WhitePaper
Технология сети распределённых реестров
Введение
Совокупный успех экосистемы с открытым исходным кодом, децентрализованным обменом файлами и общедоступными криптовалютами привел к пониманию того, что такие интернет-протоколы можно использовать для радикального улучшения социально-экономической инфраструктуры.
Две комплексные проблемы стоят на пути всемирного воплощения потенциала этих технологий: низкая производительность и оторванность от реальных сценариев применения в социально-экономической жизни людей.
Мы видели специализированные приложения блокчейна, однако на сегодняшний день эти блокчейны страдают от ряда недостатков, основными из которых являются грубая неэффективность использования энергии, низкая или ограниченная производительность и незрелые механизмы управления. Предложения по масштабированию пропускной способности транзакций биткоин представляют собой решения вертикального масштабирования, которые по-прежнему ограничены мощностью одной физической машины для обеспечения свойства полной проверяемости.
Функционал смарт-контрактов приблизил блокчейн к жизненным ситуациям людей и расширил сценарии применения. Однако ранние реализации - скорее концепты, причём с недостатком гибкости и функционала.
Идеальное решение — это то, которое позволяет нескольким параллельным цепочкам блоков взаимодействовать, сохраняя при этом свои свойства безопасности. Это оказалось трудным с использованием технологии Доказательства Работы. Объединенный майнинг, например, позволяет повторно использовать работу, проделанную для защиты родительской цепи в дочерней цепочке, но транзакции все равно должны быть проверены по порядку каждым узлом. К тому же блокчейн с объединенным майнингом уязвим для атаки, если большинство мощности хеширования родительского узла не является активным слитным майнингом дочернего узла. Помимо прочего, Доказательство Работы получило острую негативную окраску в последнее время из-за огромного потребления энергии. Это сделано, чтобы экономически наказывать злонамеренные узлы сети, ведь затраченная энергия стоит денег,
которые уже невозможно вернуть. Однако такой способ наказания выделяет слишком много CO2.
Мы представляем KGchain - новую сетевую архитектуру блокчейна, которая решает все эти проблемы.
KGchain — это сеть из множества независимых блокчейнов, называемых Приложениями. Такие блокчейны управляются KGcore BFT, который обеспечивает высокопроизводительный, согласованный, безопасный механизм консенсуса, подобный PBFT, где строгая ответственность за разветвление гарантирует контроль над поведением злоумышленников. Алгоритм консенсуса KGcore BFT хорошо подходит для масштабирования общедоступных блокчейнов с доказательством владения.
Первый блокчейн в сети - KGchain. Это мультиактивный блокчейн с Доказательством Владения и простым механизмом управления, который позволяет сети адаптироваться и обновляться. Кроме того, KGchain можно расширить за счет подключения других блокчейнов, виртуальных машин, слоёв совместимости и REST API / RPC сервисов.
Новые элементы сети называются Приложениями и могут содержать произвольный функционал, правила и обязанности.
Все элементы и блокчейны сети KGchain взаимодействуют друг с другом через протокол межблочной связи, своего рода виртуальный язык обмена данными для блокчейнов. Токены можно безопасно и быстро передавать из одной сети в другую без необходимости обмена ликвидностью между сетями. Вместо этого все передачи токенов между блокчейнами проходят через KGchain, который отслеживает общее количество токенов, находящихся в каждом блокчейне. Технология распределённых реестров изолирует каждый блокчейн от отказа других блокчейнов. Поскольку любой может подключить новый блокчейн к KGchain, блокчейны обеспечивают совместимость с будущими инновациями.
KGcore
В этом разделе мы описываем протокол консенсуса KGcore и интерфейс, используемый для создания приложений с его помощью.
В классических алгоритмах византийской отказоустойчивости (BFT) каждый узел имеет одинаковый вес. В KGcore узлы имеют неотрицательное число голосов, а узлы с положительным числом голосов называются валидаторами. Валидаторы участвуют в протоколе консенсуса, транслируя криптографические подписи или голоса, чтобы согласовать следующий блок.
Право голоса валидаторов определяется при создании или детерминированно изменяется блокчейном в зависимости от приложения. Например, в приложении для подтверждения доли, таком как KGchain, право голоса может определяться количеством токенов стейкинга, переданных в качестве залога.
KGcore — это частично синхронный протокол консенсуса BFT, созданный на основе алгоритма консенсуса DLS. KGcore отличается простотой, производительностью и форк-подотчетностью. Для протокола требуется фиксированный известный набор валидаторов, где каждый валидатор идентифицируется своим открытым ключом. Валидаторы пытаются прийти к консенсусу по одному блоку за раз, где блок представляет собой список транзакций. Голосование за консенсус по блоку проходит по раундам. В каждом раунде есть лидер раунда или предлагающий блок. Затем валидаторы поэтапно голосуют за то, принять ли предложенный блок или перейти к следующему раунду. Предлагающий раунд выбирается детерминистически из упорядоченного списка валидаторов пропорционально их количеству голосов.
Безопасность KGcore проистекает из использования византийской отказоустойчивости, оптимизированной голосованием по супер-мажоритарному принципу и механизму блокировки залога.
