Que sont les sidechains? Extension et fourniture de fonctionnalités supplémentaires aux blockchains existantes

Que sont les Sidechains

Les sidechains sont une innovation essentielle dans le domaine de la blockchain avec des implications et des effets à long terme intéressants sur l’interopérabilité et l’évolutivité plus larges des réseaux blockchain.

Ce sont en fait des extensions de blockchains existantes qui augmentent leurs fonctionnalités et permettent la validation des données d’autres blockchains et les actifs à transférer de manière transparente entre elles..

Il y a déjà quelques développements récents dans leur implémentation en direct, y compris les sidechains DPoS du Loom Network pour les dapps et les jeux évolutifs sur Ethereum, ainsi que le sidechain Liquid de Blockstream pour permettre des transferts Bitcoin rapides, confidentiels et sécurisés.

Contexte et fonctionnement

Les sidechains sont un concept depuis relativement longtemps dans l’espace des crypto-monnaies. L’idée a pris son envol en 2014 lorsque plusieurs personnalités éminentes de la cryptographie et des premières innovations en matière de monnaie numérique ont été publiées un article académique présentant les Sidechains Pegged.

Plusieurs des auteurs sont des figures centrales de Blockstream, qui est à la pointe de l’innovation dans les sidechains et autres développements Bitcoin..

BlockstreamBlockstream a introduit le concept de Sidechains

Le document décrit certains développements critiques et problèmes associés qui étaient à la fois tendance et avant-gardistes à l’époque, dont beaucoup sont encore très pertinents aujourd’hui..

À l’époque, les altcoins gagnaient rapidement en importance et les problèmes associés à leur volatilité, leur sécurité et le manque d’interopérabilité avec Bitcoin suscitaient des inquiétudes..

Le document traitait principalement de 6 problèmes liés à des chaînes latérales visant à fournir une solution:

  1. Compromis entre décentralisation et évolutivité ainsi que sécurité et coût.
  2. Compromis dans les fonctionnalités spécifiques de la blockchain (c’est-à-dire le langage de script de Bitcoin par rapport à l’exhaustivité de Turing d’Ethereum)
  3. Des actifs en plus des devises qui peuvent être négociés sur des blockchains (c’est-à-dire des contrats intelligents, des obligations, des actions, des produits dérivés, de l’immobilier)
  4. Risque de monoculture en Bitcoin
  5. Potentiel de nouvelles fonctionnalités avec une technologie avancée non initialement prévu avec la création de Bitcoin
  6. Un large consensus est nécessaire pour mettre à niveau Bitcoin, ce qui entraîne des processus lents et prudents.

Comme vous pouvez le voir, plusieurs de ces demandes du monde réel pour l’évolution de la mise en œuvre initiale de Bitcoin sont toujours très pertinentes. Les compromis entre l’évolutivité et la décentralisation sont démontrés avec l’accent mis par Ethereum sur la décentralisation d’abord et les complexités qui en résultent dans le développement de solutions évolutives.

L’accent accru mis sur la fonctionnalité de contrat intelligent, le rattachement des actifs du monde réel aux blockchains et l’expérimentation d’altcoins qui sont actuellement en cours représentent également les idées avant-gardistes décrites dans le document..

Les Sidechains sont des blockchains qui permettent aux actifs numériques d’une blockchain d’être utilisés en toute sécurité dans une blockchain séparée et ensuite retournés à la chaîne d’origine.

Le terme «sidechain» dans ce cas est utilisé pour le contexte, en ce que l’article fait initialement référence à Bitcoin comme à la «chaîne parente» et aux blockchains connectées (altcoins) comme «sidechains», mais le terme est interchangeable de sorte que les altcoins interagissent les uns avec les autres peut être chacun une chaîne parent interagissant avec des chaînes latérales. Vous avez peut-être également entendu parler de «chaînes pour enfants», qui sont également des chaînes latérales.

Une distinction importante à faire au sujet des sidechains qui doit être comprise est que les sidechains eux-mêmes contribuent à alimenter l’innovation par l’expérimentation. Plutôt que de fournir directement l’évolutivité, ils permettent une expérimentation triviale sur des sidechains avec divers mécanismes d’évolutivité.

En utilisant des sidechains, on peut éviter les problèmes de distribution initiale, de volatilité du marché et de barrières à l’entrée lors de l’expérimentation avec des altcoins en raison de la dérivation inhérente de leur rareté et de leur approvisionnement à partir de Bitcoin. Cela étant dit, chaque sidechain est indépendant et flexible pour s’utiliser avec diverses fonctionnalités.

