Cosmosの発売と、Ethereumエコシステムへの潜在的な脅威について、最近ブロックチェーンの相互運用性について多くの話がありました。 この作品は ディープダイブ の専門性について コスモスとポルカドットだけでなく、これらのプロトコルを技術レベルで理解するために必要な前提知識も提供します(理解に役立つ写真付き)。
まず、知っておくことが重要です なぜ相互運用性 問題。 既存のインターネットでは、API(アプリケーション固有のインターフェイス)を介して多数のデータセットにアクセスして変更できます。 ただし、ブロックチェーンでは、データはそれが存在するチェーンによってサイロ化されます。 では、相互運用性があるとはどういう意味ですか?
- 信頼せずに転送 異なるチェーン間の資産
- クロスチェーンスマートコントラクト 互いに相互作用できる
- 専用チェーン 他のブロックチェーンで使用できる
特定の相互運用性アプローチの詳細に入る前に、いくつかの概要を説明して、 分散システムの基本 後で概念を理解できるようにするためです。 ブロックチェーンは単に マシンのセット 世界中で、データのコレクションがどのように見えるべきかについて合意に達しています。
分散システムは、その名前が示すように、コンピュータのグループです 一緒に働く 非常に達成する 特定の目標。 この目標の例としては、世界中の同じコンテンツを多くの人々に提供することが考えられます(Twitterニュースフィードを最新に保つなど)。 この目標を達成するには、次の問題を克服する必要があります。
- タイミング。 各コンピューター/システムは、独自のペースと時間で同じタスクを実行します。
- 購入。 時計が一定時間後に「ドリフト」を開始するので、何が起こったのか、いつ時間をかけて解決するのかは依然として非常に困難です。 各システムには、何がいつ発生したかについて独自の説明があるため、注文は複雑な課題になります。
- 不良解析。 システム間の調整は、システムのクラッシュ、他のシステムへのメッセージの受信/送信が正しくない、または悪意を持って行動することを選択したために失敗する可能性があります(ビザンチン)
人間と同様に、ほとんどの問題を解決する方法は、優れたコミュニケーションを通じてです。 ただし、コンピュータでは、通信できるため、これはもう少し複雑です 非同期的に or 同期して.
どういう意味ですか?
- 同期 =各システムには、通信するために割り当てられた一定の時間があり、交代します。 人間のための実際の会話と考えてください。
- 非同期 =各システムはいつでも通信でき、いつ話すかについての想定はありません。 人間にとってのSlackと考えてください。
結局のところ、結局のところ、ブロックチェーンには 安全性 (同じ出力に関する合意)および 活気 (チェーンは成長し、機能し続けます)。 チェーンに安全性があるが活気がない場合は、 ブロックの作成を停止する。 活気はあるが安全がない場合は 多くのフォークを作り出す そして、あなたがルール(例えばビットコインで最長のチェーン)を持たない限り、あなたは正しいブロックチェーンがどれであるかわかりません!
