Celestia: масштабований рівень доступності даних загального призначення для децентралізованих програм і сайдчейнів з мінімізованою довірою
Одним із основних моментів цьогорічного Devcon 5 стали optimistic rollups — нове рішення для масштабування, яке використовує базовий чейн Ethereum для доступності даних і забезпечення двостороннього перемикання активів із виконанням поза чейном на другому рівні. На додаток до підвищення пропускної здатності та зниження витрат для смарт-контрактів загального призначення, це перший спосіб сталого масштабування першого рівня, уникаючи роздування штату.
Fuel Labs нещодавно оголосили, що впровадження optimistic rollups наближається до завершення і очікує перевірки безпеки. Їх сайдчейн дозволить збільшити пропускну здатність транзакцій приблизно в 50 разів. Однак навіть з таким вражаючим зростанням він обмежений доступністю даних базового чейну Ethereum. Якщо побудувати поверх чейна, спеціально розробленого з нуля для доступності даних, такі системи, як Fuel, можуть легко досягти десятків або навіть сотень тисяч транзакцій за секунду.
З цією метою ми створюємо Celestia — перший в історії масштабований блокчейн, орієнтований на доступність даних. У його центрі знаходиться основний математичний елемент, який робить шардинг безпечним: підтвердження доступності даних за допомогою кодів стирання. Використання цього примітиву безпосередньо, а не через сегментування, дозволяє рівні доступності даних Celestia мати масштабування сегментованих блокчейнів для перевірки блоків.
Наше довгострокове бачення полягає в тому, щоб допомогти побудувати екосистему блокчейну з модульними рівнями доступності даних і механізмами виконання, які можна інтегрувати разом. Ми вважаємо, що це наступне покоління масштабованих блокчейн-архітектур.
Хоча розробники зможуть створювати необроблені додатки безпосередньо на Celestia, у майбутньому можна буде, наприклад, створювати сайдчейни Fuel, використовуючи Celestia як рівень доступності даних. Або зони Cosmos і мережі Tendermint можуть використовувати Celestia як рівень доступності даних, щоб дозволити цим зонам мінімізувати довіру за допомогою доказів фальсифікації, потенційно надаючи екосистемі Cosmos більш однорідний рівень безпеки, зменшуючи залежність від соціального управління для боротьби з поганими зони.
На додаток до збільшення пропускної здатності транзакцій, ще однією перевагою цієї архітектури є зниження витрат для додатків, яким потрібен великий обсяг даних у мережі. Наприклад, розглянемо контракт на приватне голосування, де відкритий ключ тисяч учасників потрібно опублікувати в мережі.
Першим у команді Celestia став Мустафа Аль-Бассам, який раніше був співзасновником Chainspace, сегментованої платформи смарт-контрактів, яку придбав Facebook. Він написав низку основоположних робіт, внески яких лежать в основі безпеки сегментованих блокчейн-систем, зокрема формальної схеми підтвердження фальсифікації та доступності даних.
До команди також входить Джон Адлер, дослідник масштабованості другого рівня в ConsenSys, який працює над другою фазою Ethereum 2.0. Він створив першу специфікацію для схеми optimistic rollup, черпаючи натхнення з попередніх робіт Мустафи про доступність даних.
До них приєднався Ісмаїл Кхоффі, старший інженер-дослідник, який має багаторічний досвід, починаючи від створення прототипів для академічних досліджень і закінчуючи впровадженням блокчейн-систем і неблокчейн-систем у виробництво, зокрема в Tendermint, Google UK і EPFL.
Дизайн Celestia
Основна ідея Celestia полягає в тому, щоб відокремити виконання транзакцій (і валідність) від рівня консенсусу, щоб консенсус відповідав лише за a)упорядкування транзакцій і б)гарантування їх доступності даних. Це мінімум, який консенсусний рівень блокчейну повинен зробити, щоб увімкнути корисні додатки, такі як криптовалюта. (У випадку протоколів proof-of-stake для визначення набору валідаторів необхідний мінімальний критичний для консенсусу рівень виконання, хоча це також може бути реалізовано як optimistic rollup.)
Наприклад, можна уявити версію Біткойна, де недійсні транзакції дозволено публікувати в чейні, але клієнти просто відкидають їх під час зчитування блокчейну для визначення його стану. У цій моделі блокчейн просто використовується як упорядкований протокол обміну повідомленнями, а не як протокол реплікації кінцевого автомата. Такі проекти, як optimistic rollups та zk rollups, розвивають цю ідею, використовуючи докази фальсифікації або дійсності, щоб дозволити клієнтам переконатися в дійсності опублікованих транзакцій або змін стану, не виконуючи безпосередньо кожну транзакцію самостійно.
Це схоже на зведення консенсусу до атомного мовлення, яке вперше було представлено у 1996 році. Це відхід від парадигми реплікації кінцевої машини для консенсусу, який був популярним у дослідженнях розподілених систем протягом останніх кількох десятиліть, якого також дотримуються Сатоші Накамото в Whitepaper Біткойна.
У Celestia блок, який має консенсус, вважається дійсним, лише якщо дані, що стоять за цим блоком, доступні. Це має на меті завадити виробникам блоків випускати заголовки блоків без випуску даних, що стоять за ними, що завадить клієнтам читати транзакції, необхідні для обчислення стану їхніх додатків.
Celestia зводить проблему перевірки блоків до перевірки доступності даних, яку ми знаємо, як ефективно робити з сублінійними витратами, використовуючи підтвердження доступності даних. Ці докази використовують примітив, званий кодами стирання(erasure codes), який використовується в споживчих технологіях, починаючи від DVD-дисків і QR-кодів до супутникового зв’язку.
Докази вимагають від кожного клієнта вибірки дуже невеликої кількості випадкових фрагментів з кожного блоку в чейні, і вони працюють, лише якщо в мережі є достатня кількість клієнтів, щоб вони колективно відбирали весь блокчейн. Це схоже на однорангові мережі обміну файлами, такі як BitTorrent, де різні однорангові пристрої можуть мати різні частини файлу.
Це призводить до цікавого наслідку: чим більше клієнтів у вас в мережі, тим більший розмір блоку(і, отже, пропускна здатність) ви можете безпечно мати. Зауважте, що на відміну від існуючих масштабованих проектів, таких як шардинг, у Celestia пропускна здатність основного чейну збільшується з неконсенсусними нодами. Це унікальна та цікава властивість, оскільки це означає, що ноди, які не створюють блоки, можуть сприяти пропускній здатності та безпеці мережі.
Поточні проекти масштабованості першого рівня, такі як шардинг, зосереджені на виробництві масштабованих блоків, а не на перевірці блоків. Перше марне без останнього, і ми вважаємо, що останнє набагато важливіше, оскільки мотивовані виробники блоків зазвичай мають значно більше ресурсів, ніж звичайні ноди, які просто хочуть перевірити чейн.
Більше інформації
Щоб дізнатись більше про Celestia, переходьте за наступними посиланнями:
Ми неймовірно в захваті від цього бачення. Якщо ви також, ви можете бути в курсі подій щодо Celestia, підписавшись на розсилку на нашому веб-сайті, приєднавшись до нашої групи Telegram або підписавшись на нашу сторінку в Twitter.