Сайдчейн у криптовалюті: що це таке і як працює

Криптовалютний світ постійно розвивається, пропонуючи нові технології та рішення для покращення масштабованості, швидкості транзакцій та безпеки. Однією з таких інновацій є сайдчейни, які відіграють ключову роль у розширенні можливостей блокчейну. Але що таке сайдчейн і чому він став настільки важливим елементом в екосистемі криптовалют?

Сайдчейн – це окрема блокчейн-мережа, яка підключається до основного блокчейну (наприклад, блокчейна Bitcoin або Ethereum) через спеціальні механізми або мости. Це дозволяє переносити активи між двома мережами, зберігаючи при цьому цілісність і безпеку.

Принцип роботи сайдчейнів

Сайдчейни є інноваційним рішенням в блокчейн-технологіях, яке дозволяє розширювати функціональність і масштабованість основних блокчейн-мереж. Для розуміння принципу їхньої роботи важливо розглянути ключові механізми взаємодії між основною та додатковою (сайдчейн) мережами. Основним елементом тут виступають двосторонні мости, які забезпечують безпечний обмін даними та активами.

Створення двосторонніх мостів. Сайдчейни функціонують завдяки створенню двосторонніх мостів, які забезпечують безпечний обмін даними та активами між основною блокчейн-мережею та сайдчейном. Ці мости виступають у ролі сполучної ланки, дозволяючи активам переміщатися між двома мережами без втрати цінності чи безпеки. Така інфраструктура вимагає складної криптографії та довіри до механізмів, що контролюють заморожування та розморожування активів.

Заморожування та випуск активів. Основним кроком у роботі сайдчейнів є заморожування активів на основній мережі, що передбачає тимчасове блокування токенів, які користувач хоче перенести до сайдчейну. Після цього на сайдчейні генерується еквівалентна кількість токенів, які можуть бути використані в рамках цієї вторинної мережі. Цей процес забезпечує можливість використання активів у різних мережах без ризику їх втрати.

Повернення активів. Коли користувач вирішує повернути свої активи із сайдчейну назад в основну мережу, починається процес, зворотний до заморожування. Токени у сайдчейні знищуються (спалюються), а відповідна кількість активів в основній мережі розморожується та повертається власнику. Цей механізм вимагає точного обліку всіх операцій та забезпечення безпеки на кожному етапі обміну.

Забезпечення безпеки. Безпека в сайдчейнах досягається через використання передових криптографічних методів та постійний моніторинг стану мостів між мережами. Важливо гарантувати, що всі операції виконані коректно та що заморожені в основній мережі активи надійно захищені від несанкціонованого доступу. Розробники сайдчейнів повинні також приділяти увагу потенційним уразливості та запобіганню атак.

Інноваційне впровадження. Сайдчейни відкривають нові можливості для блокчейн-проектів, дозволяючи реалізовувати інноваційні ідеї та послуги, які можуть бути несумісними з обмеженнями основної мережі. Це включає створення мереж з особливими властивостями, такими як підвищена анонімність, спеціалізовані смарт-контракти або мікротранзакції, покращуючи тим самим загальну функціональність і доступність блокчейн-технологій.

Впровадження сайдчейнів є важливим кроком до розвитку блокчейн-екосистеми, забезпечуючи необхідну масштабованість і гнучкість для підтримки зростаючого числа додатків і послуг. Однак успішна інтеграція сайдчейнів вимагає ретельної роботи щодо забезпечення їх безпеки та надійності, що є ключовим завданням для розробників та інженерів у цій галузі.

У чому особливість сайдчейнів

Особливість сайдчейнів полягає в їхній здатності розширювати можливості та функціональність основних блокчейн-мереж, надаючи платформу для експериментів, інновацій та вирішення специфічних завдань, які можуть бути неефективними або неможливими в рамках основної мережі. Сайдчейни мають унікальну архітектуру, що дозволяє створювати індивідуалізовані рішення з власними правилами та механізмами консенсусу, що робить їх ідеальними для тестування нових ідей та технологій без ризику порушення роботи основної блокчейн-мережі.

