Взгляд на инновации в технологическом стеке Биткойна

  • by

Взгляд на инновации в технологическом стеке Биткойна

За последние десять лет Биткойн прошёл долгий путь, и в сравнение с его первой реализацией – качество и надёжность нынешних версий заметно улучшились. Быстро и органично Биткойн привлёк целую армию разработчиков, которые посвятили тысячи часов его совершенствованию, а, иногда, и обновлению основной части кода. Тем менее, Биткойн всё такой же, как и прежде. Ведь, как и в случае с государственной Конституцией – основной консенсус, который определяет монетарные свойства Биткойна, такие как алгоритмическая инфляция и жёстко запрограммированное предложение, остаются неизменными. И, несмотря на то, что различные фракции снова и снова пытались их изменить – их враждебные нападки до сих пор терпят крах. Всё это достаточно болезненный процесс, но, это лишь подчёркивает два главных достоинства Биткойна: никто не может диктовать, как ему развиваться и отсутствие централизованного контроля, которое защищает основополагающие монетарные свойства данной валюты.

Что любопытно – эти особенности привлекательны как для шифропанков, так и для крупных инвесторов. Это правила, которые сделали Биткойн видом денег, незнающим примера. При этом, эти же правила делают разработку программного обеспечения поверх основной сети Биткойна гораздо более сложной по сравнению с другими цифровыми активами. По сути, конституция Биткойна предоставляет разработчикам довольно ограниченный инструментарий, но, это лишь для того, чтобы они не нарушали основную монетарную политику. На карту поставлено слишком многое, чтобы поспешить и что-нибудь сломать.

Это означает, что инновации в Биткойне требуют креативного подхода, терпения, и что самое важное – минимизации собственного эго.

Между прочим, фундаментальные правила, заложенные в конституцию Биткойна, в конечном счёте, отодвигают саму технологию на второй план. Вот почему Кремниевая долина до сих пор с трудом понимает ценность Биткойна. Ведь, это не просто технология, финансовый инструмент или потребительское предложение – это целая денежная система, которая лишь поддерживается технологией. И любой процесс, направленный на изменение конституции Биткойна, может нарушить его основополагающие монетарные принципы. Вот поэтому все значительные технологические инновации реализуются исключительно посредством дополнительных модулей.

Чем опасен близорукий взгляд на Биткойн

Уже неоднократно отмечалось, что модульный подход к инновациям в Биткойне аналогичен эволюции для набора различных протоколов в Интернете, которые специализируются на разных функциях. Электронные письма обрабатываются по SMTP, веб-страницы по HTTP, адресация устройств пользователей по IP, а маршрутизация пакетов данных по TCP. Каждый их этих протоколов развивался долгие годы, чтобы предоставить вам тот результат, который вы получаете в эту самую секунду.

В превосходном посте Спенсера Богарта о зарождении технологического стека Биткойна – он утверждает, что сейчас мы наблюдаем начало развития собственного набора Биткойн-проколов. На практике, отсутствие гибкости Биткойна на базовом уровне породило ряд дополнительных протоколов, которые специализируются на различных функциях. В пример, можно привести стандарт Lightning BOLT, созданный для реализации быстрых платёжных каналов. Подобные инновации являются достаточно яркими, и, одновременно, относительно безопасными, поскольку модульный подход минимизирует риски для основной системы.

Сегодня, в технологическом стеке Биткойна происходит так много всего, что, возможно, отслеживать появление новых решений стало невероятно сложным. Приведённая ниже диаграмма является попыткой графически отобразить все относительно новые инициативы и показать более полную картину технологического стека в Биткойне на данный момент. При этом, информация не является исчерпывающей и не означает прямой поддержки всех инициатив. Тем не менее, крайне впечатляет, что инновации продвигаются на всех фронтах: от технологий второго уровня до новых решений в области смарт-контрактов.

Решения второго уровня в Биткойне

Решения второго уровня

В последнее время было много разговоров о принятии Lightning Network – самой выдающейся технологии второго уровня. Критики часто указывают на очевидное снижение числа каналов и общего количества зарезервированных биткойнов в этой сети. Это два основных показателя, которые, как правило, используют для оценки принятия пользователями данной технологии. Хотя сообщество и сошлось на подобной модели – важно заметить, что это в корне ошибочный подход, учитывая то, как Lightning Network работает на самом деле.

