Cosa sono le catene laterali? Estensione e fornitura di funzionalità extra alle blockchain esistenti

Cosa sono le sidechain

Le sidechain sono un’innovazione essenziale nel campo della blockchain con alcune interessanti implicazioni ed effetti a lungo termine sulla più ampia interoperabilità e scalabilità delle reti blockchain.

Sono effettivamente estensioni di blockchain esistenti che aumentano la loro funzionalità e consentono la convalida dei dati da altre blockchain e il trasferimento delle risorse tra di loro senza problemi.

Ci sono già alcuni recenti sviluppi nella loro implementazione live, tra cui le sidechain DPoS di Loom Network per dapp scalabili e giochi su Ethereum, nonché la sidechain Liquid di Blockstream per consentire trasferimenti Bitcoin veloci, riservati e sicuri..

Background e come funzionano

I sidechain sono stati un concetto per un tempo relativamente lungo nello spazio delle criptovalute. L’idea ha preso il volo nel 2014, quando sono state pubblicate diverse figure di spicco della crittografia e delle prime innovazioni sulla valuta digitale un documento accademico che introduce le catene laterali con ancoraggio.

Molti degli autori sono figure centrali di Blockstream, che è in prima linea nell’innovazione nelle sidechain e in altri sviluppi di Bitcoin.

BlockstreamBlockstream ha introdotto il concetto di Sidechain

Il documento delinea alcuni sviluppi critici e problemi associati che erano attualmente di tendenza e lungimiranti all’epoca, molti dei quali ancora molto rilevanti oggi.

A quel tempo, le altcoin stavano rapidamente guadagnando importanza e i problemi associati alla loro volatilità, sicurezza e mancanza di interoperabilità con Bitcoin sollevarono preoccupazioni.

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Il documento ha affrontato principalmente 6 problemi che le catene laterali ancorate miravano a fornire una soluzione:

  1. Compromessi tra decentralizzazione e scalabilità, nonché sicurezza e costi.
  2. Compromessi in funzionalità blockchain specifiche (ad esempio, il linguaggio di scripting di Bitcoin rispetto alla completezza di Turing di Ethereum)
  3. Attività oltre alle valute che possono essere scambiate su blockchain (ad es. Contratti intelligenti, obbligazioni, azioni, derivati, immobili)
  4. Rischio di monocultura in Bitcoin
  5. Potenziale di nuove funzionalità con l’avanzare della tecnologia non originariamente previsto con la creazione di Bitcoin
  6. È necessario un ampio consenso per aggiornare Bitcoin, con conseguenti processi lenti e cauti.

Come puoi vedere, molte di queste richieste del mondo reale per l’evoluzione dell’implementazione iniziale di Bitcoin sono ancora molto rilevanti. I compromessi tra scalabilità e decentralizzazione sono dimostrati con l’attenzione di Ethereum sulla decentralizzazione prima e le complessità risultanti nello sviluppo di soluzioni scalabili.

La maggiore enfasi sulla funzionalità degli smart contract, l’ancoraggio delle risorse del mondo reale alle blockchain e la sperimentazione di altcoin attualmente in corso rappresentano anche le idee lungimiranti delineate nel documento.

Le sidechain sono blockchain che consentono di utilizzare le risorse digitali di una blockchain in modo sicuro in una blockchain separata e successivamente restituirle alla catena originale.

Il termine “sidechain” in questo caso è usato per il contesto, in quanto il documento inizialmente si riferisce a Bitcoin come la “catena principale” e le blockchain connesse (altcoin) come “sidechain”, ma il termine è intercambiabile in modo che le altcoin interagiscano tra loro ciascuna può essere una catena genitore che interagisce con le sidechain. Potresti anche aver sentito parlare di “childchains”, che sono anche sidechain.

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Un’importante distinzione da fare sulle sidechain che deve essere compresa è che le sidechain stesse aiutano ad alimentare l’innovazione attraverso la sperimentazione. Piuttosto che fornire direttamente la scalabilità, consentono la sperimentazione banale su sidechain con vari meccanismi di scalabilità.

Utilizzando le sidechain, è possibile evitare i problemi di distribuzione iniziale, volatilità del mercato e barriere all’ingresso quando si sperimentano le altcoin a causa della derivazione intrinseca della loro scarsità e offerta da Bitcoin. Detto questo, ogni sidechain è indipendente e flessibile da utilizzare con varie funzionalità.

