Federated Sidechain คือการนำ Sidechain ที่อัพเกรดได้ดั้งเดิมของ Bitcoin มาใช้

นี่คือบทบรรณาธิการความคิดเห็นโดย Shinobi นักการศึกษาที่เรียนรู้ด้วยตนเองในพื้นที่ Bitcoin และโฮสต์พอดคาสต์ Bitcoin ที่เน้นเทคโนโลยี

ไซด์เชนแบบรวมศูนย์ ปัจจุบันเป็น Bitcoin sidechain ประเภทเดียวที่ปรับใช้ (เอกสารล่าสุด โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม). แนวคิดในการใช้ระบบหมุดรวมและระบบฉันทามติเป็นภาคผนวกใน เอกสารรายงาน sidechains ดั้งเดิม. ไม่มีการออกแบบที่เป็นรูปธรรมสำหรับหมุดสองทางประเภทใดก็ตามที่เกี่ยวข้องกับนักขุด ดังนั้นหมุดแบบรวมศูนย์จึงถูกอธิบายว่าเป็นวิธีในการปรับใช้ sidechain ในตอนนี้ และอัปเกรดเป็นหมุดที่ยืนยันแบบสองทางโดยใช้การพิสูจน์ยืนยันการชำระเงินแบบง่าย (SPV) ที่คล้ายกับ อะไร ซอฟต์เชน ทำเมื่อบางสิ่งได้รับการออกแบบอย่างเป็นรูปธรรมที่ปลอดภัยและปรับใช้ได้ นอกจากนี้ยังชี้ให้เห็นว่าในแง่ของสิ่งจูงใจ สำหรับระบบขนาดเล็กมาก อาจเป็นอันตรายได้หากใช้หมุดสำหรับนักขุด เนื่องจากพวกเขาสามารถขโมยจากกลุ่มคนกลุ่มเล็กๆ โดยไม่มีฉันทามติมากนักเกี่ยวกับเรื่องนี้จากระบบ Bitcoin ที่กว้างขึ้น . สหพันธ์อาจมีประโยชน์สำหรับระบบขนาดเล็กที่กลุ่มผู้ใช้ไม่ใหญ่พอที่จะไม่จูงใจให้นักขุดขโมยเหรียญ

แนวคิดทั่วไปคือการมีบล็อคเชนอย่างมีประสิทธิภาพ โดยที่กลุ่มบุคคลที่เชื่อถือได้ที่ได้รับการคัดเลือกจะดูแล bitcoin ที่ผูกติดอยู่กับระบบโดยใช้ multisig และสร้างบล็อกบน sidechain ลงนามด้วยคีย์เข้ารหัสแทนที่จะใช้การพิสูจน์การทำงาน โมเดลการรักษาความปลอดภัยทั้งหมดขึ้นอยู่กับการมีผู้เข้าร่วมจำนวนมากในกลุ่มหรือสหพันธ์ที่มีการกระจายตัวตามภูมิศาสตร์และเป็นที่รู้จักในที่สาธารณะ

สหพันธ์ใช้เกณฑ์ของสมาชิกสำหรับทั้งการดูแล bitcoin บน mainchain และ blocksigning เช่น multisig 5-of-7 การดำเนินการนี้ทำได้แทนที่จะกำหนดให้สมาชิกทั้งเจ็ดคนลงนามเพื่อสร้างสมดุลระหว่างความเสี่ยงหลักสองประการของระบบดังกล่าว: การโจรกรรมกับการสูญเสีย สหพันธ์ร่วมกันสามารถขโมยเงินทั้งหมดที่ถูกล็อคใน federated sidechain หากพวกเขาเลือกที่จะร่วมมือกันเพื่อทำเช่นนั้น นี่คือเหตุผลที่รูปแบบการรักษาความปลอดภัยทั้งหมดมีพื้นฐานมาจากผู้มีบทบาทที่แตกต่างกันมากมายในเขตอำนาจศาลทางกฎหมายที่แตกต่างกัน คุณต้องการให้เป็นเรื่องยากเกินไปและไม่น่าเป็นไปได้ที่รัฐบาลต่างๆ จำนวนมากจะร่วมมือกันเพื่อบังคับให้สหพันธ์ทำบางสิ่งที่เป็นอันตราย ดังนั้นคุณจึงต้องการคนจำนวนมากที่ต้องการลงนามในสิ่งต่างๆ ในทางกลับกัน หากคุณต้องการให้สมาชิกทั้งเจ็ดลงนามในทุกสิ่ง สิ่งที่ต้องทำก็คือสมาชิกคนเดียวไม่สามารถเข้าถึงกุญแจของตนได้ ส่งผลให้สูญเสียเงินทุนทั้งหมดในไซด์เชนอย่างถาวร จึงกำหนดให้สมาชิกส่วนใหญ่ต้องลงชื่อ แต่ไม่ใช่ทั้งหมด สิ่งนี้ทำให้เกิดข้อผิดพลาดบางส่วนสำหรับการสูญเสียคีย์ในขณะที่ยังต้องการให้สมาชิกจำนวนมากถูกบีบบังคับหรือสมคบคิดที่จะส่งผลให้มีการขโมยเงิน