Одним из наиболее недооценённых достоинств Lightning Network является её конфиденциальность. Поскольку Lightning не полагается на проверку своей собственной цепи – пользователи могут совершать приватные транзакции, дополнительно используя такие решения, как Tor.

«Не»-простой гайд по настройке и использованию полного узла Lightning Network

На данный момент, можно оценить процент приватного использования Lightning Network сравнив количество приватных и публичных каналов. Исследователь Кристиан Декер считает, что 41% каналов в Lightning являются приватными.

Lightning Network Private Chanells_2

Активность в приватных каналах не фиксируется популярными исследователями Lightning Network. Таким образом, увеличение приватного использования сети приводит к искажению публичных измерений, и, соответственно, иллюзии у наблюдателей, что уровень принятия технологии снижается.

Хотя, стоит признать, что Lightning Network всё ещё должна преодолеть существенные барьеры, связанные с удобством использования, прежде чем получит по-настоящему широкое распространение. Но, уже сейчас необходимо перестать использовать ошибочные показатели для оценки текущего состояния сети. Как отметил Декер в своём последнем выступлении на конференции в Берлине – даже приведённая выше оценка приватных и публичных каналов является ошибочной, поскольку внедрение подписей Шнорра делает транзакции для открытия каналов в Lightning неотличимыми от обычных.

Ещё одним интересным событием в области конфиденциальных решений второго уровня стало создание WhatSat – приватной системы обмена сообщениями поверх Lightning. Данный проект является модификацией Lightning Deamon, которая позволяет ретрансляторам личных сообщений (мессенджерам, соединяющим пользователей для общения) получать компенсацию за свои услуги посредством микроплатежей. Появление этого децентрализованного, устойчивого к цензуре и спаму чата стало возможным благодаря инновациям в самом клиенте LND, таким как недавние улучшения в Lightning-Onion – собственном протоколе луковичной маршрутизации Lightning.

Рост числа приложений Lapps или Lightning Applications демонстрирует широкий диапазон применения данных нововведений, особенно, когда речь заходит о пользовательских приложениях: от облачных вычислений на основе технологии Lightning VPS до сервиса хостинга изображений, который получает доходы от рекламы посредством микротранзакций. И это только инновации в области Lightning Network.

В более широком смысле, решения второго уровня являются набором приложений, которые используют базовый блокчейн Биткойна в качестве судьи, с которым согласуются внешние события и решаются споры. Поэтому тема привязки данных к блокчейну Биткойна гораздо шире нежели может показаться, и даже такие крупные компании, как Microsoft внедрили децентрализованную систему идентификации поверх Биткойна. Подобные инициативы повышают спрос на решения, завязанные на блокчейне Биткойна, а также играют важную роль в развитии рынка комиссионных отчислений.

Смарт-контракты

Также, есть ряд проектов, которые пытаются вернуть Биткойну функционал смарт-контрактов наиболее ответственным и безопасным способом. Это важное событие, поскольку, начиная, с 2010 года некоторые части исходного кода Биткойна, определяющие то, что он способен вычислять, были удалены из основного протокола. Это произошло после того, как была выявлена серия фатальных ошибок, которые вынудили самого Сатоши Накамото отключить некоторые скриптовые функции языка программирования в Биткойне.

За прошедшие годы стало совершенно ясно, что существуют реальные риски, которые несут в себе функционал смарт-контрактов. Общий принцип заключён в том, что чем больше функциональных возможностей закладывается в виртуальную машину (механизм коллективной проверки, которые обрабатывает коды операций), тем более непредсказуемой она будет.

Но, совсем недавно появились новые подходы к архитектуре смарт-контрактов в блокчейне Биткойна, которые, вероятно, смогут не только минимизировать непредсказуемость, но, и обеспечить широкий функционал.

Разработка нового подхода к смарт-контрактам на Биткойне под названием Merkleized Abstract Syntax Trees (MAST) привела к появлению новой волны технологий, которые пытаются обеспечить компромисс между функциональностью и безопасностью.

Наиболее заметным решением является Taproot – элегантная реализация структуры MAST, которая позволяет выразить код всего приложения в виде древа Merkle, причём каждая ветвь этого древа представляет собой различный результат выполнения кода. Вместе с Taproot зародился язык Tapscript, который можно использовать для более простого выражения условий расходов, связанных с каждой ветвью древа.