Сайдчейни можуть бути налаштовані для забезпечення високого ступеня анонімності транзакцій, покращеної швидкості та знижених комісій, що робить їх особливо привабливими для різних видів програм, включаючи фінансові сервіси, ігри, ідентифікацію та багато іншого. Крім того, вони можуть підтримувати різні типи смарт-контрактів і навіть нові алгоритми консенсусу, що дозволяє розробникам створювати більш гнучкі та масштабовані програми.

Однією з ключових особливостей сайдчейнів є їхня здатність покращувати масштабованість основної мережі, перерозподіляючи навантаження і тим самим знижуючи затримки та комісії за транзакції в основній мережі. Це досягається за рахунок перенесення частини транзакцій та обчислень у сайдчейни, що дозволяє основній мережі функціонувати більш ефективно та безпечно.Таким чином, сайдчейни не тільки збільшують функціональність та продуктивність блокчейн-систем, але й сприяють їх подальшому розвитку та адаптації під зростаючі вимоги користувачів та ринку.

Переваги та недоліки

Сайдчейни є важливим нововведенням в блокчейн-технології, пропонуючи ряд переваг, які здатні значно покращити функціональність і масштабованість основних блокчейн-мереж. Однак, як і будь-яка технологія, сайдчейни мають свої обмеження та виклики. Розгляд їх переваг і недоліків дозволяє краще зрозуміти потенціал сайдчейнів і їх найбільш ефективного застосування.

Переваги сайдчейнів

Однією з основних переваг сайдчейнів є масштабованість. Вони дозволяють обробляти транзакції та смарт-контракти поза основною мережею, знижуючи навантаження на неї та підвищуючи загальну продуктивність системи. Це особливо важливо для таких мереж, як Ethereum, де висока вартість газу та повільні транзакції стають значною проблемою для користувачів та розробників.

Гнучкість та спеціалізація - Ще одна важлива перевага. Сайдчейни можуть бути розроблені з урахуванням конкретних потреб та вимог, забезпечуючи підтримку унікальних типів смарт-контрактів, нових механізмів консенсусу чи покращеної анонімності транзакцій. Це відкриває двері для інновацій та експериментів у блокчейні, не ризикуючи безпекою та стабільністю основної мережі.

Поліпшення продуктивності завдяки можливості проводити транзакції з меншими затримками та за нижчими комісіями робить сайдчейни привабливими для багатьох додатків, від мікротранзакцій до великомасштабних децентралізованих додатків.

Недоліки сайдчейнів

Однак сайдчейни не позбавлені недоліків. Комплексність управління та інтеграції з основною мережею може стати значною проблемою. Створення безпечних та надійних мостів між мережами потребує складних технічних рішень та постійного моніторингу, що збільшує ризик безпеки та можливість помилок.

Безпека сайдчейнів також є важливим аспектом. Оскільки сайдчейни зазвичай мають менший ступінь децентралізації в порівнянні з основними мережами, вони можуть бути більш вразливими для атак і маніпуляцій. Це вимагає розробки продуманих механізмів безпеки та гарантій захисту активів користувачів.

Залежність від основної мережі також є критичним моментом. Незважаючи на те, що сайдчейни розробляються для збільшення масштабованості та ефективності, їхня працездатність і безпека безпосередньо залежать від інтеграції з основною мережею. Проблеми в основній мережі можуть негативно вплинути на сайдчейни, пов'язані з нею.

Крім того, питання юридичного регулювання сайдчейни ще не до кінця врегульовані. Різноманітність підходів до регулювання блокчейну в різних країнах може створювати додаткові складності для міжнародних проектів, які використовують сайдчейни для розширення своїх можливостей.

Таким чином, сайдчейни пропонують значні переваги для блокчейн-екосистеми, включаючи масштабованість, гнучкість та здатність до інновацій. Проте їхнє ефективне застосування вимагає ретельного розгляду потенційних ризиків та недоліків, включаючи питання безпеки, управління та юридичної ясності. Вирішення цих викликів буде ключем до успішного впровадження сайдчейнів та досягнення їх повного потенціалу у покращенні та розвитку блокчейн-технологій.

Відомі приклади сайдчейнів

Polygon є одним з найбільш відомих прикладів використання сайдчейнів для покращення масштабованості блокчейну Ethereum. За допомогою фреймворку Plasma та своєї власної архітектури, Polygon пропонує розробникам інструменти для створення децентралізованих додатків, які можуть обробляти транзакції зі значно більшою швидкістю та за меншу плату, ніж на основній мережі Ethereum. Це робить Polygon важливим ресурсом для проектів, які прагнуть запропонувати користувальницький досвід без компромісів за швидкістю та вартістю.

