In den meisten Fällen setzen die unterschiedlichen Substrate einer Blockchain den Techniken, die den Ingenieuren zum Aufbau dieser neuartigen Systeme zur Verfügung stehen, Grenzen. Beispielsweise wird das Lightning Network durch die Nutzung der Zeit- und Hash-Sperrfunktion des Bitcoin-Skripts ermöglicht. Blockchains mit weniger Laufzeitbeschränkungen haben Zugriff auf mehrschichtige Protokolle, die auf fortschrittlichen Proof-Validierungs-Engines basieren, die Off-Chain-Funktionalität über die einfache Eigentumsübertragung hinaus ermöglichen (z. B. Optimistic und ZK-Rollups).
Es gibt jedoch mehrschichtige Protokolle, deren Aufbau nicht durch die auf der Blockchain verfügbaren Skriptsysteme eingeschränkt wird, sondern durch die kryptografischen Algorithmen, die die Gelder der Benutzer sichern.
Ein solches Protokoll, Statechains, wurde ursprünglich 2018 von Ruben Somsen vorgeschlagen. Die von ihm beschriebene Konstruktion ermöglicht die Übertragung privater Schlüssel außerhalb der Kette. Nach der Einzahlung eines Bitcoins in eine Statechain kann das Schlüsselmaterial sofort und ohne zusätzliche On-Chain-Gebühren zwischen Benutzern übertragen werden.
Dies scheint im Widerspruch zu unserem Verständnis der Funktionsweise von Blockchains zu stehen, da die globale Abwicklungsschicht genau zur Lösung dieses Problems konzipiert wurde. Mit etwas cooler Kryptografie und zusätzlichen Vertrauensannahmen ist die Schlüsselübertragung jedoch nicht nur möglich, sondern auch äußerst leistungsstark! Bevor wir uns mit einigen der spannenden Anwendungsfälle befassen, die Statechains ermöglichen, werfen wir einen Blick auf deren Funktionsweise.
Um Gelder in eine Statechain einzuzahlen, generiert ein Benutzer interaktiv eine Bitcoin-Adresse mit einer Statechain-Entität. Dieser kollaborative Schlüsselgenerierungsprozess erstellt einen Schlüssel, der zu gleichen Teilen zwischen der Statechain-Entität und dem Benutzer aufgeteilt wird. Ohne deren gegenseitige Mitwirkung können die Gelder nicht bewegt werden. Dem Benutzer wird außerdem eine zeitlich begrenzte Backup-Transaktion zur Verfügung gestellt, sodass er sein Geld abrufen kann, falls die Statechain-Entität nicht erreichbar ist.
Um diesen „Statecoin“ zu übertragen, wird ein interaktives Protokoll zwischen der Statechain-Entität, dem Sender und dem Empfänger initiiert. Keine Partei verfügt jemals über den vollständigen Schlüssel, und die Schlüssel werden bei jeder Übertragung kryptografisch aktualisiert (optimiert). Bei jeder Überweisung wird für den Empfänger eine neue Sicherungstransaktion generiert. Wie genau dies in der Mercury-Statechain-Implementierung funktioniert, werden wir gleich näher beleuchten, da es sich deutlich von Reubens ursprünglichem Vorschlag unterscheidet.
Was das Sicherheitsmodell betrifft, kann man sich eine Statechain als eine Mischung aus dem Lightning Network und einer föderierten Sidechain (z. B. Liquid) vorstellen. Im Lightning Network interagieren zwei Parteien außerhalb der Kette, indem sie vorsignierte Transaktionen weitergeben. Die Sicherheit hängt davon ab, dass beide Parteien die Kette auf schlechtes Verhalten überwachen (böswillige oder versehentliche Übertragung alter vorsignierter Transaktionen). In einer föderierten Sidechain übergibt der Benutzer die Verwahrung der Bitcoin an eine oder mehrere Entitäten im Austausch für Zugriff auf die Sidechain. Sicherheit hängt von einer ehrlichen Föderation ab.