Питер Вуйле представил два BIP для будущего софт-форка Биткойна

Ещё одно интересное нововведение – архитектура для реализации специальных соглашений (ковенантов), задающий условия хранения биткойнов. Первоначально предложенные Грегом Максвеллом в качестве мысленного эксперимента ещё в 2013 году – ковенанты представляют собой подход, который позволяет ограничить расход остатков даже при изменении условий их хранения. И, хотя, идея существует уже почти семь лет – ковенанты были непрактичными в реализации до появления технологии Taproot. Теперь новый операционный код [opcode] OP_CHECKTEMPLATEVERIFY (ранее известный как OP_SECURETHEBAG) использует эту новую технологию, чтобы потенциально обеспечить безопасное выполнение ковенантов в блокчейне Биткойна.

На первый взгляд, ковенанты невероятно полезны в контексте кредитования, и, возможно, создания производных на основе Биткойна, поскольку позволяют создавать политики, например, для возврата накладных расходов на конкретный биткойн-адрес. Но, потенциальные возможности ковенантов в Биткойне выходят далеко за рамки простого кредитования.

Ковенанты могут предусматривать реализацию таких вещей, как хранилища биткойнов, представляющих собой эквивалент второго приватного ключа, который позволяет взломанной стороне «заморозить» украденные средства.

Также, существует множество других применений данной технологии: Non-Interactive Payment Channels, Congestion Controlled Transactions и CoinJoins, которые, определённо, заслуживают отдельного поста. Узнать об этом подробнее можно из BIP-проекта Джереми Рубина [англ].

Важно заметить, что подписи Шнорра являются технологической основой, которая делает возможными все эти новые подходы к реализации смарт-контрактов на Биткойне. После активации подписей Шнорра можно начать развивать даже более сложные решения, такие как Scriptless Scripts, которые позволят абсолютно конфиденциальным и масштабируемым смарт-контрактам быть представленными в виде цифровых подписей, в отличии от операционных кодов [opcodes].

Подписи Шнорра и неизбежность конфиденциальности в Биткойне

Аналогичным образом идея представления результатов выполнения смарт-контрактов в виде цифровой подписи используется в технологии Discreet Log Contracts, что призвано повысить уровень конфиденциальности и масштабируемости.

Вместе данный инновационный подход позволит внедрить новые виды приложений на основе смарт-контрактов в Биткойне.

Майнинг

Дополнительно, есть интересные разработки в области майнинг-протоколов, особенно тех, которые используют участники майнинг-пулов. Несмотря на то, что проблема централизации в майнинге, возможно, несколько преувеличена, всё же стоит признать, что владельцы майнинг-пулов имеют избыточную власть, которая, на практике, может быть децентрализована. Сейчас, именно владельцы майнинг-пулов решают какие транзакции будут включены в блоки, что, действительно, даёт им значительную власть. При этом, некоторые операторы злоупотребляют этой возможностью: подвергают транзакции цензуре, добывая пустые блоки, а также без предупреждения перераспределяют мощности майнеров на другие цифровые активы.

Но, есть технологии, которые могут перевернуть эту структуру с ног на голову. Одним из наиболее существенных изменений в майнинге биткойнов является популярный протокол Stratum V2. Это полный апгрейд, на котором реализован вторичный протокол BetterHash, позволяющий майнерам самостоятельно определять состав добываемых блоков. Дополнительно, Stratum V2 позволяет улучшить взаимодействие и координацию между участниками майнинг-пула.

BetterHash: децентрализованный майнинг биткойнов с новыми протоколами хэширования

Ещё одна интересная инновация в майнинге, которая должна способствовать большей стабильности – это вновь возникший интерес к решению проблем, связанных с хэшрэйтом на фоне разработки «difficulty-деривативов». Они могут быть полезны для майнеров, желающих застраховаться от колебаний уровня сложности добычи. И хотя подобные деривативы ещё не созданы – это интересная эволюция в индустрии майнинга.

Приватность

После нашего отчёта касательно подписей Шнорра – некоторых сторонников монет, ориентированных на конфиденциальность, обеспокоил тот факт, что в какой-то момент в Биткойне также может быть обеспечена достаточная анонимность. Да, это может поставить под сомнение ценность подобных монет в долгосрочной перспективе, тем более что, для Биткойна существует ещё множество новых протоколов, которые могут повысить уровень конфиденциальности. И хотя анонимность в Биткойне, вероятно, так и останется более искусством нежели наукой – на горизонте уже появились интересные инновации, о которых стоит упомянуть.