Liquid Network - це сайдчейн, розроблений компанією Blockstream для біткоін-мережі. Він призначений для забезпечення більш швидких та конфіденційних транзакцій між бізнесами та індивідуальними користувачами у сфері криптовалюту. Liquid дозволяє учасникам мережі виконувати атомарні свопи, миттєві транзакції та створювати цифрові активи на своїй платформі, що робить його ідеальним рішенням для трейдерів та фінансових установ.

Gnosis вибрав для свого сайдчейну xDai Chain, який спеціалізується на забезпеченні стабільності та ефективності транзакцій. xDai Chain використовується для швидких та передбачуваних платежів, а також для децентралізованих фінансових додатків, які потребують стабільної валюти для транзакцій. Цей проект показує, як сайдчейни можуть сприяти створенню децентралізованих екосистем, де висока продуктивність транзакцій узгоджується з низькими комісіями.

Заключні думки

Сайдчейни є значним кроком уперед у розвитку блокчейн-технологій, пропонуючи унікальне рішення для багатьох обмежень, з якими стикаються основні блокчейн-мережі сьогодні.Вони не лише покращують масштабованість та ефективність транзакцій, а й відкривають нові можливості для інновацій та розробки децентралізованих додатків. Завдяки гнучкості та здатності адаптуватися до специфічних вимог проектів, сайдчейни відіграють ключову роль в усуненні технічних та економічних бар'єрів, стимулюючи зростання та прийняття блокчейн-технологій на глобальному рівні.

Що таке сайдчейни та як вони працюють?

Через кілька років після запуску мережа біткоїна почала досягати меж масштабування: з'явилося безліч криптопроектів, які пропонували набагато більшу швидкість роботи та набагато нижчі комісії за транзакції.

У 2014 році розробники компанії Blockstream вперше описали концепцію сайдчейнів (буквальний переклад з англійської — «бічний ланцюг»), яка дозволила б обійти недоліки біткоїну.

Вони описали ідею створення окремого, додаткового блокчейну, який при цьому матиме двосторонню прив'язку до батьківської мережі з можливістю переведення активів.

Відповідно до вихідної концепції, користувач батьківського блокчейну повинен спочатку відправити монети на адресу, що виходить. Там вони блокуються на короткий період для перевірки, яка покликана виключити можливість подвійної витрати.

Після підтвердження перекладу монети передаються до сайдчейну, де їх можна вільно використовувати. За бажання власник монет може аналогічним чином повернути їх у вихідний блокчейн.

Сьогодні технологію сайдчейнів застосовують в основному для біткоїну та Ethereum – двох найпопулярніших проектів криптоіндустрії, які зазнають складнощів із пропускною здатністю.

Які є сайдчейни біткоїну?

Найбільш відомий на сьогоднішній сайдчейн на базі біткоїну - Liquid Network від компанії Blockstream, побудований на коді проекту Elements. Для створення останнього використовували кодову базу біткоїну, однак у Liquid час створення блоку знижено з 10 хвилин до 1 хвилини за рахунок зниження децентралізації.

У Liquid немає активного активу. Натомість у ньому використовується подоба «обернутого» токена L-BTC, який випускається при перекладі біткоїнів з «рідного» блокчейну до сайдчейну. L-BTC забезпечені біткоїном у співвідношенні 1:1. Крім того, у сайдчейні від Blockstream є функції конфіденційних транзакцій.

Разом з тим, Liquid не можна назвати настільки ж децентралізованим блокчейном, як і біткоін. Проектом керує «федерація» — відносно невелика група організацій, розподілених у світі та незалежних одна від одної.

Вони голосують за оновлення протоколу, керують нодами та так званими «функціонаріями». Це ключі для гаманця з мультипідписом, який вимагає принаймні 11 із 15 ключів-функціонарів для підтвердження транзакції біткоїнів. Кожен із довірених членів «федерації» управляє одним із ключів.

Станом на 2022 рік Liquid не набув широкого поширення на ринку криптовалют і працює швидше як приватний блокчейн: сайдчейн використовують інституційні інвестори, додатки та гаманці.

