Что такое сайдчейны и для чего они нужны?

Стараниями разработчиков инфраструктура биткоина продолжает расширяться и усложняться: в результате хардфорков возникают производные криптовалюты, появляются всевозможные надстройки над сетью Bitcoin. Все эти инновации внедряются для достижения главных целей: масштабировать сеть, сделать транзакции быстрыми и дешевыми, саму систему ― максимально удобной для пользователей и в конечном итоге превратить ВТС в глобальное средство платежей. Одной из таких технологий ― не новой, но все еще многообещающей ― являются сайдчейны.

История и основные положения концепции сайдчейнов

Сайдчейны (с англ. буквально «побочные цепи») ― это надстройки над основным блокчейном сети, которые позволяют переходить на другие блокчейны для работы с дополнительными функциями, в том числе со смарт-контрактами, переводом активов между разными торговыми платформами (это далеко не полный список возможностей) и затем безопасно возвращаться обратно.

Концепция направлена на масштабируемость и увеличение функционала цифровых валют. На сегодня уже реализованы такие сайдчейн-проекты, как DPoS Loom для платформы Эфириум, Liquid Block stream для платформы Биткоин, RSK и пр.

Какое-то время концепция создания боковых цепей поверх основной не имела реального воплощения. Первый документ (Whitepapper) под названием Pegged Sidechains был опубликован командой компании Blockstream в 2014 году. В нем подробно описывается идея сайдчейнов, их преимущества, принцип действия, а также вопросы, которые предстоит решить. Специалисты Blockstream выделили семь ключевых направлений работы с новой технологией:

• необходимость поиска компромисса между масштабируемостью и децентрализацией, безопасностью и стоимостью;
• несовместимость некоторых параметров на разных блокчейнах (к примеру, между языком программирования ВТС и ETH);
• проблема доминирования сети Биткоин над другими сетями;
• интеграция активов, которые можно передавать через блокчейн: smart-контракты, облигации, объекты недвижимости;
• возможность интеграции новейших разработок, не предусмотренных в архитектуре сети Bitcoin;
• необходимость длительных согласований со всеми членами большого биткоин-сообщества относительно каждого нововведения.

О принципе работы и перспективах использования сайдчейнов

В планах разработчиков сайдчейнов ― создание большой системы боковых цепей, каждая из которых будет иметь свой протокол, функционал, правила, привязку к ВТС и защиту майнинговой сети главной криптовалюты.

Сайдчейны, в отличие от материнской цепи, несамостоятельны, они лишь помогают основному блокчейну: увеличивают его возможности, помогают проводить эксперименты, тестировать полезные функции. У них есть свои особенности, которые необходимо учитывать:

• перемещенные между цепями средства возвращаются в родительскую цепь;
• уязвимости в одном сайдчейне не влияют на работу остальных цепей, т. е. каждый сайдчейн, несмотря на свою подконтрольность, автономен;
• сайдчейны можно перегруппировать;
• пользователю нет необходимости отслеживать работу всех сайдчейнов, если он не применяет их функции.

Сайдчейны имеют двустороннюю связь для перевода активов и функционируют на алгоритме Proof-of-stake (PoS, доказательство владения долей). Пока на побочной цепи продолжается работа с активом, на основной цепи он блокируется, по возвращении происходит разблокировка.

Для перевода активов между блокчейнами с определенными интервалами применяется мультиподпись MultiParty Signature (DMMS), состоящая из заглавий ВТС-блоков. Подпись производится не закрытыми ключами, а майнингом, и является надежной защитой от хакерских атак.

В контексте привязки SMMS ― это простейший вариант подтверждения проверки транзакций (SPV Proof), работающий как доказательство владения в основной цепи.

Процесс перевода средств между цепями осуществляется в три этапа:

1. Основной актив (родная криптовалюта данной площадки) переводится по специальному адресу дополнительной цепи с одновременной его блокировкой на родительской цепи участниками т. н. «федерации», чтобы исключить возможность их траты. Разблокировать счет можно только с помощью SPV Proof сайдчейна по истечении определенного времени после завершения транзакции в целях дополнительной безопасности.
2. В то время, пока идет период подтверждения, на боковой цепи создается новая платежная операция со ссылкой на возвращение к главной цепи (SPV Proof).
3. Возвращение актива на родную цепь (выкуп), разблокировка.

