklenete sredstva na verigi Bitcoin. Ta izhod ostane zaklenjen za natečajno obdobje, morda šest blokov (eno uro), da se potrdi, da je bila transakcija opravljena, nato pa se ustvari dokaz SPV za pošiljanje v stransko verigo.

Takrat se na stranski verigi prikaže ustrezna transakcija z dokazilom SPV, s katero se preveri, ali je bil denar blokiran na verigi Bitcoin, nato pa se na stranski verigi odklenejo kovanci z enako vrednostjo računa..

Kovanci se porabijo in zamenjajo lastnika ter se kasneje pošljejo nazaj v glavno verigo. Ko se kovanci vrnejo v glavno verigo, se postopek ponovi. Pošljejo se v zaklenjen izhod na stranski verigi, mine čakalna doba in ustvari se dokaz SPV, ki se pošlje nazaj v glavno verigo blokov, da odklene kovance v glavni verigi.

V asimetričnem dvosmernem kljuku je postopek nekoliko drugačen. Za prenos iz nadrejene verige v stransko verigo ni potreben dokaz SPV, ker se tudi potrjevalniki na stranski verigi zavedajo stanja nadrejene verige. Ko se kovanci vrnejo v nadrejeno verigo, je še vedno potreben dokaz SPV.

Poiščite kompaktni dokaz

V stranski verigi mora kompaktni dokaz SPV vsebovati stisnjeno različico vseh glav blokov v verigi, kjer so sredstva zaklenjena iz geneznega bloka skozi tekmovalno obdobje, pa tudi podatke o transakcijah in nekatere druge podatke. Na ta način lahko dokaz SPV predstavljamo tudi kot “dokaz o delu” za določen izhod.

Navdih za kompaktni SPV dokaz prihaja iz strukture, podobne povezanemu seznamu, imenovane “preskoči seznam”Razvila pred 25 leti. Pri uporabi te strukture za kompaktni dokaz SPV je bil trik najti način, kako preskočiti glave blokov, hkrati pa ohraniti visoko raven varnosti, tako da nasprotnik ne bi mogel ponarediti dokaza.

Pri reševanju težave je Blockstream Millerju, ki je že nekaj let razmišljal o kompaktnih SPV-jih, pokazal zgodnji osnutek papirja s stranskimi verigami..

Avgusta 2012 je v prispevku na forumu BitcoinTalk z naslovom »Avtocesta High-Value-Hash,”Miller je opisal idejo za“ seznam preskoka merkle ”, ki bi ga odjemalec Bitcoin light lahko uporabil za hitro določitev najdaljše verige in začetek uporabe. V tem prispevku je pomen podatkovne strukture opisal kot “popolnoma osupljiv”.

Ko je Miller prebral osnutek Blockstream, je v kompaktnem SPV dokazu, opisanem v prispevku, opazil ranljivost. Sledile so razprave, ki pa “niso mogle najti načina za rešitev tega problema, ne da bi ogrozile učinkovitost,” je dejal Miller.

Nitrialni prispevki Millerja k prispevku Blockstream so končali kot nekaj odstavkov v Dodatku B, ki opisujejo izzive pri ustvarjanju kompaktnega dokaza SPV.

Moral bi biti “mogoč močno stisniti seznam naslovov, hkrati pa še vedno dokazovati enako količino dela,” piše v oddelku, a “optimizacija teh kompromisov in formalizacija varnostnih jamstev za ta članek in tema tekočega dela ne spadata v področje uporabe. “

To tekoče delo je ostalo zataknjeno tri leta.

Naredite ga neinteraktivnega

V tem nadaljnjem času so se raziskovalci na IOHK začeli resneje zanimati za stranske verige. Oblikovali so se načrti za Cardano, novo verigo verig, za katero je bila sklenjena pogodba za gradnjo IOHK.

