Federated Sidechain-urile sunt implementarea originală a Sidechain-urilor actualizabile a Bitcoin

Acesta este un editorial de opinie al lui Shinobi, un educator autodidact în spațiul Bitcoin și gazdă de podcast Bitcoin orientată spre tehnologie.

Lanțuri laterale federate sunt în prezent singurul tip implementat de sidechain Bitcoin (cea mai recentă lucrare aici). Ideea de a folosi un sistem federal de consens și peg a fost de fapt un apendice în original sidechains whitepaper. Nu a existat un design concret pentru nici un tip de peg bidirecțional care implică mineri, așa că un peg federat a fost descris ca o modalitate de a implementa acum un sidechain și de a face upgrade la un peg verificat în două sensuri folosind dovezi simple de verificare a plății (SPV) similare cu ce lanțuri moi faceți, atunci când ceva a fost proiectat în mod concret, care era sigur și desfășurat. S-a subliniat, de asemenea, că în ceea ce privește stimulentele, pentru sistemele foarte mici, ar putea fi periculos să se folosească o cheie bazată pe mineri, deoarece ar putea fura de la un grup foarte mic de oameni fără prea mult consens să facă ceva în acest sens din sistemul mai larg Bitcoin. . Federațiile ar putea fi utile pentru sisteme mai mici în care grupul de utilizatori nu este suficient de mare pentru a descuraja minerii să fure monede.

Ideea generală este de a avea în mod eficient un blockchain în care un grup selectat de părți de încredere păstrează bitcoin fixat în sistem folosind multisig și să producă blocurile pe sidechain, semnându-le cu chei criptografice în loc să utilizeze dovada de lucru. Întregul model de securitate se bazează pe a avea un set decent mare de participanți diferiți în grup, sau federație, care sunt foarte distribuiti geografic și sunt cunoscuți public.

Federațiile folosesc un prag de membri atât pentru custodia bitcoin pe mainchain, cât și pentru blocksigning, adică un multisig 5 din 7. Acest lucru se face în loc de a cere tuturor celor șapte membri să semneze pentru a echilibra cele două riscuri majore ale unui astfel de sistem: furt versus pierdere. Federația împreună poate fura toate fondurile blocate într-un sidechain federat dacă aleg să coopereze împreună pentru a face acest lucru; Acesta este motivul pentru care întregul model de securitate se bazează pe mulți actori diferiți în multe jurisdicții juridice diferite. Vrei să fie extrem de dificil și puțin probabil ca multe guverne diferite să coopereze pentru a forța o federație să facă ceva rău intenționat, așa că vrei un număr mare de oameni necesari pentru a semna lucrurile. Pe de altă parte, dacă solicitați tuturor celor șapte membri să semneze totul, atunci tot ce este nevoie este ca un singur membru să piardă accesul la cheile lor pentru a duce la pierderea permanentă a tuturor fondurilor din sidechain. Prin urmare, este necesară semnarea majorității membrilor, dar nu a tuturor. Acest lucru lasă o anumită marjă de eroare pentru pierderea cheii, în același timp fiind necesar ca un număr mare de membri să fie constrânși sau să conspire pentru a duce la furtul de fonduri.

Acest lucru face ca modelul de securitate al sistemului să fie bidirecțional în ceea ce privește pragurile de securitate. După cum sa menționat anterior, pentru ca fondurile să fie furate în mod activ, cinci din cei șapte participanți în această situație ipotetică trebuie să se complice sau să fie forțați să se complice pentru a fura fondurile sidechain. Cu toate acestea, doar trei dintre cei șapte participanți trebuie să piardă, să distrugă sau să fie forțați să-și dezactiveze cheile pentru a lăsa fondurile sidechain-ului înghețate și nu pot fi mutate - posibil permanent. Pragurile sunt un act de echilibru între aceste două riscuri.

Ambele trebuie să fie simultan suficient de mari pentru a face improbabil să apară ambele cazuri cele mai grave.

