Що таке гетерогенні блокчейни?

Блокчейни, що з’явились на початку створення криптовалютної індустрії, дуже гостро відчувають проблему обмеженого масштабування, низької пропускної здатності та слабкої взаємної інтеграції з іншими мережами. 

Іноді існуюча архітектура просто не дає шансу перейти на новий, більш якісний рівень без руйнування початкової концепції або міграції на інший алгоритм консенсусу (як це зробив Ethereum). 

Блокчейн-рішення з’являлись на ринку хвилями, тому їх доцільно умовно поділити на кілька поколінь. Кожне наступне покоління має свою специфіку, вирішує певне коло задач та прагне врахувати помилки та недоліки своїх попередників. На жаль у блокчейнів першого покоління таких можливостей не було…

Це блокчейни таких криптовалют-старожилів, як Bitcoin, Litecoin, ZCash тощо. Ці мережі створювались під випуск та обслуговування саме децентралізованих грошей. Тоді стандарти були дуже умовними і кожна блокчейн-платформа вирішувала свої задачі за допомогою власних методів та підходів, що створювалися фактично з нуля. Bitcoin усі сили та ресурси кинув на збереження децентралізації, а, наприклад, ZCash зробив ставку на пропозицію функціонала анонімних переказів. Згодом, після того, як ринок поступово почав виростати з коротких штанців, а криптостартапи-піонери набили перші ґулі, блокчейн-рішення першого покоління почали виглядати малофункціональними та обмеженими. Отже на зміну першому поколінню прийшло друге.

Наступне покоління блокчейн-платформ представлено Ethereum, Tezos, EOS тощо. Вони вже використовують певну запрограмовану логіку для створення та управління своїми децентралізованими даними та активами. Кожна з платформ прагне задіяти більш свіжі підходи та методи у розбудові власних екосистем. Але, зі зростанням кількості користувачів, активів та транзакцій, блокчейн-рішення другого покоління зіштовхуються з тими самим проблемами, які успадкували від першого: зниження продуктивності, критичне падіння швидкості транзакцій, зниження ефективності та значне зростання комісій в моменти пікових навантажень на мережу. Тому на зміну другому поколінню рано чи пізно повинні були прийти блокчейн-платформи третього покоління, орієнтовані на максимально ефективне вирішення усього спектру донині існуючих проблем.

Представники цього покоління блокчейн-платформ – Cosmos, Polkadot та Avalanche мають нестандартні топології блокчейн-інфраструктури. Ці платформи націлені на горизонтальне масштабування з асинхронною гетерогенною мережевою моделлю, завдяки якій різні окремі блокчейни співіснують у рамках єдиної екосистеми та мають змогу взаємодіяти один з одним. 

Кожна платформа впровадила власні підходи та механізми щодо досягнення безпеки та стабільності функціонування екосистеми блокчейнів та одночасного налагодження ефективної взаємодії з іншими екосистемами. Гетерогенні моделі націлені на створення «інтернету блокчейнів», в якому одночасно мають змогу комфортно співіснувати вже не сотні тисяч, а мільйони чи навіть десятки мільйонів активних користувачів. Саме завдяки такому підходу стає можливою реалізація концепції Web3, до якої прагнуть багато проєктів, але не мають можливості технічно та технологічно відповідати усім очікуванням користувачів.

Блокчейн-платформи Cosmos, Polkadot, Avalanche створили такі екосистеми, у яких спеціалізовані блокчейни з різними віртуальними машинами (VM) за необхідності мають змогу взаємодіяти з іншими  мережами. Нове покоління блокчейн-платформ пропонує «конструктори» для створення власних блокчейнів та надає змогу значно розширити можливості при проєктуванні децентралізованих додатків (dApps) та емісії нових активів. Запуск проєкту з власним блокчейном замість використання набору смарт-контрактів має три фундаментальні переваги:

Автономне функціонування окремої мережі завдяки ізоляції від інших мереж гарантує підтримку високих показників продуктивності, швидке проведення транзакцій, прогнозований час отримання активів у гаманці, миттєве формування блоків та високий рівень задоволення користувачів. Якщо виникає потреба здійснити операції за межами блокчейну, завжди є змога підключатися до інших мереж, коли це необхідно.