Прежде чем углубиться в эту тему – важно отметить, что главным препятствием для конфиденциальности транзакций является факт, что большинство решений просто ещё недостаточно доработаны.

Энтузиасты, заинтересованные в конфиденциальности, зачастую, фокусируются на приватности самого блокчейна и упускают из виду сетевой уровень или наоборот. При этом, оба эти вектора страдают от недостаточной зрелости и проработки, что упрощает деанонимизацию транзакций. Правда, есть несколько проектов, которые работают над этой проблемой.

Анонимность в Биткойне

В плане конфиденциальности блокчейна интересны такие решения, как P2EP и CheckTemplateVerify, т.к. здесь приватность сочетается с эффективностью. Дополнительно, такой новый подход, как CoinJoin способствует внедрению конфиденциальных транзакций посредством мотивации пользователей в виде более низкой платы за транзакции. И хотя полных гарантий анонимности CoinJoin не даёт, стоит признать, что незащищённые транзакции тоже нужны, ведь они позволяют оценить общий оборот монет в Биткойне.

Если более низкая комиссия за транзакции действительно станет мотиватором и приведёт к большей анонимности, как пример – выходные данные UTXO, которые могут стать выходами в CoinJoin, то деанонимизация посредством статистического кластерного анализа станет ещё более субъективной нежели сейчас. Некоторым компаниям, которые занимаются анализом блокчейнов удалось убедить правоохранительные органы, что есть высокая вероятность того, что выходные данные UTXO принадлежат конкретному пользователю, но, этот базовый подход стал слишком ненадёжным. Если большинство выходных данных UTXO станут выходами в CoinJoin – это может нарушить существующий подход к кластеризации.

Samourai Wallet добавит функцию CoinJoin для повышения конфиденциальности

Но, прежде чем это произойдёт, потребуется проделать огромную работу в области юзабилити, чтобы все пользователи в Биткойн, обладают они техническими знаниями или нет, имели равный доступ к механизмам конфиденциальности. Помимо P2EP и CheckTemplateVerify, недавней разработкой в этой области стало решение SNICKER — упрощённый «не-интерактивный» [без прямого взаимодействия] вариант CoinJoin с повторно используемыми ключами шифрования, что является новым способом создания «coin_join-транзакций» между недоверенными пирами. SNICKER объединил в себе несколько технологий, чтобы предоставить доступ к транзакциям по принципу CoinJoin без необходимости в доверии или взаимодействии между пользователями.

Также, заметен прогресс в развитии протоколов, направленных на конфиденциальность и эффективность на уровне P2P коммуникации. В 2019 году в нескольких криптосетях был успешно протестирован новый протокол Dandelion, направленный на повышение уровня конфиденциальности. И хотя приватность конкретно при выполнении транзакций не является так называемой «серебряной пулей», особенно, когда речь идёт о полном сетевом спектре в целом – такие протоколы как Dandelion способны существенно повысить конфиденциальность пользователей посредством сокрытия IP-адреса, который транслирует транзакцию.

И ещё одним протоколом в технологическом стеке Биткойна, который, определённо, заслуживает внимания, является новое решение для ретрансляции транзакций – Erlay. Несмотря на то, что Erlay всё ещё находится на очень ранней стадии разработки – это важное новшество, поскольку значительно снижает требования к пропускной скорости сети при работе полного узла Биткойн. В случае реализации Erlay позволит пользователям участвовать в ретрансляции транзакций, что безусловно полезно при зависимости от высокой пропускной способности сети и необходимости постоянной проверки блокчейна, особенно, это актуально для стран, где интернет-провайдеры накладывают ограничения на скорость сети.

Заключение

И это всё является лишь верхушкой айсберга, ведь, невероятно сложно отследить все инновации, происходящие в Биткойне, поэтому данный пост – лишь царапина на поверхности. Следовательно, напрашивается ключевой вывод: Биткойн в совокупности – это постоянно развивающийся набор протоколов. И описанный выше модульный подход к инновациям крайне важен, поскольку играет ключевую роль в минимизации авторитаризма в эволюции Биткойна и защищает его фундаментальные монетарные свойства. Рекомендуется вспомнить эту статью, когда кто-либо скажет, что Биткойн – это статическая технология.

Автор: Lucas Nuzzi

Источник

Published at Fri, 27 Mar 2020 06:05:27 +0000