Pe lângă aceste proprietăți de bază, există un grad mare de libertate în ceea ce privește modul în care ați putea implementa un sidechain federat, atât în ​​ceea ce privește modul de proiectare a sidechain-ului în sine, cât și modul de gestionare a cheilor pentru semnarea blocurilor și cheile de custodie peg.

Lichid

Liquid a fost primul sidechain federal implementat pe Bitcoin, conceput pentru tranzacții private între burse pentru tranzacționare și emiterea de alte active, cum ar fi stablecoins sau jetoane de capital. Baza sa de cod este construită aproape în întregime pe cea a Bitcoin în sine. Una dintre caracteristicile de bază ale rețelei Liquid a fost implementarea Tranzacții confidențiale, o caracteristică care folosește dovezi criptografice pentru a ascunde sumele trimise în tranzacții, dar oferă totuși o garanție în anumite ipoteze că nu sunt cheltuiți bani care nu există. Implementat și lichid Active confidențiale, o extensie a Tranzacțiilor confidențiale. Activele confidențiale ascunde ce token este cheltuit în plus față de sumă.

Aceste două caracteristici combinate oferă o soluție puternică la unul dintre marile deficiențe posibile cu un sidechain federat: cenzura. O majoritate de prag (în federația noastră ipotetică de 5 din 7 de mai sus) ar putea fi de acord cu toții să cenzureze anumite tranzacții sau UTXO-uri dacă toți au motive, cum ar fi activitate ilegală suspectată sau confirmată. Într-un astfel de caz, ei ar avea chiar un stimulent rațional să facă acest lucru, să nu ofere guvernelor un motiv să se îndrepte după întregul sistem. Tranzacțiile/Activele confidențiale pot oferi un nivel suficient de înalt de confidențialitate încât, chiar dacă o federație are motive să cenzureze anumite tipuri de tranzacții, ar fi foarte dificil să le aleagă pentru a face acest lucru.

O tranzacție peg-in pe Liquid este un proces relativ simplu în doi pași. Un utilizator care dorește să se conecteze preia adresa multisig a federației și apoi „ajustează” fiecare cheie publică implicată în ea folosind plată la contract cu o adresă Liquid pe care o controlează, pentru a crea noi chei publice. Membrii federației pot obține cheile private corespunzătoare odată ce învață adresa Liquid utilizată. Până când aceste informații nu sunt dezvăluite, nimeni, nici măcar federația, nu știe că o tranzacție la această adresă modificată este un lichid peg-in. Apoi utilizatorul transmite tranzacția pe mainchain și așteaptă 100 de confirmări. Odată ce confirmările s-au acumulat, utilizatorul poate trimite o tranzacție în rețeaua Liquid pentru a-și trimite monedele. Această tranzacție folosește o intrare specială care conține adresa Liquid cu care au modificat cheile federației, o semnătură care dovedește că o controlează și o dovadă Merkle care arată că tranzacția mainchain peg-in are cel puțin 100 de confirmări.

Procesul de peg-out este mult mai simplu. Un utilizator construiește o tranzacție care arde bitcoin pe Liquid folosind OP_RETURN, conține o adresă către care să o trimită pe mainchain și o dovadă specială de zero cunoștințe de la unul dintre membrii federației (care este ascunsă). Când membrii federației văd o astfel de tranzacție cu o dovadă validă de membru, ei vor semna o retragere pe mainchain. Dovada este implementată pentru a preveni retragerile frauduloase sau nevalide și permite oricărui membru al federației care furnizează dovada să impună înscrierea în lista albă sau restricțiile privind excluderile. Oricine poate conecta liber bitcoin în rețeaua Liquid, dar este necesară o relație cu un membru al federației.