In einer Statechain wird jede Sicherungstransaktion vorsigniert und außerhalb der Kette übertragen. Dies ähnelt dem Lightning Network, da der aktuelle Schlüsselinhaber das Netzwerk auf die Übertragung dieser alten Backup-Transaktionen überwachen muss. Es gibt auch eine Statechain-Entität, die einen Teil des Schlüssels enthält. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Statechain-Einheit allein die Gelder nicht stehlen kann. Um Gelder zu stehlen, müssten sie entweder mit einem alten Statecoin-Inhaber zusammenarbeiten oder zuvor Inhaber dieser Statecoin gewesen sein.
Auf höchster Ebene hat sich unser Verständnis von Statechains im Laufe der Zeit weiterentwickelt. Die erste und derzeit einzige Implementierung, Mercury, ist aus zwei Gründen von Reubens Vorschlag abgewichen: Sie wurde vor der Aktivierung von taproot-schnorr erstellt und das Bitcoin-Protokoll-Upgrade ANYPREVOUT wurde noch nicht zur Aktivierung vorgeschlagen.
Als Ersatz für Schnorr-Signaturen nutzt die Mercury-Implementierung eine 2-aus-2-Mehrparteien-Berechnungs-ECDSA-Bibliothek. Wenn ANYPREVOUT aktiv wäre, würde jede neue Backup-Transaktion ihre Sequenznummer aktualisieren, was es neuen Backup-Transaktionsinhabern ermöglichen würde, alle alten Backup-Transaktionen zu überschreiben, die böswillig oder versehentlich gesendet werden. Da diese Funktion nicht verfügbar ist, nutzt Mercury die Zeitsperrfunktion von Bitcoin in dekrementierender Weise: Jede neue Sicherungstransaktion hat eine neuere Zeitsperre als die vorherige. Dies verschafft dem aktuellen Schlüsselinhaber einen zeitlich erzwungenen Vorteil im Rennen um die Bestätigung seiner Backup-Transaktion für den Fall, dass alte Backup-Transaktionen gesendet werden.
Statechain verwendet
Nachdem wir nun herausgefunden haben, wie eine Statechain funktioniert, wollen wir verstehen, für welche nützlichen Funktionen sie als Plattform dient. Zu beachten ist die Hauptbeschränkung, die einem reinen Statecoin auferlegt wird: Bei der Übertragung muss der gesamte Output übertragen werden. Sie können es nicht in kleinere Werte aufteilen, ohne zusätzlich zum Statecoin zusätzliche Protokolle hinzuzufügen.
Ein Anwendungsfall, der sich gut für diese Einschränkung eignet, ist die Entwicklung von Datenschutzprotokollen. Beim Erstellen eines Datenschutzprotokolls möchten Sie die Kosten für die Anonymität des Benutzers senken und den Prozess so reibungslos wie möglich gestalten. Das beliebteste On-Chain-Datenschutzprotokoll, Coinjoin, erfordert im Allgemeinen, dass Benutzer interaktiv eine große Transaktion mit gleichwertigen Ausgaben erstellen. Mit jeder neuen Runde eines Coinjoin ist eine zusätzliche On-Chain-Transaktion mit Gebühren und Bestätigungsverzögerungen erforderlich.
Im Kontext einer Statechain können Sie sich ein Coinswap-Protokoll vorstellen, das es Benutzern gleichwertiger Ausgaben ermöglicht, ihre privaten Schlüssel sofort und ohne zusätzliche Gebühren mit anderen Benutzern in der Statechain auszutauschen. Genau das ist es Mercury Geldbörse soll es tun. Dies ist das erste und leistungsstärkste nicht verwahrte Datenschutzprotokoll im Bitcoin-Netzwerk, das auf der zweiten Ebene arbeitet. Sie zahlen eine Gebühr und können so viele Coinswaps durchführen, wie Sie möchten. Eine sehr aufregende Aussicht für Datenschutzbegeisterte.