実用的なビザンチンフォールトトレランスは、によって開発された実装です バーバラ・リスコフ & ミゲル·カストロ CosmosやPolkadotのようなProof of Stakeチェーンは、PBFTから着想を得たデザインの要素を持っているので、それが何であり、どのように機能するかを概説する価値があります。
- パーティは、これらのトランザクションのブロックを形成できるようになるまで、多数のトランザクションをリッスンします。 このパーティーを 提供、 彼ら以来 提案する ブロック。
- ブロックが提案されると、誰もがに参加します 事前投票 彼らが同じブロックを聞いたことを確認します。 ブロックは正しくない/悪意のある可能性があるが、投票前の段階では有効であることに注意することが重要です。 同じ データ/ブロック。
- 参加者の⅔以上が同じブロックを受け取ったことに同意すると、彼らは 事前コミット ステップ。 次に、事前コミット投票が行われ、これが 有効な ブロックし、悪意のあるものは何も起こっていません。
- 参加者の⅔以上が、ブロックが本当に有効で正しいと投票した場合、成功することができます コミット このブロックをブロックチェーンに。
- ブロックチェーンの高さが増加し、手順1〜5が繰り返されます。
上記で学んだことから、次の手順により、 注文 ブロックの数がわかっている場合(コミットが発生するとブロックチェーンの高さが増加するため)、各コンピューターは独自の結論に到達するまでに時間がかかり、その結果を通知することができます(タイミング)と処理することができます 失敗 (ブロックを提案する悪意のあるノードまたは投票できないノード)。
ジェモォンとイーサンブックマンによって2016年に設立され、育ったコスモスを入力してください 約 17億円分+ ATOMのICOで。 コスモス ハブ それは 自分のブロックチェーン 他のゾーン(ブロックチェーン)に接続し、異なるゾーン間の通信を可能にします。 Bitcoin、Ethereum、ZCash、またはアプリケーション固有のブロックチェーンなどの作業証明ブロックチェーンは、ブロックチェーン間通信フレームワークを介してブリッジゾーンに接続する必要があります。
Cosmos Hubはアーキテクチャの詳細を理解するために、 テンダーミント これは、2014年にJae Kwonによって作成されたコンセンサスアルゴリズム(PBFTに触発された)です。これは、各投票段階(事前投票と事前コミット)には、次の段階に進む前に全員が投票するための一定の時間があります。ステージ。 ブロックが完成した後、戻ることはできません。 これは、トランザクションがブロック内に入るとすぐに完了するので、モバイルとモノのインターネットの即時支払いが可能であることを意味します。 以来 確認なし これは「高速ファイナリティ」を持つと呼ばれます。
ユーザーが保持するATOMを使用して、 バリデーターになる システム内または 委任する 代わりにバリデーターへのATOM。 コスモスのブロックチェーンは 100バリデータ まずは、将来的にはガバナンスパラメーターを介して制限を増やす予定です。 ネットワークに適切な権限を持っている人だけが、ネットワークのセキュリティに参加できます。
このすべてを理論的ではないものにするために、変換するための一連のステップの概要を説明します ETHからBTC。 —みんなのお気に入りの例。
- A 信頼できる仲介ゾーン イーサリアム用に作成され、イーサリアムブリッジゾーンからコスモスハブへのメッセージのリレーを担当するバリデーターのセットがあります。
- イーサリアムとビットコインの両方が確率的であるため(現在のチェーンが正しくない可能性があります)、バリデーターは wait 一定数の 確認 トランザクションが実際に通過したことを確認します。
- バリデーターがトランザクションが最終的なものであることが確認されると、それらはゾーンからCosmos Hubへのトランザクションを開始し、実際にEtherを受信しました。 その後、ハブは 作ります の形 包まれたコスモスエーテル それが保持すること。 他のすべてのCosmosゾーンは、システムに新しいWrapped Cosmos Etherがあることを認識します。
- 為替レートが事前に決定されていると仮定すると、ラップされたコスモスエーテルは 交換した ラップされたコスモスビットコイン用。 このラップされたコスモスビットコインは 送信 信頼できる中間ビットコインゾーンに送信され、実際のビットコインチェーンの指定されたアドレスに送信されます。
このモデルで知っておくべきいくつかの仮定/事柄があります:
- Cosmos Hubは、ラップされたCosmosアセットのバランスが正しく増減されるようにする必要があります。 これは潜在的な欠点ですが、Cosmosチームは、誰でも自分のハブを作成できるようにシステムを設計しました。 基本的に、Cosmosは、さまざまなグループによって実行されるハブとゾーンのネットワークになります。