У блокчейні Liquid випущено невеликий обсяг стейблкоінов Tether (USDT). На початку вересня 2022 стало відомо про плани Blockstream запустити децентралізовану біткоін-біржу XDAX, користувачі якої зможуть обмінювати активи на базі Liquid.

Ще одним відомим сайдчейном біткоїну є Rootstock, в який вбудована віртуальна машина, що дозволяє створювати смарт-контракти. У серпні 2022 року WakeUpLabs і Kilimo оголосили про плани випустити в мережі Rootstock незамінні токени.

У чому особливості сайдчейнів для Ethereum?

Проблема масштабування стоїть перед блокчейн-платформою Ethereum особливо гостро. У тій чи іншій формі її рішення пропонує ціла низка криптопроектів. Одним із таких напрямків є сайчдейни.

Їхня принципова відмінність від Ethereum — можливість використання іншого алгоритму консенсусу, наприклад Byzantine Fault Tolerance, Proof-of-Authority або Delegated Proof-of-Stake (DPoS). При цьому досконаліші параметри блоку вимагають знизити рівень децентралізації шляхом скорочення кількості повних нід. Це також позначається на безпеці.

Важливою особливістю сайдчейнів Ethereum є сумісність із Ethereum Virtual Machine. Такі мережі підтримують контракти, написані мовою Solidity. Завдяки цьому додатку для екосистеми Ethereum можна легко розгортати у його сайдчейні.

Які є сайдчейни для Ethereum?

На даний момент на крипторинку є кілька сайдчейнів Ethereum. Один з них – Polygon Proof of Stake (PoS), який входить до екосистеми Polygon. Polygon PoS складається з трьох рівнів:

1. Bor. Рівень відповідальний за розподіл транзакцій нодами сайдчейна в нові блоки. Періодично вузли перемішуються за допомогою системи комітетів для більшої безпеки.
2. Heimdall. "Шар" консенсусу Proof-of-Stake, який підтверджує блоки, зроблені рівнем Bor і агрегує їх у Дерево Меркла, а потім публікує його в мейннеті Ethereum з метою досягнення фінальності.
3. Смарт-контракти стейкінгу.

Polygon PoS має пропускну здатність, що багато разів перевершує «батьківську» мережу. Розробники оцінюють швидкість сайдчейна 7000 Tx/s проти 15 Tx/s у Ethereum. Нативна криптовалюта Polygon PoS – MATIC.

Переведення активів з Ethereum до Polygon PoS здійснюється через міст, який блокує криптовалюту та випускає її в сайдчейні Polygon. За це відповідає механізм «реле»: щоб підтвердити кроссчейн-переклад, потрібна згода двох третин валідаторів сайдчейну.

Крім Polygon PoS, серед сайдчейнів Ethereum можна виділити Loom Network. Це мультичейн-платформа для децентралізованих програм, запущена ще в 2017 році. Loom Network використовує як базовий рівень EVM-сумісну мережу під назвою Basechain, яка працює на базі алгоритму DPoS. Нативний токен проекту – токен LOOM стандарту ERC-20.

Також до списку сайдчейн-проектів Ethereum входять Skale та Gnosis Chain. Розробники популярної блокчейн-ігри Axie Infinity розвивають сайдчейн Ronin, пов'язаний з Ethereum через кроссчейн-міст, який перезапустили влітку 2022 після масштабного злому. Ronin використовується для транзакцій внутрішньоігрових активів, зокрема NFT та токенів SLP та AXS.

Наскільки безпечним є використання сайдчейнів?

Сайдчейни спираються на власну безпекову систему. Обмежена децентралізація, необхідна для більшої масштабованості, підвищує ймовірність злому валідаторів, майнерів та інших ключових учасників сайдчейнів. Саме це і сталося у випадку з Ronin.

Оскільки кожен сайдчейн є незалежним, у випадку, якщо він зламаний або скомпрометований, шкода залишається в рамках цього ланцюга і не торкається основного блокчейну.Якщо буде скомпрометовано основний блокчейн, сайдчейн продовжить працювати, але його прив'язка до батьківського ланцюга знеціниться.

Деякі сайдчейни біткоїну працюють на базі механізму «сумісного майнінгу» — одночасного видобутку двох окремих криптовалют, заснованих на тому самому алгоритмі консенсусу.