Таким образом, сайдчейны решают проблему недостатка функционала сетей быстро и просто: без хардфорков и создания новых криптовалют.

Что такое федерация?

Федерацией называют группу операторов, которые выступают связующим звеном между родительскими цепями и сайдчейнами, блокируют средства пользователей и затем снова предоставляют к ним доступ. Членов федерации выбирают создатели сайдчейна. Безусловно, такая модель не вполне соответствует принципам децентрализации, поскольку предполагает наличие дополнительного звена (посредника).

В начале 2017 г. разработчики Blockstream анонсировали новую техническую документацию сайдчейнов паод названием Strong Federations с принципиально иной моделью доверия и механизмом консенсуса. В ней также содержалось описание способа возврата активов пользователю на основную цепь в случае неудачной операции.

По сути, Strong Federations ― это система защищенных адресов мультиподписей для блокировки средств. Разблокировать их можно только если подлинность перевода будет подтверждена определенным числом владельцев ключа. Данная система обеспечивает возможность публичной проверки транзакций, безопасное перемещение активов между блокчейнами без необходимости централизации и доверия к какой-либо третьей стороне.

Насколько безопасны сайдчейны?

При отсутствии необходимых майнинговых мощностей сайдчейны могут подвергнуться хакерской атаке. Поскольку все «надстройки» являются независимыми, то взлом никоим образом не скомпрометирует главную цепь, ущерб будет нанесен исключительно в рамках одного сайдчейна. В случае атаки на родительский блокчейн боковые цепи продолжат работать в автономном режиме, но их привязка к основной цепи будет обесценена.

Сайдчейнам нужны свои майнеры, работу которых можно стимулировать за счет одновременной добычи 2-х монет, работающих на одинаковых алгоритмах.

Действующие платформы сайдчейнов

Самая популярная на сегодня платформа для сайдчейнов — Liquid от Block stream.  По мнению разработчиков, им удалось создать «наиболее эффективную и безопасную систему для передачи ВТС между торговыми площадками».

Данный сайдчейн предназначен для коммерческих целей: обслуживания криптовалютных бирж и процессинговых сервисов. Он позволяет сократить время подтверждения транзакций между разными трейдинговыми площадками до 5-6 секунд.

Широко известна сеть Rootstock или RSK — это сайдчейн ВТС c тьюринговой виртуальной машиной, совместимой с приложениями платформы Эфириум. Запуск главной сети Bamboo состоялся в самом начале 2018 г. Процесс создания блоков на платформе RSK осуществляется в режиме совмещения с добычей биткоина. Авторы проекта уже анонсировали следующее обновление RSK, после интеграции которого появится возможность создания смарт-контрактов в сети Лайткоин и выплаты вознаграждений майнерам.

Ardor — блокчейн на дополнительных цепях, работающих на алгоритме консенсуса PoS. Сами сайдчейны, тесно связанные с родительским блокчейном, именуются «дочерними цепями» (child chains). Запуск Ardor состоялся в начале 2017 г.

Сеть Loom выпустила SDK с поддержкой Dapp chains. Это надстройки над блокчейном Eth со своим механизмом консенсуса DPoS, на которых можно создавать и запускать dapps, к примеру, компьютерные игры. Loom позволяет использовать новые технологии для масштабируемости без интеграции в главный блокчейн.

Существуют и другие проекты, в которых так или иначе используются сайдчейны, в т. ч. Plasma от компнды Eth и эксперименты Hyperledger.

Итоги

Прикрепленные сайдчейны ― перспективная технология, которая еще только начинает реализовываться на практике. Она позволяет легко переводить средства между блокчейнами, экспериментировать с ВТС-алгоритмом, используя реальные, обеспеченные безопасной и надежной сетью активы. Преимущества сайдчейнов неоспоримы, а недостатки вполне можно преодолеть. Будем надеяться, что они приблизят эру транзакций «на доверии».