Cardano bi sestavljal dva sloja: poravnalni sloj, ki se je začel septembra 2017, kjer bi se hranila ponudba denarja, in sloj pametne pogodbe. Ti dve plasti bi bili dve verigi blokov z omogočenimi stranskimi verigami. Na ta način lahko poravnava ostane preprosta in varna pred napadi, ki bi se lahko zgodili na ravni pametne pogodbe. Če pa naj bi IOHK dosegel, da je Cardano deloval, kot je bilo predvideno, je moral rešiti stranske verige.

Februarja 2016 so Kiayias, takrat profesor na Univerzi v Atenah, in dva njegova študenta, Nikolaos Lamprou in Aikaterini-Panagiota Stouka, izpustili “Dokazi o dokazih o delu s sublinearno kompleksnostjo”(PoPoW).

Prispevek je bil prvi, ki je uradno obravnaval kompaktni dokaz SPV. Samo dokaz, opisan v prispevku, je bil interaktiven; medtem ko je za delo s stranskimi verigami moral biti neinteraktiven.

V interaktivnem dokazu preizkujevalec in preveritelj začneta pogovor naprej in nazaj, kar pomeni, da bi lahko bilo več sporočil. Nasprotno pa bi bil neinteraktivni dokaz preprost, kratek niz besedila, ki bi se lepo prilegal eni transakciji na verigi blokov.

Prispevek PoPoW je bil predstavljen na BITCOIN’16, delavnica, povezana s konferenco Mednarodne zveze za finančno kriptografijo (IFCA) o finančni kriptografiji in varnosti podatkov. Miller, ki je bil na konferenci, se je obrnil na Kiayiasa in delil idejo, da protokol postane interaktiven.

Bilo je “lepo opazovanje,” je povedal Kiayias Bitcoin Magazine, vendar zagotavljanje varnosti dokazov “sploh ni bilo očitno” in bi zahtevalo veliko dela.

Na konferenci je bil tudi Zindros, ki je pravkar začel doktorirati pri Kiayiasu in je potreboval temo za svojo nalogo. Kiayias se je zdel primeren, “zato smo pritisnili na nas tri in prilagodili protokol PoPoW in njegov dokaz varnosti neinteraktivni nastavitvi,” je dejal Kiayias.

Oktobra 2016 je Kiayias uradno se je pridružil IOHK, in leto kasneje so Kiayias, Miller in Zindros izdali “Neinteraktivni dokazi o dokazovanju dela”, ki je pet let po tem, ko so na forumih o bitcoinih prvič govorili o stranskih verigah, predstavil kompaktni dokaz SPV..

»Če bi bila interaktivna, ne vem, ali bi delovala; z neinteraktivnim dokazom je res gladko, «je povedal Zindros Bitcoin Magazine.

Še veliko dela

Tudi pri NiPoPoW stranske verige še vedno niso popolnoma določene. Ostaja več vprašanj, med drugim tudi, kako majhni so dokazi? Koliko časa potrebuje, ko je transakcija zaklenjena v eni verigi, preden jo lahko porabimo za drugo? In ali bo mogoče žeton iz bočne verige premakniti neposredno v drugo stransko verigo?

“Veliko teorije je treba še določiti,” je v pogovoru dejal izvršni direktor IOHK Charles Hoskinson Bitcoin Magazine.

Medtem ko je NiPoPoW zasnovan tako, da deluje za verifikacijske verige blokov, nekateri verjamejo, da če bodo verige blokov v svojem velikem obsegu zavzele svoje mesto na svetu, prihodnost temelji na protokolih o dokazilih, kot so Ouroboros, Algorand Sneguljčica, ki obljubljajo, da bodo energetsko učinkovitejši od Bitcoinov.

Če bo Cardano, ki temelji na Ouroborosu, deloval v skladu z načrtom, morajo raziskovalci IOHK še vedno odkriti neinteraktivni dokaz o dokazovanju (NiPoPoS).

Hoskinson je samozavesten. “To lahko vsekakor storimo,” je dejal. »Vsekakor imamo NiPoPoS. Vprašanje je, koliko megabajtov ali kilobajtov bo? Ali ga lahko znižamo na 100 KB? To je res vprašanje. “