💬 Паучьи цепи: второй уровень доказательства ставки

Паучьи цепи: второй уровень доказательства ставки

Это продолжение моей предыдущей серии статей, в которой обсуждаются различные существующие предложения по сайдчейнам. Эти статьи можно найти здесь: Spacechains, Варианты использования Spacechain, Softchains, Drivechains, Federated Chains и компромиссы сайдчейнов.

Недавно компания Botanix Labs предложила совершенно новую конструкцию боковой цепи, называемую «паукообразными цепями», с целью переноса виртуальной машины Ethereum на платформу, привязанную к сети Биткойн. Архитектура довольно сильно отличается от большинства предыдущих предложений по конкретным проектам. Во-первых, он не вовлекает майнеров напрямую в консенсус и не использует слитный майнинг в какой-либо из его вариантов. Во-вторых, он использует мультиподписные и эскроу-облигации для создания системы доказательства доли второго уровня поверх Биткойна. В-третьих, для развертывания не требуется никаких изменений в Биткойне.

Первое, что нужно прояснить, это то, что с технической точки зрения паучья цепь на самом деле не является боковой цепью. Любой сайдчейн, развернутый с использованием спайдерчейнов, будет располагаться «над» спайдерчейном, который находится над базовым слоем основной цепи. Блоки сайдчейна будут создаваться независимо участниками (называемыми в статье оркестраторами) в консенсусной системе. Паучья цепь, а не настоящая боковая цепь, представляет собой своего рода дополнительный слой, облегчающий хранение средств пользователей и облигаций стейкеров в основной цепи. Думайте об этом как о середине сэндвича между сайдчейном и основной цепью.

Вариант «Доказательство доли»

Чтобы лучше понять, как работает система, давайте рассмотрим, как цепочка Botanix EVM взаимодействует со слоем Spiderchain. Одним из первых способов использования системы блокчейна Биткойн, помимо фактического хранения средств, поддерживающих токены боковой цепи, является выбор конструктора блока. Цепочки Proof-of-Stake требуют процесса выбора, в ходе которого стейкер фактически объединяет блоки из транзакций в мемпуле. При доказательстве работы все майнеры делают это независимо, и тому, кому повезет и найдет действительный хеш заголовка блока, его блок будет принят в блокчейн. Поскольку вся суть доказательства доли состоит в том, чтобы покончить с энергоемкой рандомизацией тех, кто выбирает следующий блок, этим системам требуется другое решение. Они используют проверяемую случайную функцию (VRF), функцию, которая позволяет всем участникам убедиться, что результат действительно случайен, а не предвзят или детерминирован. Паучьи цепи используют хэши блоков биткойнов для получения поддающейся проверке случайности.

Как и другие системы доказательства доли, Botanix делит блокчейн на отдельные разделы, называемые «эпохами», которые периодически завершаются и выбирается новый конструктор блоков. В начале эпохи хэш основного блока берется и применяется в качестве источника случайности для всех участников, чтобы выбрать новый конструктор блока. После шести блоков, чтобы учесть возможность реорганизации, сеть переходит к новому конструктору блоков для этой эпохи. Теперь здесь описывается, как система доказательства доли обрабатывает создание блоков в сайдчейне и достижение консенсуса о том, чья очередь, пора перейти к тому, как все это взаимодействует с паучьей цепью (и что именно представляет собой паучья цепь).

Паучья цепь

Помимо периодического использования для выбора конструктора блока, сайдчейн также использует VRF для выбора случайного подмножества стейкеров для создания адреса с мультиподписью для внесения в сайдчейн каждого отдельного блока Биткойн. Правильно, случайный набор участников для мультиподписи привязки. В отличие от федеративной боковой цепи, которая хранит средства по адресам, состоящим из всего набора членов федерации, паучьи цепи разбивают каждый депозит (или изменение от транзакций, привязанных к боковой цепи) на уникальный адрес в зависимости от блока основной цепи, который он подтверждает, в составе которого он состоит. случайного подмножества множества стейкеров. Т.е. Если на любой заданной высоте блока делают ставки 50 человек, 10 случайным образом выбираются в качестве держателей ключей для любых депозитов, происходящих в следующем блоке. Интуитивно это может показаться довольно сумасшедшим, но для этого есть несколько веских логических причин.

Он отделяет риск средств от злоумышленников. Большинство людей думают о краже, но даже потеря работоспособности может стать катастрофой для подобных систем. Подумайте о федеративном сайдчейне: вам не нужно злонамеренное большинство, чтобы вызвать массовую проблему, достаточно злонамеренного меньшинства. Если федерация требует порога в 2/3 для перемещения монет, то всего 1/3 + 1 член достаточно, чтобы эти монеты были заморожены (именно поэтому Liquid имеет путь аварийного восстановления с задержкой по времени с удерживаемыми ключами Blockstream, чтобы предотвратить постоянную потерю монет). в этой ситуации). Строго говоря, вам даже не нужны никакие злоумышленники, просто потеря ключа может создать эту проблему. Разбивая депозиты на изолированные подмножества ключей со случайными членами, вы смягчаете (а не решаете) подобные проблемы. Если ключи были утеряны или злоумышленник смог получить достаточный процент ставок в системе, чтобы остановить или украсть, он статистически никогда не будет иметь доступа ко всем средствам в паучьей цепочке. Каждый блок имеет совершенно независимые шансы на создание депозитного адреса, контролируемого злонамеренным большинством (или предполагаемого злонамеренным меньшинством), и если эти условия будут выполнены, только средства, внесенные или переведенные посредством изменений после снятия средств в этом конкретном блоке, будут подвергаться риску. вместо всех средств сайдчейна.