Розмір комісії у таких мережах, як BTC та Ethereum ніколи не може бути сталим.  Висока активність окремих проєктів, масштабні розпродажі активів майнерами чи велике скупчення транзакцій в мемпулі під час пікових навантажень на мережу завжди впливають на розмір комісії у сторону збільшення. Наявність окремого блокчейну дає змогу встановити низький та передбачуваний рівень комісій, що стимулює здійснювати активну транзакційність між користувачами та децентралізованими додатками.

Окремий блокчейн дає змогу налаштувати свої правила та вимоги до власників нод, майнерів чи валідаторів, відповідно до потреб конкретної екосистеми. Ці правила мають змогу гнучко підлаштовуватись під вимоги певних юрисдикцій чи територій (США, ЄС тощо), встановлювати власні критерії щодо продуктивності чи екологічності обладнання або вимагати від користувачів проходження певних процедур (KYC) для отримання статусу валідатора.

Cosmos дозволяє створювати розподілену мережу з різних паралельних незалежних чейнів з окремими форматами валідації блоків та транзакцій. Взаємодія між цими чейнами досягається за допомогою Inter-Blockchain Communication протоколу (IBC) та головного блокчейну екосистеми Cosmos Hub. Кожен чейн має впровадити IBC, щоб під’єднатися до інших мереж. Наразі 30+ окремих блокчейнів-проєктів із підтримкою IBC працюють над розвитком 250+ dApps в таких напрямках як DeFi, створення смарт-контрактів з використанням EVM, соціальні мережі, конфіденційні перекази та блокчейн-ігри. Розробляються мости до Ethereum, Bitcoin та інших екосистем.

Polkadot створив власну екосистему на основі «інтернету блокчейнів», що підтримує зв’язок між материнською (Relay chain) та дочірніми мережами — парачейнами (parachains). Взаємодія між парачейнами досягається за допомогою X-chain повідомлень (XCM) та успадкованої від материнської мережі безпеки. Наразі в екосистему входять 10+ парачейнів, що мають багатоманітну спеціалізацію та реалізують різні за форматом проєкти, користуючись перевагами інфраструктури «інтернету блокчейнів». Взаємодія з іншими екосистемами та обмін активів відбувається за допомогою X-chain мостів.

Avalanche — це блокчейн-платформа нового покоління, що надає змогу створювати децентралізовані додатки та мультифункціональні блокчейни. Мережа Avalanche складається з трьох окремих чейнів: X-Chain для переказів, C-Chain для смарт-контрактів та P-Chain для стейкінга. Кожен чейн має свою вузькопрофільну спеціалізацію, чим радикально відрізняється від підходу, використаного Bitcoin та Ethereum, коли всі ноди зайняті єдиною й незмінною функцією — валідацією усіх транзакцій мережі. Така сегрегація обчислювальних завдань забезпечує більш високу пропускну здатність Avalanche, з належним рівнем децентралізації. Побудова екосистеми активно триває і наразі  створюються нові чейни та підмережі. Окрім взаємодії з іншими екосистемами вагоме місце займає X-chain міст Avalanche-Ethereum, що є дуже популярним та займає топові позиції серед 60+ усіх мостів, побудованих коли-небудь з мережею Ethereum.

Гетерогенні мережі Cosmos, Polkadot, Avalanche побудували нестандартну інфраструктуру для створення глобальної X-chain мережі, що спроможна демонструвати значно більшу ефективність у порівнянні з Bitcoin та Ethereum. Гетерогенні блокчейни є юзер-френдлі до Web3 та мають змогу обслуговувати набагато більше користувачів, ніж блокчейн-платформи попередніх поколінь, зберігаючи при цьому достатній запас міцності навіть за умов надвисоких показників транзакційності.

Співіснування та колаборація таких архітектур грає вагому роль у побудові дійсно децентралізованого «інтернету блокчейнів», оскільки зазначені проєкти продемонстрували кардинально різні підходи для досягнення однієї мети.