Що таке сайдчейни, їх призначення та як вони працюють

Сайдчейни - це одне з рішень проблеми масштабування блокчейну. Воно пов'язане з переміщенням обчислень з обмеженого ресурсів блокчейна (наприклад, Ethereum) в незалежний блокчейн, оптимізований для масштабування. Цей підхід має переваги, такі як зниження вартості транзакції, зменшення затримки та покращення загальної пропускної спроможності.

Що таке сайдчейн

Сайдчейни - це окремі блокчейни (називаються допоміжними, паралельними мережами, бічними ланцюгами), що працюють разом з головним (основним, батьківським) блокчейном (мейнчейном). Зазвичай допоміжний блокчейн з'єднується з мейнчейном через двосторонній міст. Цей міст дозволяє передавати активи та довільні дані, такі як стан контракту, докази Меркла та результати конкретних транзакцій між двома блокчейнами.

Більшість сайдчейнів мають свій консенсусний механізм та набір валідаторів, відокремлених від основної мережі. Це дозволяє бічним ланцюгам врегулювати та завершити транзакції, не покладаючись на інший блокчейн. Безпека сайдчейнів також зазвичай залежить від їхнього механізму консенсусу та учасників блокчейну, які можуть бути менш надійними, ніж безпека основного ланцюжка.

Призначення сайдчейнів

Основна мета сайдчейну - розширити можливості та функціональність головного блокчейну, а також вирішити критичну проблему масштабованості.Це досягається шляхом надання розробникам та користувачам можливості створювати та виконувати смарт-контракти або децентралізовані програми у мережах, окремих від основного блокчейну. Сайдчени ефективно вирішують такі проблеми:

• Масштабованість: усувають проблеми перевантаження та масштабованості в основному блокчейне за рахунок незалежної обробки певних транзакцій чи операцій;
• Конфіденційність: деякі сайдчейни дозволяють здійснювати анонімні транзакції, які можуть бути неможливими в основному ланцюжку;
• Взаємодія: сприяють взаємодії між блокчейнами, забезпечуючи безперебійну передачу активів та даних;
• Швидкість та ефективність: забезпечують більш швидку обробку транзакцій, що робить їх ідеальними для додатків, що потребують швидкого підтвердження;
• Налаштування: розробники можуть створювати сайдчейни, що відповідають їх унікальним вимогам, оптимізуючи продуктивність конкретних завдань.

Види сайдчейнів

Сайдчейни бувають різних типів, кожен із яких призначений для певних цілей. Деякі поширені типи включають:

• Прив'язані сайдчейни: безпосередньо пов'язані з головним блокчейном, що дозволяє користувачам блокувати активи на основному блокчейні, які потім випускаються як токени на бічній ланцюзі. Ці токени можна використовувати для різних цілей на сайдчейні та згодом їх можна викупити за вихідні монети на основному блокчейні. Прикладом цього є Liquid Network, допоміжна мережа Bitcoin;
• Сайдчейни Drivechain працюють як двостороння прив'язана система. Користувачі можуть переміщати активи з головного блокчейну до сайдчейну і навпаки, забезпечуючи збалансоване та безпечне з'єднання між ними.Приклад: RSK, допоміжна мережа для Bitcoin, була спеціально розроблена для більш високої масштабованості та Bitcoin DeFi;
• Федеративні сайдчейни покладаються на федерацію валідаторів для підтримки безпеки та консенсусу. Ці валідатори забезпечують довіру до допоміжного блокчейну. Приклад: Horizen, відомий як Zendoo, проводить безпечні та децентралізовані крос-чейн-комунікації, не вимагаючи від основного блокчейну відстеження сайдчейну для їхньої перевірки.

Як працюють сайдчейни

Сайдчейни полегшують передачу активів та даних, створюючи міст між двома блокчейнами. Зазвичай цей процес відбувається так:

1. Блокування активів у мейнчейні: перед переведенням активів з мейнету до сайдчейну користувач повинен заблокувати їх у спеціальній транзакції до основного блокчейну;
2. Випуск активів на сайдчейні: відповідна кількість активів випускається на бічній мережі, коли пов'язані активи блокуються в мейнчейні;
3. Використання сайдчейну: тепер користувач може виконувати операції в сайдчейні та користуватися перевагами зниження витрат або швидшого часу підтвердження транзакцій;
4. Переведення активів назад до головного блокчейну: коли користувач хоче перевести токени назад в основну мережу, зв'язані активи бічного ланцюга блокуються, і користувач отримує зворотну кількість розблокованих активів батьківського блокчейна.