สิ่งนี้ทำให้รูปแบบความปลอดภัยของระบบสองทิศทางในแง่ของเกณฑ์ความปลอดภัย ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ เพื่อให้เงินทุนถูกขโมยอย่างแข็งขัน ผู้เข้าร่วมห้าในเจ็ดคนในสถานการณ์สมมตินี้จะต้องสมรู้ร่วมคิดหรือถูกบังคับให้สมรู้ร่วมคิดเพื่อขโมยเงินไซด์เชน อย่างไรก็ตาม ผู้เข้าร่วมเพียงสามในเจ็ดคนเท่านั้นที่ต้องสูญเสีย ทำลาย หรือถูกบังคับให้ปิดการใช้งานคีย์ของตน เพื่อปล่อยให้เงินทุน sidechain ถูกแช่แข็งและไม่สามารถเคลื่อนย้ายได้ ซึ่งอาจเป็นไปได้อย่างถาวร เกณฑ์เป็นการกระทำที่สมดุลระหว่างความเสี่ยงทั้งสองนี้

ทั้งคู่พร้อมกันต้องสูงพอที่จะทำให้ทั้งสองกรณีที่เลวร้ายที่สุดไม่น่าจะเกิดขึ้น

นอกเหนือจากคุณสมบัติหลักเหล่านี้แล้ว ยังมีระดับความเป็นอิสระอย่างมากในวิธีที่คุณสามารถใช้ federated sidechain ทั้งในแง่ของวิธีออกแบบ sidechain เอง ตลอดจนวิธีจัดการการจัดการคีย์สำหรับการลงนามบล็อกและคีย์การดูแลการตรึง

ของเหลว

Liquid เป็น sidechain แบบรวมศูนย์แห่งแรกที่ติดตั้งบน Bitcoin ซึ่งออกแบบมาสำหรับการทำธุรกรรมส่วนตัวระหว่างการแลกเปลี่ยนสำหรับการซื้อขายและการออกสินทรัพย์อื่น ๆ เช่น Stablecoins หรือ Equity Token ฐานรหัสนั้นสร้างขึ้นจากตัว Bitcoin เองเกือบทั้งหมด หนึ่งในคุณสมบัติหลักของเครือข่าย Liquid คือการใช้งาน ธุรกรรมที่เป็นความลับซึ่งเป็นคุณลักษณะที่ใช้การพิสูจน์ช่วงการเข้ารหัสเพื่อซ่อนจำนวนเงินที่ส่งในการทำธุรกรรม แต่ยังคงให้การรับประกันภายใต้สมมติฐานบางประการว่าไม่มีการใช้เงินที่ไม่มีอยู่จริง ของเหลวยังนำมาใช้ ทรัพย์สินที่เป็นความลับซึ่งเป็นส่วนขยายของธุรกรรมที่เป็นความลับ สินทรัพย์ที่เป็นความลับจะซ่อนโทเค็นที่กำลังใช้อยู่นอกเหนือจากจำนวนเงิน

