Как могут взаимодействовать разные блокчейны?

Сейчас есть два способа совместить разные блокчейны:

1. Передать сообщения о состоянии одной цепочки в другую. Для этого понадобятся искусственные токены (односторонние и двухсторонние связки, боковые цепочки).
2. Осуществить межплатформенные атомарные обмены (свопы). То есть пользователи из разных блокчейнов обмениваются токенами и при этом им не нужно доверять посредникам.

Самые известные на данный момент проекты - Polkadot и Cosmos. Они претендуют на то, чтобы стать «блокчейном блокчейнов». Оба имеют внутренние токены, которыми оплачиваются выполненные работы проверяющих в этих сетях.

Другой проект - Block Collider - использует кардинально другое техническое решение для реализации этих же задач.

Идеи, высказанные в отличной статье Виталика Бутерина о том, что блокчейны могут быть функционально совмещены, легли в основу рассмотрения вышеуказанных способов взаимодействия блокчейнов и привели к пониманию наибольшей перспективности кросс-платформенного обмена сообщениями. Для межплатформенных атомарных обменов не нужно установление доверия и специализированная система объединения блокчейнов.

Кросс-платформенная передача сообщений

Кросс-платформенный обмен основан на доверии. Есть ли возможность ретранслировать сообщения без установления доверительных отношений?

Осложняет решение этого вопроса проблема, которую можно назвать проблемой потерянной ветви. Предположим, сервис пересылает сообщение о состоянии из одной сети (А) в другую (Б). В процессе выясняется, что передатчик оказался в потерянной ветке блокчейна А, тогда все, что получил блокчейн Б, будет недействительным.

Если одно из передаваемых посланий требует запуска синтетических токенов поверх блокчейнов, то это создаст неприемлемую межплатформенную двойную трату. Постоянный учет риска нахождения ретранслятора в потерянной ветке - это главная проблема систем кросс-платформенной передачи информации.

Платформы Cosmos и Polkadot преодолевают этот вызов в два шага:

1. Применяют inter-blockchain communication (IBC) протокол для хранения блока заголовков каждой межплатформенной операции в виде структуры Меркла.
2. Используют историю блока заголовков для сохранения неизменных балансов каждого токена в обоих блокчейнах.

Совместное применение таких шагов препятствует возникновению межплатформенных двойных растрат.

К сожалению, платформы вроде Oraclize не рассматривают задачу потерянной ветви, а хорошо бы если с их помощью информация передавалась бы между блокчейнами.

Заглядывая вперед, хочеться пожелать, чтобы проблема потерянной ветви решалась самим блокчейном-отправителем.

Это можно организовать, используя усиление завершенности в системах Proof-of-Stake. Это то, к чему стремится Casper FFG. Пока непонятно, насколько быстро законченность поможет найти компромиссное решение в параметризации подобной PoS-системы.

Но даже с гарантией завершения актуальными остаются другие трудности. Мы являемся свидетелями всплеска новых разработок в блокчейнах. Скорее всего, он продолжится в течение ближайших лет. Большое число появляющихся цепей вынуждает каждый блокчейн сохранять и подтверждать блоки заголовков Merkle-структуры из каждой цепочки, с которой будет устанавливаться связь.

Каждый блокчейн будет раздуваться от такого количества блоков. Однако, применение блокчейна-моста снизит это набухание с функциональной зависимости от n! до зависимости от n.

Хотелось бы, чтобы блокчейны непосредственно взаимодействовали между собой, без посреднических платформ. В данный момент это кажется несбыточной фантазией. Трудность усиливается тем, что сети вроде биткоина даже в будущем не смогут перейти от PoW к PoS с гарантированной законченностью.

Вполне возможно, что в отдаленном будущем цепи-посредники будут не нужны, но пока непонятно, как это может быть сделано. В краткосрочной перспективе у Cosmos и Polkadot есть все шансы стать опорой для межплатформенной передачи информации.

Межплатформенные элементарные обмены

Недавно был произведен первый элементарный обмен между Litecoin и Decred.
Оба блокчейна не используют полные по Тьюрингу программные языки. Межплатформенный атомарный перевод легче произвести с участием многоцелевых платформ, использующих интеллектуальные контракты. Нужно несколько лет для наполнения архивов и начала их активного использования.

Еще одна большая трудность перекрестных элементарных обменов - нахождение расценок и согласование распоряжений. Здесь начинают действовать децентрализованные обмены (DEX), вроде 0x и OmiseGo.

OmiseGo - это совершенно децентрализованная платформа, в 0x распоряжения передаются ретрансляторами (централизованными сущностями), они пересылают совмещенные распоряжения на согласование в цепь.

Если потребуется полная децентрализация обменов, включая книгу распоряжений на блокчейне, тогда пригодятся платформы, аналогичные OmiseGo, которые будут выполнять элементарные межплатформенные обмены. Но из-за внутренних ограничений блокчейна (расчетное время, шахтерская гонка, майнерское вредительство и т. п.), скорее всего будут использоваться схемы, схожие с 0x.

Сейчас 0x работает на платформе ethereum, но в его road map описано использование пересекающихся блокчейнов (это, вероятно, будет опора на технологии, позволившие осуществить перевод Litecoin-Decred). Ретрансляторы 0x разместят распоряжения о нахождении цен и передадут информацию от одного блокчейна другому, для запуска освобождения депонированных денег в обеих цепях.

Такой симбиоз объединит отсутствие посредников, быстродействие, сопоставление распоряжений с минимальными гарантиями доверия (передача ретранслятором только актуальной информации в оба блокчейна).

Заключение

Выход Cosmos, создаст на ближайшие пару месяцев много шума вокруг интернета блокчейнов. Подобные системы устраняют принципиальные задачи межплатформенных связей, но они не обязаны отвечать на все вопросы, связанные со взаимодействием разных блокчейнов.

Нужно отдавать себе отчет, что не везде необходимо применение блокчейна блокчейнов. При эволюционировании криптовалютных систем будет возникать разнообразные модели доверия, виды ретрансляторов и большое количество оригинальных технических решений.

* Межплатформенные атомарные обмены возможны только тогда, когда обе цепи имеют встроенную функцию депонирования. Некоторые сети (IOTA, sia) в своих блокчейнах не поддерживают депонирование без доверия, и не могут осуществлять межплатформенные атомарные обмены.

** Сильным ограничением межплатформенных атомарных обменов выступает время урегулирования. Транзакции могут быть переданы не быстрее, чем будет записан самый медленный блок из двух задействованных блокчейнов. Block Collider проводит взаиморасчеты, которые могут происходить быстрее, чем записываются блоки в любой из цепей. Применение межплатформенных атомарных обменов для расчетов, которые будут происходить быстрее, чем запись блока в любой цепи довольно привлекательная идея. Зная насколько медленны блоки биткоина, Block Collider может получить интересную нишу.

Особая благодарность Sunny Aggarwal, Matt Luongo, James Prestwich и Сине Хабибян за их вклад в это эссе.