Un sidechain ancorato ha diverse proprietà importanti che vale la pena prendere in considerazione:

  • Le risorse spostate tra le sidechain dovrebbero poter essere riportate alla catena originale solo dal detentore della risorsa originale.
  • Le attività dovrebbero essere spostate senza rischio di controparte.
  • I trasferimenti dovrebbero essere atomici.
  • Le sidechain dovrebbero essere indipendenti, il che significa che modifiche o bug in una sidechain non dovrebbero influenzare le altre sidechain, anche se sono collegate ad essa. Ciò include anche riorganizzazioni blockchain (cioè orfani nelle blockchain PoW).
  • Gli utenti non dovrebbero essere tenuti a monitorare le sidechain che non stanno utilizzando.

Le catene laterali con pegging utilizzano un piolo a due vie per trasferire le risorse tra le catene e consistono nel fornire la prova del possesso nelle transazioni di trasferimento.

L’idea è di abilitare la capacità di bloccare un asset su una catena genitore originale, che può quindi essere trasferito a una sidechain prima di essere eventualmente riscattato sulla catena originale.

In particolare, l’asset originale sulla catena genitore è bloccato in un indirizzo di output specifico e non viene distrutto come le prime implementazioni di sidechain.

Il piolo a due vie è vitale per il concetto generale, quindi esaminiamolo ulteriormente.

Sidechains con ancoraggio a due vie

Il pegging a due vie è il meccanismo per il trasferimento di risorse tra sidechain ed è impostato a una velocità fissa o predefinita. La firma DMMS (Dynamic Membership Multi-Party Signature) di Bitcoin gioca un ruolo fondamentale nella funzionalità del piolo a due vie.

Il DMMS è uno dei componenti meno conosciuti ma incredibilmente importanti di Bitcoin. È una firma digitale di gruppo – composta dalle intestazioni dei blocchi in Bitcoin – che non ha dimensioni fisse a causa della natura PoW alimentata dal punto di vista computazionale della sua blockchain.

Il documento Pegged Sidechain lo descrive inoltre come:

“Inoltre, il contributo è ponderato dalla potenza di calcolo piuttosto che da un contributo di firma soglia per parte, che consente l’appartenenza anonima senza il rischio di un attacco Sybil (quando una parte si unisce molte volte e ha un input sproporzionato nella firma). Per questo motivo, il DMMS è stato anche descritto come una soluzione al problema dei generali bizantini [AJK05]. “

Anche il DMMS è cumulativo, quindi a causa dell’uso del DMMS come firma basata sulla potenza di calcolo piuttosto che sulla conoscenza segreta, i firmatari del DMMS sono noti come minatori e contribuiscono al motivo per cui non esiste una dimensione fissa della firma digitale di gruppo.

Nel contesto del peg a due vie, il DMMS è rappresentato dal Simplified Payment Verification Proof (SPV Proof), che è un DMMS che conferma che si è verificata un’azione specifica su una blockchain PoW.

La prova SPV funge da prova di possesso nella catena genitore iniziale per il suo trasferimento sicuro a una catena laterale. I pioli simmetrici a due vie sono il tipo principale di pioli a due vie, quindi ci riferiremo specificamente solo al piolo simmetrico (rispetto a quello asimmetrico) in questo pezzo.

Possiamo suddividere il processo di pegging a due vie per trasferire un asset da una catena principale a una sidechain in 4 passaggi:

  1. La risorsa (cioè, moneta nativa di una blockchain) viene inviata a uno speciale indirizzo di output che blocca l’asset su quella catena. Può essere bloccato solo da SPV Proof sul sidechain.
  2. Periodo di conferma – Periodo durante il quale la moneta viene bloccata sulla catena genitrice e successivamente viene creata una transazione di riferimento sulla sidechain che fa riferimento all’uscita speciale sulla catena genitrice, nota come SPV Proof.
  3. Periodo del concorso – Periodo durante il quale non è possibile utilizzare una risorsa appena creata su una sidechain. Progettato per evitare doppie spese da potenziali riorganizzazioni blockchain della catena madre.
  4. Riscatta su Parent Chain – Questo processo rispecchia i passaggi 1-3 ma invia invece l’asset a un asset bloccato con SPV sulla sidechain e sblocca l’output inizialmente bloccato sulla catena principale.

Le transazioni sidechain che utilizzano un pegging a due vie consentono in modo efficace solo transazioni intra-chain.

Un trasferimento da Bitcoin (catena madre) a Ethereum (sidechain) consentirebbe a un utente di utilizzare la funzionalità di Ethereum (ovvero contratti intelligenti completamente espressivi), ma l’asset originale sottostante rimarrebbe proprio quello, Bitcoin. Quindi, un Bitcoin su una sidechain Ethereum rimane tecnicamente un Bitcoin.

Sidechains federate

Una federazione è un gruppo che funge da intermediario tra una catena principale e la corrispondente catena laterale. È un livello aggiuntivo nel protocollo ma svolge una funzione chiave ed è ciò che utilizza il sidechain Liquid di Blockstream.