คุณสมบัติทั้งสองนี้รวมกันเป็นทางออกที่ดีต่อหนึ่งในข้อบกพร่องใหญ่ที่เป็นไปได้ด้วย sidechain แบบรวมศูนย์: การเซ็นเซอร์ เกณฑ์ส่วนใหญ่ (ในสหพันธ์ 5-of-7 สมมุติของเราด้านบน) ทุกคนสามารถตกลงที่จะเซ็นเซอร์ธุรกรรมเฉพาะหรือ UTXO หากพวกเขาทั้งหมดมีเหตุผล เช่น กิจกรรมที่น่าสงสัยหรือยืนยันกิจกรรมที่ผิดกฎหมาย ในกรณีเช่นนี้ พวกเขาจะมีแรงจูงใจที่มีเหตุผลให้ทำเช่นนั้น เพื่อไม่ให้รัฐบาลมีเหตุผลในการดำเนินการตามระบบทั้งหมด ธุรกรรม/สินทรัพย์ที่เป็นความลับสามารถให้ความเป็นส่วนตัวในระดับสูงได้ แม้ว่าสหพันธ์จะมีเหตุผลในการตรวจสอบธุรกรรมบางประเภท พวกเขาก็จะมีช่วงเวลาที่ยากลำบากในการเลือกทำธุรกรรมดังกล่าว

ธุรกรรมแบบ peg-in บน Liquid เป็นกระบวนการสองขั้นตอนที่ค่อนข้างง่าย ผู้ใช้ที่ต้องการตรึงใช้ที่อยู่ multisig ของสหพันธ์แล้ว "ปรับแต่ง" แต่ละคีย์สาธารณะที่เกี่ยวข้องโดยใช้ จ่ายต่อสัญญา ด้วยที่อยู่ Liquid ที่พวกเขาควบคุม เพื่อสร้างคีย์สาธารณะใหม่ สมาชิกสหพันธ์สามารถรับคีย์ส่วนตัวที่ตรงกันเมื่อพวกเขาเรียนรู้ที่อยู่ Liquid ที่ใช้ จนกว่าจะมีการเปิดเผยข้อมูลนั้น ไม่มีใคร แม้แต่สหพันธ์ฯ ก็รู้ว่าธุรกรรมไปยังที่อยู่ที่ปรับแต่งนี้เป็น Liquid peg-in จากนั้นผู้ใช้จะออกอากาศธุรกรรมบน mainchain และรอการยืนยัน 100 ครั้ง เมื่อการยืนยันถูกสร้างขึ้นแล้ว ผู้ใช้สามารถส่งธุรกรรมบนเครือข่าย Liquid เพื่อส่งเหรียญให้ตัวเองได้ ธุรกรรมนี้ใช้อินพุตพิเศษที่มีที่อยู่ Liquid ซึ่งพวกเขาปรับแต่งคีย์ของสหพันธรัฐ ลายเซ็นที่พิสูจน์ว่าพวกเขาควบคุมมัน และหลักฐานของ Merkle ที่แสดงธุรกรรมการตรึงเครือข่ายหลักมีการยืนยันอย่างน้อย 100 รายการ

กระบวนการ peg-out นั้นง่ายกว่ามาก ผู้ใช้สร้างธุรกรรมที่เผา bitcoin บน Liquid โดยใช้ OP_RETURN มีที่อยู่ที่ส่งไปที่ mainchain และหลักฐานการที่ไม่มีความรู้พิเศษจากหนึ่งในสมาชิกสหพันธ์ (ซึ่งถูกซ่อนไว้) เมื่อสมาชิกสหพันธ์เห็นธุรกรรมดังกล่าวพร้อมหลักฐานสมาชิกที่ถูกต้อง พวกเขาจะลงนามในการถอนเงินบน mainchain หลักฐานถูกนำไปใช้เพื่อป้องกันการฉ้อโกงหรือถอนเงินที่ไม่ถูกต้อง และอนุญาตให้สมาชิกสหพันธ์คนใดแสดงหลักฐานเพื่อบังคับใช้ไวท์ลิสต์หรือข้อจำกัดในการตรึง ทุกคนสามารถตรึง bitcoin เข้ากับเครือข่าย Liquid ได้อย่างอิสระ แต่ต้องมีความสัมพันธ์กับสมาชิกสหพันธ์เพื่อตรึง