- 各ゾーンは、送受信されるアセットに関する正しいメッセージをリレーしていることを信頼する必要があります。 送信者は、バリデーターセットがメッセージを正しく中継し、資産を盗まないことを信頼する必要もあります。
Polkadotは、イーサリアムの共同創設者で元CTOであり、Web3 Foundationの会長であるGavin Woodによって設立されました。 Polkadotは145年後半に2017億XNUMX万以上を調達し、クラウドセール中に自国通貨のDOTを売りました。 Cosmosがハブとゾーンのオープンネットワークに似ている場合、Polkadotは単一の「リレーチェーン」であり、「パラチェーン」(略して 並列化可能なチェーン)、それに参加します。
Polkadotが革新を目指すXNUMXつの重要な側面は次のとおりです。
- 各パラチェーンゲイン プールされたセキュリティ リレーチェーンのバリデータセットから。 チェーンがパラチェーンになってPolkadotネットワークに接続すると、Polkadotネットワーク全体と同じレベルのセキュリティで保護されます。 Cosmosでは、新しいチェーンごとに独自のバリデーターセットが必要で、独自のセキュリティをブートストラップする必要があります。
- パラチェーンは、以下を使用して他のパラチェーンと相互作用できます トラストフィーのチェーン間通信。 チェーン間で通信したいユーザーは、メッセージを送信するすべてのチェーンを信頼する必要はありませんが、Polkadotネットワーク全体の単一のセキュリティを信頼する必要があります。 繰り返しますが、これは、ユーザーがソースチェーン、ルーティングチェーン、および宛先チェーンを個別のバリデーターセットごとに信頼する必要があるCosmosの動作とは異なります。
Polkadotの合意メカニズムは、次のXNUMXつのコンポーネントで構成されています。 おじいちゃん & ベイブ。 GRANDPAは、Ghostフォーク選択ルール(EthereumのCasperなど)の背後にあるいくつかのアイデアを利用したファイナリティガジェットであり、BABEは、Cardanoのウロボロスに似たブロック生成メカニズムです。 ファイナリティガジェットの導入により、チェーンの一部を「ファイナライズ」し、元に戻すことはできません。 ファイナリティガジェットをブロックの作成から分離すると、遅いファイナリティガジェットを、チェーン内の新しいブロックの生成とは異なるプロセスで機能させることができます。 つまり、PBFTにバインドされたCosmos Tendermintアルゴリズムとは異なり、ブロックの実際の生成はスケーリングできます。
Polkadotエコシステムには、次の関係者がいます。
- 丁合 —パラチェーン用のブロックを作成し、検証のために情報をバリデーターに渡します。
- 指名者 —検証メカニズムに資本を割り当て、ステーキングメカニズムに参加します。
- バリデーター —リレーチェーンの新しいブロックを実際にシールする責任があるため、高い結合要件が必要です。 それらの重要な役割は次のとおりです。
- 新しいブロックを作成します。
- GRANDPAへの参加を通じてリレーチェーンを完成させます。
- 発生したトランザクションが正しく、クロスチェーンメッセージが処理されていることを確認することにより、パラチェーンブロックを検証します。
- 漁師 —ネットワークの他のノードを監視することにより、悪意のある俳優のために「釣りに行く」バウンティハンター。
Polkadotについて考える良い方法は、ブリッジを介して通信したい他のチェーンに接続する相互接続されたシステムとしてです。 すべてのパラチェーンとリレーチェーンは XNUMXつは、統一されたシステムです。 パラチェーンはカスタムロジックを組み込むことができ、メッセージを受信して他のチェーンにポストする際に、独自の状態遷移を処理します。 パラチェーンができるようになります 他のパラチェーンと通信する すべてをハブ経由でルーティングする必要があるCosmosとは異なり、お互いを聞くことによって。
Polkadotのアーキテクチャーは、それが作成したコア設計の前提に対してエレガントです。 これはパラチェーンという事実から始まります 情報を受動的に読む 他のパラチェーンにメッセージを送信するブリッジ契約に依存するのではなく、ブリッジ契約から。 各パラチェーンは扱われます 何ら変わりありません 他のパラチェーンに。 これは、Polkadotのチェーン間通信フレームワークが本当に信頼できないことを意味しています。 さらに、バリデーターは 再割り当て 間隔を置いてランダムに別のパラチェーンに。
より関連性の高い例を考えてみましょう。通貨をあるパラチェーンから別のパラチェーンに変換したい場合、どのように機能しますか? ETHをBTCに変換する一般的な例を見てみましょう。