Есть еще одно интересное свойство безопасности, связанное с тем, как осуществляется вывод средств. Любой механизм привязки боковой цепи, который не объединяет все депозиты в один скользящий UTXO, вызывает вопрос о том, какие UTXO использовать для вывода средств. В конструкции спайдерчейна используется принцип «первым пришел – первым обслужен» (FIFO), что означает, что любой вывод средств из сайдчейна будет обрабатываться с использованием самых последних депонированных UTXO. Подумайте об этом в контексте того, что злоумышленники присоединяются к группе стейкеров с целью украсть средства из паучьей цепи. Все деньги, которые были депонированы до того, как эти злоумышленники стали большинством, находятся в полной безопасности и защищены от них до тех пор, пока любые требования к выводу средств не начнут требовать расходования этих средств и перевода изменений на новые адреса. Теперь, даже после того, как они станут большинством стейкеров, они будут иметь доступ только к фондам, где они случайным образом окажутся большинством ключевых участников в протоколе создания адреса депозита. Таким образом, даже после того, как они вошли и, так сказать, взяли на себя управление, у них не будет полного доступа ко всем средствам, внесенным после этого, из-за создания адреса депозита с использованием VRF.

Эта цепочка случайно созданных мультиподписей представляет собой «пауковую цепочку» — механизм привязки, используемый для блокировки и разблокировки монет в боковой цепи и из нее.

Стейкинг облигаций

Последняя часть любой системы доказательства доли — это облигации, и она довольно проста. Если от стейкеров не требуется ничего предоставлять в качестве залога в обмен на участие в механизме консенсуса, то с них нельзя ничего взять в качестве наказания за злонамеренное поведение. Это достигается, как вы уже догадались, с помощью паучьей цепи. Точно так же, как для пользователей генерируются адреса депозитов, в каждом блоке генерируется новый адрес депозита для людей, которые хотят сделать ставку в боковой цепи, чтобы внести облигацию в мультиподпись, состоящую из случайного набора существующих стейкеров. Как только эта связь подтверждена, новый участник признается участником и включается в общий набор, из которого выбираются новые конструкторы блоков и участники адреса депозита.

На этом этапе, если стейкер не отвечает и не остается в сети или совершает злонамеренное поведение, он может быть оштрафован путем сокращения и, при необходимости, в конечном итоге исключен из набора стейкеров, сокращая всю стейкинг-связь. Приятная вещь в том, как это делается, заключается в том, что политика сокращения, то есть сумма штрафов за конкретные действия или проступки, не является программной или социальной, это и то, и другое. Слэшинг происходит программно на базовом уровне основной цепи, но инициируется социально держателями ключей стейкинговой облигации. Это означает, что существует вероятность того, что все будет немного беспорядочно, но есть возможность гибко настраивать все до равновесия, которое поддерживает функционирование вещей таким образом, чтобы это было выгодно заинтересованным сторонам и пользователям.

Склеиваем все вместе

Возьмите идею «доказательства доли» как механизма консенсуса базового уровня и на данный момент отбросьте эту идею. Это не то, что есть, и проблемы, которые необходимо решить, чтобы включить доказательство доли в качестве системы второго уровня вместо отдельного базового уровня, не одни и те же. Доказательство доли — это, по сути, федерация, но к которой каждый может присоединиться, и его невозможно остановить, и с механизмом наказания участников за злонамеренные действия. В качестве базового слоя, который создает всевозможные экзистенциальные проблемы, такие как объективность рубящего наказания. Доказательство доли в качестве второго уровня не имеет такой проблемы, когда облигации для разрезания находятся в основной цепочке и регулируются доказательством работы.

Проблема с доказательством доли в качестве второго уровня заключается в том, как гарантировать, что новых членов нельзя будет исключить из «федерации». Если все средства хранятся у нынешних участников, большинство (или злонамеренное меньшинство в размере 1/3 + 1) может предотвратить перевод любых средств в мультиподпись с включением новых участников. Им можно было запретить присоединиться. То, как депозиты и стейкинговые облигации используют паутину цепочки и доказуемо случайно генерируемые мультиподписи, состоящие из подгрупп «федерации», элегантно решает проблему, связанную с возможностью нынешних членов исключать новых участников. Все, что управляет участниками адреса и новыми участниками, доказуемо проверяемо и обеспечивается консенсусом второго уровня с информацией, доступной для просмотра в основной цепочке, регулируемой доказательством работы. Как только кто-то размещает залог, он становится частью набора, который выбирается для хранения депозитов и других залоговых облигаций. Это все есть и проверяемо.

Он также создает некоторые интересные свойства безопасности и динамику в зависимости от того, как он работает. В федеративной боковой цепи мгновенные средства были преобразованы в мультиподписи, состоящие из достаточного количества вредоносных объектов, и все средства боковой цепи были скомпрометированы. С помощью паучьей цепи проникновение нового злонамеренного большинства можно почти полностью предотвратить, если его быстро распознать. Простое прекращение новых депозитов до тех пор, пока сокращение не сможет отсеять достаточное количество злонамеренных участников, может ограничить сумму средств, находящихся под угрозой, статистической частью новых депозитов, которые оказались на адресах, которые они контролируют, с тех пор, как они стали большинством. Они не смогут сократить какие-либо старые стейкинг-облигации, существовавшие до их входа, но уже существующие участники смогут статистически сократить часть своих облигаций.

В целом, это очень интересное предложение, которое предлагает интересные решения проблем «модернизации» федераций до системы «доказательство доли»: возможность присоединиться к кому угодно, механизмы защиты от злоумышленников и стимул к участию, поскольку заинтересованные стороны может разделить комиссию за транзакцию. Кикер? Почему вас это должно волновать? Для его включения вообще не требуется никакого форка, так что это произойдет.