Une sidechain liée a plusieurs propriétés importantes qui méritent d’être prises en compte:

  • Les actifs déplacés entre les chaînes latérales ne doivent pouvoir être déplacés vers la chaîne d’origine que par le détenteur de l’actif d’origine.
  • Les actifs doivent être déplacés sans risque de contrepartie.
  • Les transferts doivent être atomiques.
  • Les sidechains doivent être indépendants, ce qui signifie que les changements ou bogues dans une sidechain ne doivent pas affecter les autres sidechains, même s’ils y sont connectés. Cela inclut également les réorganisations de la blockchain (c’est-à-dire les orphelins dans les blockchains PoW).
  • Les utilisateurs ne devraient pas être obligés de suivre les chaînes latérales qu’ils n’utilisent pas.

Les sidechains ancrés utilisent une cheville bidirectionnelle pour transférer des actifs entre chaînes, et ils consistent à fournir une preuve de possession dans les transactions de transfert.

L’idée est de permettre la possibilité de verrouiller un actif sur une chaîne parente d’origine, qui peut ensuite être transférée vers une sidechain avant d’être finalement rachetée sur la chaîne d’origine..

Notamment, l’actif d’origine sur la chaîne parente est verrouillé dans une adresse de sortie spécifique et n’est pas détruit comme les premières implémentations de sidechains.

La cheville bidirectionnelle est vitale pour le concept global, alors examinons-la plus en détail.

Sidechains chevillés bidirectionnels

L’ancrage bidirectionnel est le mécanisme de transfert d’actifs entre les chaînes latérales et est défini à un taux fixe ou prédéfini. La signature multipartite d’adhésion dynamique (DMMS) de Bitcoin joue un rôle essentiel dans la fonctionnalité de la cheville bidirectionnelle.

Le DMMS est l’un des composants les moins connus mais incroyablement importants de Bitcoin. Il s’agit d’une signature numérique de groupe – composée des en-têtes de bloc dans Bitcoin – qui n’a pas de taille fixe en raison de la nature PoW alimentée par le calcul de sa blockchain..

L’article de Pegged Sidechain le décrit en outre comme:

«De plus, la contribution est pondérée par la puissance de calcul plutôt que par une contribution de signature de seuil par partie, ce qui permet une adhésion anonyme sans risque d’attaque Sybil (lorsqu’une partie rejoint plusieurs fois et a une entrée disproportionnée dans la signature). Pour cette raison, le DMMS a également été décrit comme une solution au problème des généraux byzantins [AJK05]. »

Le DMMS est également cumulatif, donc en raison de l’utilisation du DMMS comme signature basée sur la puissance de calcul plutôt que sur la connaissance secrète, les signataires du DMMS sont appelés mineurs et contribuent à la raison pour laquelle il n’y a pas de taille fixe de la signature numérique du groupe..

Dans le contexte de la cheville bidirectionnelle, le DMMS est représenté par la preuve de vérification de paiement simplifiée (SPV Proof), qui est un DMMS confirmant qu’une action spécifique sur une blockchain PoW s’est produite.

La preuve SPV fonctionne comme la preuve de possession dans la chaîne mère initiale pour son transfert sécurisé vers une sidechain. Les chevilles bidirectionnelles symétriques sont le type principal de cheville bidirectionnelle, nous ne ferons donc référence que spécifiquement à la cheville symétrique (par rapport à asymétrique) dans cette pièce.

Nous pouvons décomposer le processus d’ancrage bidirectionnel pour transférer un actif d’une chaîne parente vers une sidechain en 4 étapes:

  1. L’atout (c’est-à-dire la pièce native d’une blockchain) est envoyée à une adresse de sortie spéciale qui verrouille l’actif sur cette chaîne. Il ne peut être verrouillé que par la preuve SPV sur la sidechain.
  2. Période de confirmation – Période pendant laquelle la pièce est verrouillée sur la chaîne parente et une transaction de référence est ensuite créée sur la sidechain référençant la sortie spéciale sur la chaîne parente, connue sous le nom de SPV Proof.
  3. Période du concours – Période pendant laquelle un actif nouvellement créé sur une sidechain ne peut pas être utilisé. Conçu pour éviter les doubles dépenses liées aux réorganisations potentielles de la blockchain de la chaîne mère.
  4. Échangez sur la chaîne parentale – Ce processus reflète les étapes 1 à 3 mais envoie à la place l’actif à un actif verrouillé par SPV sur la chaîne latérale et déverrouille la sortie initialement verrouillée sur la chaîne parent.

Les transactions de sidechain utilisant un peg bidirectionnel ne permettent effectivement que les transactions intra-chaîne.

Un transfert de Bitcoin (chaîne parente) vers Ethereum (sidechain) permettrait à un utilisateur d’utiliser la fonctionnalité d’Ethereum (c’est-à-dire des contrats intelligents totalement expressifs), mais l’actif d’origine sous-jacent resterait précisément cela, Bitcoin. Ainsi, un Bitcoin sur une sidechain Ethereum reste techniquement un Bitcoin.

Sidechains fédérés

Une fédération est un groupe qui sert d’intermédiaire entre une chaîne parente et sa sidechain correspondante. C’est une couche supplémentaire dans le protocole mais remplit une fonction clé et c’est ce que la sidechain Liquid de Blockstream utilise.