丁合 なぜなら、イーサリアムパラチェーンはブロックヘッダーをそのパラチェーンのバリデーターに渡すからです。 の バリデーター 次に、Ethereum Bridgeスマートコントラクトで関連するトランザクションに署名して発行し、認識および通信できる形式で発行します。 パラチェーン ゾーン。 送信されたETHはすべてPolkadot検証セットによって保持され、無効なトランザクションの担保としてDOTも提供されます。 Ethereumパラチェーンは、ビットコインパラチェーンと通信し、ビットコインパラチェーンは、特定のパラチェーンを管理するバリデーターセットを介して、指定されたアドレスにBTCを解放します。 設計の決定はまだ確定されていませんが、クロスチェーンコミュニケーションに関する考え方は、信頼できないということです。
注意すべきことのXNUMXつは、Polkadotのパラチェーンメカニズムが無許可のオンチェーンオークションを介してパラチェーンスロットを割り当てることです。 これらのオークションでは、パラチェーンをPolkadotネットワークに接続したままにするために、DOTをしばらくロックする必要があります。 パラチェーンに重大なバグが含まれているか、悪意のある目的を果たしている緊急の状況では、ガバナンスが介入して状況を修正できます。 Polkadotは、暗号ネットワークを管理する最良の方法であると信じているため、チェーン上のガバナンスメカニズムによって管理されます。
ギャビン・ウッドがこの記事で述べたように、「アップグレードを発行するための実行可能なメカニズムの提供を含む、オンチェーンガバナンスを導入しないブロックチェーンは、最終的に有毒なポピュリズムによって彼ら自身を毒殺すると信じています。 「オフチェーンプロセス」、「オンチェーンシグナリング」、「大まかなコンセンサス」が、チェーンのエコシステムの真の利害関係者がチェーンを効果的に管理し、長期的な成功へと導くのに十分な手段を提供するとは思いません。 また、ガバナンスを改良することは本質的に不可能だと私は信じています。」
相互運用性の主要な問題の多くは高レベルで解決されているようですが、実行はまだかなり遅れています。 Cosmosは2019年XNUMX月に発売されましたが、Cosmos Hubを稼働させているだけです。 彼らの次のステップは、 ブロックチェーン間通信 フレームワークが機能します。 Polkadotが起動するように設定されています 2019の終わり リレーチェーンのみが稼働しています。
全体として、コスモスとポルカドットの両方がローンチすることに非常に興奮しています。 興味深いのは、開発者の採用と各チェーンの政治的闘争、およびそれらの展開です。 アプリケーション固有のチェーンは、現時点で基本的なインフラストラクチャが完成しているだけでなく、開発者が考える必要があるため、現時点ではパイプドリームです。 リソースと人 接続し、十分なセキュリティを確保するには、背後にいる必要があります。
それは関連するトレードオフになるでしょうか? 言うのが難しい。 多分 イーサリアムのオフチェーンガバナンス それは、ロードマップの実行が遅いにもかかわらず、非常に安全なチェーンを保証する真の無許可のイノベーションを可能にするため、それが繁栄することを可能にするまさにそのことです。
この議論の反対側は、すべての暗号化ネットワークがイーサリアムなどの別のチェーンでセキュリティをブートストラップし、既存のコミュニティを通じてセキュリティを保証できるようになると、独自のチェーンに卒業するということです。 良い例は メーカーDAO、彼らは彼ら自身のチェーンを作成し、ポルカドットのパラチェーンの一部となるのに十分な政治的支持を得るために十分なリソースを持っているでしょう。 何らかの理由でパラチェーンの一部となるのに十分なバッキングが得られない場合、ブリッジゾーンを コスモス 独自のセキュリティをブートストラップします。 Polkadotは ブリッジスロット プールされたセキュリティを提供することはできませんが、それでもメッセージを渡すチェーンの場合。
これらは、チェーンをゼロサムゲームとみなすのではなく、コミュニティとして私たちが尋ねる必要がある、微妙なニュアンスのある質問だと思います。 私は、これらすべてが私たちにつながるところに個人的に興奮しており、この作品に関するあなたのフィードバックを受け入れます。 Twitterで私に連絡してください ゆうたろう.
Gavin Wood(Web3 Foundation)、Logan Saether(Web3 Foundation)、Billy Rennekamp(Cosmos)、Chjango Unchained(Cosmos)の記事の技術的正確性の確保に貢献してくれたことに感謝します。
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