Der Nutzen von Merkur geht über die Privatsphäre hinaus. Es ist auch ein hervorragendes Tool für die Abwicklung von Geldern zwischen Finanzinstituten, Depotbanken und anderen Unternehmen, die untereinander sofort Werte austauschen möchten. Dies wird zusammen mit Coinswaps sofort funktionieren, wenn Mercury Wallet im Mainnet bereitgestellt wird. Auf diese Weise sind Statechains eine Alternative zu Netzwerken wie Liquid, die eine schnelle und private Abwicklung ermöglichen, aber über ein aufwändigeres Sicherheitsmodell verfügen.
Mit Blick auf die Zukunft werden sich aus den Entwicklungs-Statechains weitere spannende Anwendungsfälle ergeben. Ein solcher Anwendungsfall, der durch die vollständige Ausgabeübertragung gut bedient wird, sind Asset-Protokolle. Nicht fungible Vermögenswerte im Bitcoin-Netzwerk sind in Layer-XNUMX-Umgebungen wie dem Lightning Network stark eingeschränkt, gerade weil sie nicht fungibel sind: Die Liquidität dieser Token reicht nicht aus, um sie erfolgreich weiterzuleiten. Für die nicht fungiblen Vermögenswerte, die in der Kette vorhanden sind, ermöglicht die Umwandlung in Staatsmünzen, dass sie sofort und ohne zusätzliche Gebühr außerhalb der Kette übertragen werden können.
Für Benutzer, die verschiedene Arten von Finanzinstrumenten nutzen, sind Statechains praktisch. Nehmen Sie zum Beispiel eine On-Chain-Wette zwischen zwei Benutzern auf den Preis von Bitcoin, die möglicherweise als diskreter Protokollvertrag aufgebaut ist. Wenn eine der Parteien den Vertrag erneuern wollte (sich gegen eine neue Gegenpartei austauschen wollte), müsste eine Reihe von Interaktionen in der Kette stattfinden. Wenn die Wette stattdessen in einer Statechain stattfinden würde, könnte der gesamte Vertrag ohne zusätzliche Gebühren oder Bestätigungsverzögerungen außerhalb der Chain aktualisiert werden.
Da eine Statechain auf der Ebene des Kryptosystems einer Blockchain existiert, ist es möglich, weitere Systeme darüber zu schichten. Sie können eine Statechain nicht nur innerhalb einer Sidechain verwenden, sondern auch das Lightning Network darüber schichten. Es gibt einige Ansätze, dies zu erreichen, und die meisten werden durch die Existenz von ANYPREVOUT stark verbessert, aber die Möglichkeit ihrer Existenz ist äußerst aufregend.
Es gibt zwei Hauptvorteile, wenn das Lightning-Netzwerk über eine Statechain gelegt wird: Der erste ist die sofortige Übertragung des Besitzes eines Lightning-Kanals zwischen den Parteien, wodurch Benutzer in das Lightning-Netzwerk integriert werden können, ohne zuvor über einen Kanal zu verfügen. und das zweite ist die Möglichkeit, einen Lightning-Kanal an einer beliebigen Stelle im Netzwerkdiagramm bereitzustellen, ohne dass ein Kanal geschlossen und dann wieder geöffnet werden muss.
Bei Statechains gibt es so viel zu hoffen. Mercury hat den Weg zu ihrer Existenz geebnet und ich hoffe auf eine weitere Entwicklung in der breiteren Gemeinschaft, während andere beginnen, ihr Potenzial zu erkennen. Sie können über die Entwicklung von Merkur auf dem Laufenden bleiben, indem Sie deren Arbeit verfolgen GitHub.
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Gastbeitrag von Nicholas Gregory von CommerceBlock
Die öffentliche Blockchain-basierte Infrastruktur von CommerceBlock ermöglicht die Verteilung, den Austausch und die Speicherung von tokenisierten Vermögenswerten und Wertpapieren. Wir haben ein Open-Source-Ökosystem geschaffen, das Sidechains zusammen mit einem Portfolio optionaler Sicherheitsdienste verwendet, um die Unveränderlichkeit und Sicherheit öffentlicher Blockchains mit der Flexibilität zugelassener Blockchains zu kombinieren.
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