În ceea ce privește gestionarea cheilor și securitatea manipulării, Blockstream a dezvoltat module de securitate hardware (HSM) pentru a gestiona cheile și a efectua operațiuni de semnare. Aceste dispozitive securizează cheile utilizate pentru semnarea blocurilor și pentru conectare/ieșiri, menținându-le în siguranță împotriva manipulării sau extragerii cheilor. Pentru a oferi unele mijloace de recuperare în cazul în care dispozitivele eșuate își pierd cheile, dar și pentru a proteja împotriva extragerii cheilor în scopuri rău intenționate, copiile de siguranță ale fiecărei chei de membru sunt menținute criptate astfel încât să solicite atât acel membru, cât și Blockstream să coopereze pentru decriptați cheia pentru încărcare într-un nou HSM. Niciuna dintre părți nu poate decripta backupul pe cont propriu. O ultimă linie de apărare împotriva pierderii cheilor sunt cheile de retragere de urgență. Fiecare adresă la care federația mătură monedele peg-in are două căi de cheltuieli: pragul necesar al federației și după aproximativ o lună de timp (deși durata ar putea fi schimbată) pragul necesar pentru cheile de urgență. Acesta este un al doilea set de chei care poate fi întreținut de federație, de o altă parte sau de o combinație a acestora pentru a se asigura că monedele pot fi recuperate dacă se pierd prea multe chei de federație. Federația mută în mod regulat monedele de pe mainchain în custodia lor înainte de expirarea timpului de blocare, așa că atâta timp cât federația nu a eșuat, această cale de urgență nu va fi niciodată cheltuibilă. În prezent, Blockstream menține cheile de recuperare care sunt distribuite geografic.

În cele din urmă, există o funcționalitate numită „Federații dinamice”. Acest lucru permite unei mari majorități a federației să actualizeze calitatea de membru, adăugând sau eliminând membri. Acest lucru se realizează printr-o actualizare software a software-ului de semnare după ce se decide ce membri noi să adauge sau cei existenți pe care să îi elimine și apoi o perioadă de semnalizare de o lună. Dacă, timp de o lună, patru cincimi din blocurile semnalate pentru federație se schimbă, rețeaua se „bifurcă” pentru a recunoaște noua federație ca semnatari de bloc. Apoi, rețeaua începe să folosească noi adrese de conectare cu noua federație, dar le recunoaște în continuare pe cele vechi timp de o lună suplimentară pentru a se asigura că nicio asociere nu este invalidată în timpul schimbării federației. De asemenea, nu este permisă eliminarea atât de mulți membri ai federației încât să nu mai rămână suficienți pentru a semna pentru retrageri de la adresele vechi. Toate aceste aspecte ale actualizărilor federației fac parte din regulile de consens și sunt impuse/validate de HSM.

Portaltoi (RSK)

Rootstock este un sidechain federat cu multe diferențe de design față de Liquid. În primul rând, este în esență o clonă copy-paste a Ethereum în ceea ce privește funcționalitatea. Suportă pe deplin Solidity, limbajul de scripting folosit de Ethereum, astfel încât orice contract implementat pe Ethereum este trivial portabil la Rootstock. Motivul pentru a face acest lucru este, evident, că Ethereum are o mare cerere și poate oferi funcționalități de care Bitcoin nu este capabil. Evident, există multe dezavantaje și riscuri pentru arhitectura lui Ethereum, dar nu puteți nega că există cerere pentru aceasta.

O altă diferență majoră în ceea ce privește arhitectura este ceea ce face federația - ei gestionează în mod colectiv un multisig care custodește fondurile pe mainchain, dar federația nu participă în circumstanțe normale la baterea blocurilor. Acest lucru este realizat de minerii Bitcoin prin minerit fuzionat, permițându-le să extragă Bitcoin și Rootstock în același timp. Deși acest lucru nu oferă nicio diferență semnificativă de securitate pentru Bitcoin atașat în lanțul Rootstock, oferă unele pentru alte active emise pe lanțul lateral. Federația poate fura oricând Bitcoin-ul de pe mainchain, dacă se înțeleg suficient de mult, dar pentru că minerii de fapt minează sidechain-ul, poate continua și permite ca celelalte active să continue să fie tranzacționate. Dacă acele alte active au suficientă valoare, chiar și fără a fi susținute de bitcoin real, tokenul Rootstock BTC ar trebui să aibă în continuare suficientă cerere pe piață pentru a plăti taxe pentru a utiliza alte active pentru a stimula mineri să continue mineritul.