Переваги та недоліки сайдчейнів

Приклади сайдчейнів

Розглянемо найбільш відомі sidechains:

• Loom Network - Це сайдчейн на базі Ethereum, який використовує консенсус делегованого доказу частки (DPoS). Він може забезпечити масштабованість dApps, виступаючи як рівень виконання поверх багатьох першокласних блокчейнів, таких як Біткоїн, BSC і Ethereum. Loom Network має ядро, яке є PlasmaChain, пов'язане з іншими сайдчейнами.Завдяки цьому він акумулює загальну продуктивність численних сайдчейнів з високою масштабованістю;
• POA Network - Рішення сайдчейну для Ethereum, що забезпечує високу пропускну спроможність транзакцій і низькі комісії. Використовує механізм консенсусу доказу повноважень, де мережа управляється децентралізованою автономною організацією, що складається з нотаріусів США з ліцензією, що діє. Завдяки громадській ідентичності нотаріусів, є стимул діяти на користь блокчейна;
• Rootstock — сайдчейн, який забезпечує швидкі транзакції та дозволяє створювати смарт-контракти, що працюють із токенами, еквівалентними біткоїнам. Він складається із складного механізму консенсусу, який поєднує злиття майнінгу та федеративний протокол консенсусу. Інтеграція з біткоїном можлива завдяки спеціальним гаманцям з кількома підписами, які управляються федерацією Rootstock;
• Liquid Network - Сайдчейн, побудований на блокчейні Bitcoin, що забезпечує більш швидкі та конфіденційні транзакції для трейдерів та бірж. Оптимізує торгові операції та знижує ризик контрагента;
• SKALE - Гнучкий бічний ланцюжок PoS для Ethereum з відкритим вихідним кодом і можливістю налаштування. Мета Skale – знизити вартість транзакцій та збільшити пропускну спроможність Ethereum. Команда Skale заявила, що допоміжна мережа може запускати алгоритм машинного навчання з використанням EVM для оптимізації загальної пропускної спроможності;
• Gnosis Chain, раніше xDAI, є сайдчейн на основі Ethereum, що використовує консенсус Proof of Stake і орієнтований на стейблкоїн під назвою xDAI. Він був запущений наприкінці 2018 року та дозволяє Ethereum здійснювати швидкі та дешеві переклади;
• Polygon - Успішна реалізація сайдчейна в Ethereum.Це рішення для масштабування блокчейна, спрямоване на забезпечення швидких та економічних операцій за збереження сумісності з блокчейном Ethereum. Використовуючи гібридну архітектуру сайдчейну на основі Proof of Stake та Plasma розробники можуть створювати та розгортати масштабовані децентралізовані додатки, що обробляють більший обсяг транзакцій, ніж головна мережа Ethereum. Така масштабованість особливо важлива для додатків в іграх, DeFi та інших секторах, де потрібна висока пропускна здатність та низька затримка. Сумісність Polygon з екосистемою Ethereum забезпечує безперебійну передачу активів між основною та допоміжною мережею.

Висновок

Сайдчейни відіграють ключову роль у вирішенні проблем, з якими стикаються такі блокчейни, як Ethereum або Bitcoin, наприклад, масштабування та налаштування. За своєю суттю sidechains працюють незалежно, оснащені унікальними алгоритмами консенсусу та параметрами. Така автономія дозволяє їм запроваджувати нові розробки та експериментувати, не ризикуючи стабільністю основної мережі.

Гнучкість допоміжних мереж дозволяє використовувати спеціалізовані функції, задовольняючи різноманітні потреби, починаючи від певних типів активів і закінчуючи покращеними функціями конфіденційності. Крім того, їх природа, що настроюється, означає, що їх можна оптимізувати для конкретних випадків використання або галузей, від фінансів до управління ланцюжками поставок.

Хоча на сторонахпропонують значні переваги, вони також не позбавлені недоліків. Ризики безпеки, потенційна централізація, складності взаємодії, тонкощі економічної моделі є життєво важливими областями, що потребують пильної уваги та стратегії пом'якшення.