ในแง่ของการจัดการคีย์และการจัดการความปลอดภัย Blockstream ได้พัฒนา Hardware Security Modules (HSM) เพื่อจัดการคีย์และดำเนินการลงนาม อุปกรณ์เหล่านี้รักษาความปลอดภัยคีย์ที่ใช้สำหรับการลงชื่อบล็อกและการตรึง/เข้า/ออก ทำให้ปลอดภัยจากการปลอมแปลงหรือการแยกคีย์ เพื่อให้มีวิธีการกู้คืนในกรณีที่อุปกรณ์ล้มเหลวสูญเสียคีย์ แต่เพื่อป้องกันการแยกคีย์สำหรับวัตถุประสงค์ที่เป็นอันตราย การสำรองข้อมูลของคีย์สมาชิกแต่ละคนจะได้รับการเข้ารหัสในลักษณะที่กำหนดให้ทั้งสมาชิกและ Blockstream ให้ความร่วมมือ ถอดรหัสคีย์สำหรับการโหลดเข้าสู่ HSM ใหม่ ไม่มีฝ่ายใดสามารถถอดรหัสข้อมูลสำรองได้ด้วยตนเอง แนวป้องกันสุดท้ายสำหรับการสูญเสียกุญแจคือกุญแจการถอนเงินฉุกเฉิน ที่อยู่ทุกแห่งที่สหพันธ์กวาดเหรียญแบบตรึงเพื่อให้มีเส้นทางการใช้จ่ายสองทาง: เกณฑ์ที่กำหนดของสหพันธ์ และหลังจากการล็อกเวลาประมาณหนึ่งเดือน (แม้ว่าระยะเวลาสามารถเปลี่ยนแปลงได้) เกณฑ์ที่จำเป็นของคีย์ฉุกเฉิน กุญแจเหล่านี้เป็นชุดที่สองของกุญแจที่สหพันธ์ อีกฝ่ายหนึ่งหรือหลาย ๆ ตัวสามารถรักษาไว้ได้ เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถกู้คืนเหรียญได้ หากคีย์สหพันธรัฐสูญหายมากเกินไป สหพันธ์จะย้ายเหรียญบน mainchain อย่างสม่ำเสมอก่อนที่จะหมดเวลาล็อก ตราบใดที่สหพันธ์ไม่ล้มเหลว เส้นทางฉุกเฉินนี้จะไม่มีวันใช้ไม่ได้ ปัจจุบัน Blockstream รักษาคีย์การกู้คืนที่มีการกระจายตามพื้นที่

สุดท้ายมีฟังก์ชันที่เรียกว่า "Dynamic Federations" สิ่งนี้ทำให้สหพันธ์ส่วนใหญ่สามารถอัปเดตการเป็นสมาชิก เพิ่มหรือลบสมาชิก ทำได้ผ่านการอัปเดตซอฟต์แวร์เป็นซอฟต์แวร์ลงนามหลังจากตัดสินใจว่าจะเพิ่มสมาชิกใหม่รายใดหรือจะลบสมาชิกที่มีอยู่แล้วจากนั้นก็ให้ระยะเวลาการส่งสัญญาณนานหนึ่งเดือน หากเป็นเวลาหนึ่งเดือน สี่ในห้าของบล็อคที่ส่งสัญญาณการเปลี่ยนแปลงสหพันธ์ เครือข่าย "แยก" เพื่อรับรู้สหพันธ์ใหม่เป็นผู้ลงนามในบล็อก จากนั้นเครือข่ายจะเริ่มใช้ที่อยู่การตรึงใหม่กับสหพันธรัฐใหม่ แต่ยังคงรู้จักที่อยู่เดิมเป็นเวลาอีกหนึ่งเดือนเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการตรึงการตรึงระหว่างการเปลี่ยนแปลงการรวมกลุ่ม ยังไม่ได้รับอนุญาตให้ลบสมาชิกสหพันธ์จำนวนมากจนเหลือไม่เพียงพอที่จะลงนามถอนตัวจากที่อยู่เดิม ทุกแง่มุมของการอัปเกรดสหพันธรัฐเป็นส่วนหนึ่งของกฎฉันทามติและบังคับใช้/ตรวจสอบโดย HSM