Implicarea minerilor nu este totuși absolută. Atâta timp cât majoritatea minerii Bitcoin extrag și Rootstock, ei dețin controlul total asupra organizării tranzacțiilor și extragerea lor în blocuri, dar dacă acel procentaj de mineri scade în intervalul de jumătate (sau puțin mai mic), există reguli de consens care permit federația să semneze punctele de control prevenind reorganizările înainte de punctul de control. Dacă rata de hash scade mai drastic decât atât, ei sunt chiar capabili să preia conducerea ca blocksigneri, precum membrii federației lui Liquid. Este un sistem foarte dinamic care poate funcționa atât fără mineri, cât și fără federație, pentru a menține blockchain-ul să avanseze.

Procesul de conectare este foarte simplu: trimiteți bitcoin la adresa de conectare RSK și apoi așteptați suficiente confirmări. După ce s-au acumulat suficiente confirmări, un contract inteligent Solidity pe sidechain va recunoaște tranzacția și o va credita într-un cont din sidechain controlat de aceeași cheie la care a fost blocat UTXO-ul pe care l-ați conectat. Pegging-out-ul este, de asemenea, controlat de un contract inteligent, care va comunica cu HSM-urile federației, care vor semna o tranzacție de retragere prin mainchain atunci când acest lucru este indicat de contract.

Când Roostock a lansat pentru prima dată, tot ceea ce a fost necesar pentru a stabili a fost că majoritatea HSM-urilor federației au semnat tranzacția după ce au fost spuse de contractul inteligent de pe sidechain. În 2020, au implementat un nou mecanism peg numit POWPeg. Această actualizare a permis HSM-urilor să valideze efectiv dovezile SPV de la mineri. HSM-urile refuză acum să semneze tranzacțiile peg-out, cu excepția cazului în care majoritatea setului actual de mineri RSK se bazează pe tranzacția de la inițierea peg-out. Modelul de securitate se rezumă în cele din urmă la faptul că HSM-urile rămân securizate, dar dacă majoritatea dintre ele nu sunt modificate și cheile nu sunt extrase, acestea nu vor semna fără suficientă Proof-of-Work care să ateste peg-out-urile.

Inchide

Oamenii lucrează la proiectarea lanțurilor laterale de opt ani acum și in timp ce noi au plecat prin patru diferite modele (și mai sunt câteva acolo: acestea sunt doar cele care au câștigat acțiune cu Bitcoiners tehnici), nu există nimic implementat în prezent, cu excepția lanțurilor federate. S-ar putea ca sistemele federate să nu fie sidechain-ul fără încredere pe care și-l doresc mulți oameni, dar sunt totuși sisteme foarte utile - mai ales în orice context în care singura modalitate de a satisface o cerere a pieței este să aveți încredere într-un singur custode pentru a arbitra ceva. Federațiile devin imediat o îmbunătățire implicită prin răspândirea riscului de contrapartidă la mai mulți jucători.

Ei bine, acestea sunt sidechains federate pe scurt. Ultimul articol care urmează prezintă toate dezavantajele și dezavantajele principalelor propuneri actuale, cel puțin câteva gânduri la nivel înalt despre ceea ce își doresc oamenii cu adevărat de la un sidechain „perfect” și cum se poate realiza acest lucru.

Aceasta este o postare pentru oaspeți de Shinobi. Opiniile exprimate sunt în întregime proprii și nu reflectă neapărat cele ale BTC Inc sau Bitcoin Magazine.