Что такое гетерогенные блокчейны?

Блокчейны, появившиеся в самом начале создания криптовалютной индустрии, очень остро ощущают проблему ограниченного масштабирования, низкой пропускной способности и слабой взаимной интеграции с другими сетями.

Иногда существующая архитектура просто не дает шанса перейти на новый, более качественный уровень без разрушения изначальной концепции или миграции на другой алгоритм консенсуса (как это сделал Ethereum).

Блокчейн-решения появлялись на рынке волнами, поэтому будет уместно условно разделить их на несколько поколений. Каждое следующее поколение имеет свою специфику, решает определенные задачи, а также стремится учесть ошибки и недостатки своих предшественников. К сожалению, у блокчейнов первого поколения таких возможностей не было…

Это блокчейны таких криптовалют-старожилов, как Bitcoin, Litecoin, ZCash и т.д. Эти сети создавались под выпуск и обслуживание именно децентрализованных денег. Тогда стандарты были очень условными и каждая блокчейн-платформа решала поставленные задачи с помощью собственных методов и подходов, которые создавались фактически с нуля. Bitcoin направил все силы и ресурсы на сохранение децентрализации, а, например, ZCash сделал ставку на предложение функционала анонимных переводов. В дальнейшем, когда рынок постепенно начал вырастать из коротких штанишек, а криптостартапы-пионеры набили первые шишки, блокчейн-решения первого поколения стали выглядеть малофункциональными и ограниченными. Таким образом, на смену первому поколению пришло второе.

Следующее поколение блокчейн-платформ представлено Ethereum, Tezos, EOS и т.д. Они уже используют определенную запрограммированную логику для создания и управления своими децентрализованными данными и активами. Каждая из платформ стремится задействовать более свежие подходы и методы развития собственных экосистем. Но с возрастанием количества пользователей, активов и транзакций, блокчейн-решения второго поколения сталкиваются с теми же проблемами, которые унаследовали от первого: снижение производительности, критическое падение скорости транзакций, ухудшение эффективности и значительный рост комиссий в моменты пиковых нагрузок на сеть. Поэтому на смену второму поколению рано или поздно должны были прийти блокчейн-платформы третьего поколения, ориентированные на максимально эффективное решение всего спектра проблем, существующих и по сей день.

Представители этого поколения блокчейн-платформ – Cosmos, Polkadot и Avalanche имеют нестандартные топологии блокчейн-инфраструктуры. Эти платформы нацелены на горизонтальное масштабирование с асинхронной гетерогенной сетевой моделью, благодаря которой различные отдельные блокчейны сосуществуют в рамках единой экосистемы и могут взаимодействовать друг с другом.

Каждая платформа внедрила собственные подходы и механизмы для достижения безопасности и стабильности функционирования экосистемы блокчейнов и одновременного налаживания эффективного взаимодействия с другими экосистемами. Гетерогенные модели ориентированы на создание «интернета блокчейнов», в котором одновременно могут комфортно сосуществовать уже не сотни тысяч, а миллионы или даже десятки миллионов активных пользователей. Именно благодаря такому подходу становится возможной реализация концепции Web3, к которой стремятся многие проекты, но не имеют возможности технически и технологически отвечать всем ожиданиям пользователей.

Блокчейн-платформы Cosmos, Polkadot, Avalanche создали такие экосистемы, в которых специализированные блокчейны с разными виртуальными машинами (VM) при необходимости могут взаимодействовать с другими сетями. Новое поколение блокчейн-платформ предлагает «конструкторы» для создания собственных блокчейнов и позволяет значительно расширить возможности проектирования децентрализованных приложений (dApps) и эмиссии новых активов. Запуск проекта с собственным блокчейном вместо использования набора смарт-контрактов имеет три фундаментальных преимущества:

Автономное функционирование отдельной сети, благодаря изоляции от других сетей, гарантирует поддержание высоких показателей производительности, быстрое проведение транзакций, прогнозируемое время получения активов в кошельке, мгновенное формирование блоков и высокий уровень удовлетворения пользователей. Если возникает потребность совершить операции вне блокчейна, всегда есть возможность подключаться к другим сетям, когда это необходимо.