A causa della mancanza di espressività del linguaggio di scripting di Bitcoin, un insieme di membri implementato esternamente e che diffida a vicenda forma un piolo federato.

Il modello peg federato compromette intenzionalmente la fiducia per una maggiore funzionalità tra cui una migliore privacy, velocità più elevate e l’efficienza della sicurezza complessiva.

Tuttavia, sono un ulteriore livello intermedio e vanno contro la tendenza generale nell’adozione di Bitcoin nonostante forniscano alcuni preziosi aggiornamenti delle prestazioni.

Potenziali problemi

Le sidechain presentano i loro problemi di sicurezza, in particolare intorno al loro potenziale di rischi di soft fork derivanti dalla loro complessità e dal rischio di centralizzazione del mining dovuto alla presenza di merge mining.

Inoltre, nonostante le sidechain siano indipendenti l’una dall’altra, sono responsabili della loro sicurezza individuale e hanno bisogno della potenza di mining richiesta per rimanere al sicuro.

La blockchain di Bitcoin ha una potenza di mining PoW sufficiente per rimanere al sicuro anche dagli attacchi più coordinati, ma molte altre sidechain nascenti mancano degli effetti di rete e della potenza di mining necessari per garantire la sicurezza agli utenti.

Questa esigenza di potenza mineraria può alla fine influenzare la centralizzazione dei minatori perché creerà un’elevata barriera all’ingresso per i minatori su piccola scala che non possono competere con i minatori che minano su più blockchain, raccogliendo ricompense più considerevoli.

Usa i casi e le catene laterali oggi

I sidechain hanno fatto molta strada dall’introduzione del sidechain ancorato nel 2014. Non solo utilizzati in Bitcoin, ma anche i sidechain sono stati notevolmente implementati e sono in fase di sviluppo in una varietà di piattaforme con alcuni casi d’uso affascinanti.

Portinnesto

Portinnesto – Piattaforma di contratti intelligenti di Bitcoin: utilizza un piolo a due vie per Bitcoin e aggiunge funzionalità di contratto intelligente a Bitcoin. Premia i minatori di Bitcoin attraverso il merge mining e consente transazioni quasi istantanee e una migliore scalabilità. Si baserà innanzitutto su un modello di sidechain federato prima di passare a un piolo automatico.

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Loom Network

The Loom Network ha recentemente rilasciato il loro SDK che supporta ciò che chiamano “Dappchains”, una soluzione sidechain di livello 2 di Ethereum con ogni sidechain composta dal proprio meccanismo di consenso DPoS.

Ciò consente dapps altamente scalabili, in particolare giochi creati utilizzando i loro strumenti. Loom sottolinea il commento precedente sui sidechain che consentono l’innovazione nella scalabilità, piuttosto che fornirla direttamente.

Le sidechain di Loom hanno il proprio insieme di regole e vengono utilizzate per scaricare i calcoli dalla catena Ethereum primaria. Le loro catene laterali sono specifiche dell’applicazione, il che significa che consentono dapps altamente scalabili attraverso un efficiente meccanismo di consenso e possono essere periodicamente regolate sulla catena principale di Ethereum a seconda delle loro esigenze di sicurezza.

Loom Network GuideLeggi: Guida per principianti a Loom Network

Ardore

Ardour è una piattaforma blockchain basata su childchains (sidechains) che utilizzano il consenso proof of stake (PoS). Utilizza la catena primaria come catena di sicurezza e le catene figlio per l’elaborazione delle transazioni per aumentare la scalabilità.

Il loro design è specificamente incentrato sulla velocità e l’efficienza attraverso il consenso PoS e la rimozione del blocco blockchain attraverso la potatura.

Ci sono molti altri progetti e sviluppi là fuori che utilizzano sidechain in una forma o nell’altra, incluso Plasma e la sperimentazione con il concetto su Hyperledger.

Conclusione

Le sidechain sono una soluzione unica e diversificata per le reti blockchain disparate per sperimentare e interagire tra loro.

Gli sviluppi all’interno delle sidechain faranno molto per alimentare una migliore liquidità, interoperabilità e scalabilità del più ampio ecosistema blockchain e criptovaluta.

Gli ulteriori sviluppi nel legare asset finanziari fisici e tradizionali a blockchain non faranno che aumentare la prevalenza e la necessità di soluzioni che coinvolgono sidechain in alcuni formati.

Per ora, ci sono molte parti in movimento nel loro sviluppo, ma le loro implementazioni e vantaggi hanno fatto molta strada dal loro inizio originale.

Mike Owergreen Administrator
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