ต้นตอ (RSK)

Rootstock เป็น sidechain แบบรวมศูนย์ที่มีความแตกต่างด้านการออกแบบมากมายเมื่อเทียบกับ Liquid ประการแรกมันเป็นโคลนคัดลอกวางของ Ethereum ในแง่ของการทำงาน รองรับ Solidity ซึ่งเป็นภาษาสคริปต์ที่ใช้โดย Ethereum อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นสัญญาใดๆ ที่ปรับใช้บน Ethereum สามารถพกพาไปยัง Rootstock ได้เล็กน้อย เหตุผลในการทำเช่นนี้เห็นได้ชัดว่า Ethereum มีความต้องการจำนวนมากและสามารถส่งมอบฟังก์ชันการทำงานที่ Bitcoin ไม่สามารถทำได้ เห็นได้ชัดว่ามีข้อเสียและความเสี่ยงมากมายต่อสถาปัตยกรรมของ Ethereum แต่คุณไม่สามารถปฏิเสธได้ว่ามีความต้องการสถาปัตยกรรมดังกล่าว

ความแตกต่างที่สำคัญอีกประการหนึ่งในแง่ของสถาปัตยกรรมคือสิ่งที่สหพันธ์ทำ — พวกเขาจัดการ multisig ที่ดูแลเงินทุนบน mainchain โดยรวม แต่สหพันธ์ไม่ได้มีส่วนร่วมในบล็อกเหรียญกษาปณ์ในสถานการณ์ปกติ สิ่งนี้ทำโดยผู้ขุด Bitcoin ผ่านการขุดแบบรวม ทำให้พวกเขาสามารถขุด Bitcoin และ Rootstock ได้ในเวลาเดียวกัน แม้ว่าสิ่งนี้ไม่ได้ให้ความแตกต่างด้านความปลอดภัยที่มีความหมายสำหรับ Bitcoin ที่ตรึงไว้ในห่วงโซ่ Rootstock แต่ก็ให้บางส่วนสำหรับสินทรัพย์อื่น ๆ ที่ออกบนไซด์เชน สหพันธ์สามารถขโมย Bitcoin บน mainchain ได้เสมอหากมีการสมรู้ร่วมคิดมากพอ แต่เนื่องจากนักขุดทำเหมือง sidechain จริง ๆ มันจึงสามารถดำเนินการต่อและอนุญาตให้สินทรัพย์อื่นๆ ทำธุรกรรมต่อไปได้ หากสินทรัพย์อื่นๆ เหล่านั้นมีมูลค่าเพียงพอ แม้ว่าจะไม่ได้รับการสนับสนุนจาก bitcoin จริงก็ตาม โทเค็น Rootstock BTC ยังคงมีความต้องการของตลาดเพียงพอที่จะจ่ายค่าธรรมเนียมเพื่อใช้สินทรัพย์อื่น ๆ เพื่อจูงใจให้นักขุดทำการขุดต่อไป

การมีส่วนร่วมของคนงานเหมืองนั้นไม่แน่นอนแม้ว่า ตราบใดที่ผู้ขุด Bitcoin ส่วนใหญ่ยังขุด Rootstock อยู่ พวกเขาก็ยังควบคุมการจัดระเบียบธุรกรรมและขุดเป็นบล็อกได้ทั้งหมด แต่ถ้าเปอร์เซ็นต์ของผู้ขุดลดลงในช่วงครึ่ง (หรือต่ำกว่าเล็กน้อย) ก็มีกฎฉันทามติที่อนุญาต สหพันธ์ลงนามในด่านป้องกันมิให้มีการจัดตั้งใหม่ก่อนด่าน หากอัตราแฮชลดลงอย่างมากเกินกว่าที่พวกเขาจะเข้ายึดครองในฐานะผู้บล็อกเชนได้ เช่น สมาชิกสหพันธรัฐของ Liquid เป็นระบบไดนามิกที่สามารถทำงานได้ทั้งโดยไม่ต้องมีคนงานเหมืองและไม่มีสหพันธ์เพื่อให้บล็อกเชนก้าวหน้าต่อไป