En raison du manque d’expressivité du langage de script de Bitcoin, un ensemble de membres mis en œuvre en externe et se méfiant mutuellement forme une cheville fédérée.

Le modèle d’ancrage fédéré compromet intentionnellement la confiance pour des fonctionnalités accrues, notamment une meilleure confidentialité, des vitesses plus rapides et une efficacité de sécurité globale.

Cependant, ils constituent une couche intermédiaire supplémentaire et vont à l’encontre de la tendance générale de l’adoption de Bitcoin malgré des améliorations de performances précieuses..

Problèmes potentiels

Les sidechains viennent avec leurs problèmes de sécurité, notamment en ce qui concerne leur potentiel de risques de fourches souples résultant de leur complexité et le risque de centralisation de l’exploitation minière en raison de la présence de l’extraction minière..

De plus, bien que les sidechains soient indépendants les uns des autres, ils sont responsables de leur sécurité individuelle et ont besoin de la puissance minière requise pour rester en sécurité..

La blockchain de Bitcoin a une puissance de minage PoW suffisante pour rester sécurisée même contre les attaques les plus coordonnées, mais de nombreuses autres chaînes latérales naissantes manquent des effets de réseau et de la puissance de minage nécessaires pour garantir la sécurité aux utilisateurs.

Ce besoin de puissance minière peut en fin de compte influencer la centralisation des mineurs, car il créera une barrière importante à l’entrée pour les mineurs à petite échelle qui ne peuvent pas rivaliser avec les mineurs qui exploitent plusieurs chaînes de blocs, récoltant des récompenses plus considérables..

Cas d’utilisation et sidechains aujourd’hui

Les sidechains ont parcouru un long chemin depuis l’introduction de la sidechain ancrée en 2014. Non seulement utilisées dans Bitcoin, mais les sidechains ont également été notamment implémentées et sont en développement dans une variété de plates-formes avec des cas d’utilisation fascinants.

Porte-greffe

Porte-greffe – La plate-forme de contrat intelligent de Bitcoin – utilise une connexion bidirectionnelle à Bitcoin et ajoute une fonctionnalité de contrat intelligent à Bitcoin. Il récompense les mineurs de Bitcoin grâce à l’extraction de fusion et permet des transactions quasi instantanées et une meilleure évolutivité. Il s’appuiera d’abord sur un modèle de sidechain fédéré avant de passer à un peg automatique.

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Réseau Loom

Le réseau Loom a récemment publié son SDK qui prend en charge ce qu’ils appellent «Dappchains», une solution de sidechain Ethereum layer-2 avec chaque sidechain comprenant son propre mécanisme de consensus DPoS.

Cela permet des dapps hautement évolutifs, en particulier des jeux créés à l’aide de leurs outils. Loom met l’accent sur le commentaire précédent sur les sidechains permettant l’innovation dans l’évolutivité, plutôt que de la fournir directement.

Les sidechains de Loom ont leur propre ensemble de règles et sont utilisés pour décharger le calcul de la chaîne Ethereum principale. Leurs sidechains sont spécifiques à l’application, ce qui signifie qu’ils permettent des dapps hautement évolutifs grâce à un mécanisme de consensus efficace et peuvent périodiquement être installés sur la chaîne principale Ethereum en fonction de leurs besoins de sécurité..

Guide du réseau LoomLire: Guide du débutant sur le réseau Loom

Ardeur

Ardour est une plate-forme blockchain basée sur des chaînes enfants (sidechains) qui utilisent le consensus de preuve d’enjeu (PoS). Il utilise la chaîne principale comme chaîne de sécurité et les chaînes enfants pour traiter les transactions afin d’augmenter l’évolutivité.

Leur conception est spécifiquement axée sur la vitesse et l’efficacité grâce au consensus PoS et à la suppression du ballonnement de la blockchain grâce à l’élagage.

Il existe de nombreux autres projets et développements utilisant des sidechains sous une forme ou une autre, y compris Plasma et l’expérimentation du concept sur Hyperledger.

Conclusion

Les Sidechains sont une solution unique et diversifiée permettant aux réseaux de chaînes de blocs disparates d’expérimenter et d’interagir les uns avec les autres.

Les développements au sein des sidechains contribueront grandement à améliorer la liquidité, l’interopérabilité et l’évolutivité de l’écosystème plus large de la blockchain et de la crypto-monnaie.

Les développements ultérieurs dans la liaison des actifs financiers physiques et traditionnels aux blockchains ne feront qu’augmenter la prévalence et le besoin de solutions impliquant des sidechains dans un certain format..

Pour l’instant, il y a beaucoup de pièces mobiles dans leur développement, mais leurs implémentations et avantages ont parcouru un long chemin depuis leur création originale..

Mike Owergreen Administrator
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