Размер комиссии в таких сетях, как BTC и Ethereum, никогда не может быть постоянным. Высокая активность отдельных проектов, масштабная распродажа активов майнерами или большое скопление транзакций в мемпуле во время пиковых нагрузок на сеть всегда влияют на размер комиссии в сторону увеличения. Наличие отдельного блокчейна позволяет установить низкий и предсказуемый уровень комиссий, который стимулирует активную транзакционность между пользователями и децентрализованными приложениями.

Отдельный блокчейн позволяет настроить свои правила и требования к владельцам нод, майнерам или валидаторам в соответствии с потребностями конкретной экосистемы. Эти правила могут гибко подстраиваться под требования определенных юрисдикций или территорий (США, ЕС и т.п.), устанавливать собственные критерии производительности и экологичности оборудования или требовать от пользователей прохождения определенных процедур (KYC) для получения статуса валидатора.

Cosmos позволяет создавать распределенную сеть из разных параллельных независимых чейнов с отдельными форматами валидации блоков и транзакций. Взаимодействие между этими чейнами достигается посредством Inter-Blockchain Communication протокола (IBC) и главного блокчейна экосистемы Cosmos Hub. Каждый чейн должен внедрить IBC для подключения к другим сетям. В настоящее время 30+ отдельных блокчейнов-проектов с поддержкой IBC работают над развитием 250+ dApps в таких направлениях как DeFi, создание смарт-контрактов с использованием EVM, социальные сети, конфиденциальные переводы и блокчейн-игры. Разрабатываются мосты к Ethereum, Bitcoin и другим экосистемам.

Polkadot создал собственную экосистему на основе «интернета блокчейнов», поддерживающую связь между материнской (Relay chain) и дочерними сетями — парачейнами (parachains). Взаимодействие между парачейнами достигается с помощью X-chain сообщений (XCM) и сети безопасности, унаследованной от материнской сети. В настоящее время в экосистему входят 10+ парачейнов, которые имеют многообразную специализацию и реализуют разные по формату проекты, пользуясь преимуществами инфраструктуры «интернета блокчейнов». Взаимодействие с другими экосистемами и обмен активов происходит посредством X-chain мостов.

Avalanche — это блокчейн-платформа нового поколения, позволяющая создавать децентрализованные приложения и мультифункциональные блокчейны. Сеть Avalanche состоит из трех отдельных чейнов: X-Chain для переводов, C-Chain для смарт-контрактов и P-Chain для стейкинга. Каждый чейн имеет свою узкопрофильную специализацию, что радикально отличается от подхода, использованного Bitcoin и Ethereum, когда все ноды заняты единой и неизменной функцией — валидацией всех транзакций сети. Такая сегрегация вычислительных задач обеспечивает более высокую пропускную способность Avalanche с надлежащим уровнем децентрализации. Построение экосистемы активно продолжается и сейчас — создаются новые чейны и подсети. Помимо взаимодействия с другими экосистемами, весомое место занимает X-chain мост Avalanche-Ethereum, который очень популярен и занимает топовые позиции среди 60+ всех мостов, когда-либо построенных с сетью Ethereum.

Гетерогенные сети Cosmos, Polkadot, Avalanche построили нестандартную инфраструктуру для создания глобальной X-chain сети, которая может демонстрировать значительно большую эффективность по сравнению с Bitcoin и Ethereum. Гетерогенные блокчейны являются юзер-френдли к Web3 и могут обслуживать гораздо больше пользователей, чем блокчейн-платформы предыдущих поколений, сохраняя при этом достаточный запас мощности даже при сверхвысоких показателях транзакционности.

Сосуществование и коллаборация таких архитектур играет важную роль в построении действительно децентрализованного «интернета блокчейнов», поскольку указанные проекты продемонстрировали кардинально разные подходы для достижения одной цели.