กระบวนการ peg-in นั้นง่ายมาก: ส่ง bitcoin ไปยังที่อยู่ RSK peg-in จากนั้นรอการยืนยันที่เพียงพอ หลังจากมีการยืนยันเพียงพอแล้ว Solidity smart contract บน sidechain จะรับรู้ธุรกรรมและเครดิตไปยังบัญชีบน sidechain ที่ควบคุมโดยคีย์เดียวกันกับที่ UTXO ที่คุณผูกไว้ถูกล็อคไว้ Pegging-out ยังถูกควบคุมโดยสัญญาอัจฉริยะ ซึ่งจะสื่อสารกับ HSM ของสหพันธรัฐ ซึ่งจะลงนามในธุรกรรมการถอนตัวของ mainchain เมื่อสัญญาบอก

เมื่อ Roostock เปิดตัวทั้งหมดที่จำเป็นในการตรึง HSM ส่วนใหญ่ของสหพันธ์ที่ลงนามในธุรกรรมหลังจากได้รับแจ้งจากสัญญาอัจฉริยะบน sidechain ในปี 2020 พวกเขาใช้กลไกการตรึงแบบใหม่ที่เรียกว่า POWPeg การอัพเกรดนี้ทำให้ HSM สามารถตรวจสอบการพิสูจน์ SPV จากผู้ขุดได้จริง ขณะนี้ HSM ปฏิเสธที่จะลงนามในธุรกรรม peg-out เว้นแต่ว่านักขุด RSK ชุดปัจจุบันส่วนใหญ่สร้างธุรกรรมจากการเริ่มต้น peg-out ในที่สุด โมเดลการรักษาความปลอดภัยก็ลดลงเหลือ HSM ที่ยังคงมีความปลอดภัย แต่เว้นแต่ว่าส่วนใหญ่จะถูกดัดแปลงและดึงกุญแจออกมา พวกเขาจะไม่ลงนามหากไม่มี Proof-of-Work ที่เพียงพอในการพิสูจน์การตรึง

ปิด

ผู้คนทำงานออกแบบไซด์เชนมาแปดปีแล้ว และ ในขณะที่เรา ได้ไป ผ่านสี่ การออกแบบที่แตกต่างกัน (และยังมีอีกสองสามแบบ: นี่เป็นเพียงการออกแบบที่ได้รับแรงฉุดจาก Bitcoiners ทางเทคนิค) ปัจจุบันไม่มีอะไรถูกนำไปใช้ยกเว้นโซ่แบบรวมศูนย์ ระบบสหพันธรัฐอาจไม่ใช่ไซด์เชนที่ไม่น่าเชื่อถืออย่างที่หลายคนต้องการ แต่ก็ยังเป็นระบบที่มีประโยชน์มาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทใดๆ ที่วิธีเดียวที่จะตอบสนองความต้องการของตลาดคือการไว้วางใจผู้ดูแลคนเดียวในการตัดสินอะไรบางอย่าง สหพันธ์กลายเป็นการปรับปรุงโดยปริยายในทันทีโดยกระจายความเสี่ยงของคู่สัญญาไปยังผู้เล่นหลายคน

นั้นคือ federated sidechas โดยสังเขป ผลงานชิ้นสุดท้ายที่จะมาถึง กล่าวถึงข้อเสียและข้อเสียทั้งหมดของข้อเสนอปัจจุบันที่สำคัญ อย่างน้อยก็มีความคิดระดับสูงสองสามข้อเกี่ยวกับสิ่งที่ผู้คนต้องการจริงๆ จาก sidechain ที่ "สมบูรณ์แบบ" และวิธีที่จะบรรลุเป้าหมายนั้น

นี่คือแขกโพสต์โดย Shinobi ความคิดเห็นที่แสดงออกมานั้นเป็นความคิดเห็นของตนเองทั้งหมด และไม่จำเป็นต้องสะท้อนความคิดเห็นของ BTC Inc หรือ Bitcoin Magazine