▪ Больше одной трети голосов должно быть византийским, чтобы вызвать нарушение безопасности, где записано больше двух значений.
▪ Если какому-либо набору валидаторов когда-либо удастся нарушить безопасность или даже попытаться это сделать, они могут быть идентифицированы протоколом и наказаны. Это включает в себя как голосование за конфликтующие блоки, так и трансляцию необоснованных голосов.
Несмотря на сильную гарантию стабильности, KGcore обеспечивает исключительную производительность. KGcore может обрабатывать десятки тысяч транзакций в секунду с задержкой фиксации порядка одной-двух секунд. Примечательно, что производительность, превышающая десятки тысяч транзакций в секунду, сохраняется даже в суровых условиях состязательности, когда валидаторы дают сбои или транслируют злонамеренно созданные голоса.
Отдельные виды практической имплементации технологии позволяют добиться общей производительности свыше 100 тысяч транзакций в секунду.
Одна из существенных выгод, проистекающих из технологичного алгоритма консенсуса — возможность построения лёгких узлов сети. Такие узлы могут использоваться, к примеру, в мобильных устройствах. Им не нужно выкачивать весь блокчейн и совершать другие ресурсно-затратные действия. Для проведения операций достаточно получить актуальный набор валидаторов и затем верифицировать больше ⅔ предварительных сообщений в последнем блоке.
Обзор KGChain
KGChain — это сеть независимых параллельных блокчейнов, каждый из которых использует классические алгоритмы консенсуса BFT, такие как KGcore.
Первый и главный блокчейн в этой сети носит одноименное название KGchain. К нему подключаются многие другие приложения-блокчейны через новый протокол связи между блокчейнами. KGchain отслеживает многочисленные типы токенов и ведет учет общего количества токенов в каждом подключенном блокчейне. Токены можно безопасно и быстро передавать из одного блокчейна в другой без необходимости обмена ликвидностью между блокчейнами, поскольку все переводы монет между ними проходят через KGchain.
Так мы обеспечиваем совместимость приложений, масштабируемость и возможность беспрепятственного обновления и расширения. Например, к KGchain можно подключить блокчейны, созданные на базе Bitcoin, Ethereum, Solana или любой другой блокчейн-системы. Эти блокчейны позволяют KGchain бесконечно масштабироваться для удовлетворения глобального спроса на транзакции.
KGchain — это не просто единый распределенный реестр для выпуска криптовалют и токенов. Служение финансовым рынкам не является основным его назначением. Технологии KGchain позволяют создавать прозрачные и подотчётные реестры имущества, пенсионных накоплений и инвестиций граждан в инфраструктурные проекты. Принципиальная разница с существующими решениями кроется в
поддержке не только и не столько финансовых операций, суть которых можно описать как “спекуляция”. Мы разрабатываем систему для обеспечения настоящей повседневной жизни людей: ежедневные покупки, накопление средств человеком, семьёй, компанией, домом, городом, страной на крупные покупки и проекты. Есть возможность разумно организовать и некоммерческую деятельность, общее владение и распоряжение имуществом. Ключевую роль здесь играет встроенная система прав.
ПРАВА И ОБЯЗАННОСТИ
KGchain имеет встроенную поддержку различных уровней прав и современный механизм множественных подписей транзакций. Каждый блокчейн, приложение, входящее в экосистему KGchain, может задавать при старте или после путём голосования различные уровни прав и соответствующие им права и обязанности. Содержание при этом может быть совершенно разное.
Представьте, к примеру, домохозяйство. У семьи несколько источников доходов и множество расходов. Родители могут выдать ребёнку право тратить определённые суммы денег. Расходы сверх лимита могут быть оперативно утверждены родителями электронной подписью.
Все участники домохозяйства также имеют доступ к общему счету, но для крупных расходов также требуются подписи нескольких или всех членов семьи. Таким образом мы можем организовать накопление на недвижимость или образование для детей, где возможность воспользоваться средствами ограничена возрастом человека, а достижение определённого возраста даёт новый уровень прав.
Участники домохозяйства или произвольный набор пользователей сети могут брать общий займ через механизм множественных подписей и сообща его тратить и оплачивать. Это открывает также сценарии P2P-займов, где стороной может быть как один гражданин, так и группа граждан, а предметом займа могут быть как платёжные средства, так и другие материальные и нематериальные активы.
Жители дома или улицы могут получить право голоса и электронной подписи по вопросам трат общих средств в обмен на обязанность отчислять часть доходов в общий фонд. Это открывает, к примеру, сценарии перевода всех вопросов ЖКХ на современные технологии.
Принятие обязанности уважать чужие права собственности, зафиксированные через NFT в KGchain, открывает возможность
регистрировать своё право собственности. Это открывает сценарии современной реализации реестров собственности недвижимости, транспортных средств и другого имущества. Блокчейн-реализации нотариальных услуг, залоговых кредитов, автоматически выплачивающихся вознаграждений за имущество, являющихся результатом интеллектуальной собственности и многого другого.
В KGchain открытый вход, ни к чему не обязывающий. Однако чем больше обязанностей участники берут на себя, тем больше возможностей для них открывается. Это даёт рост уровня прав и доверия в разных сообществах.
УПРАВЛЕНИЕ
Распределенные публичные реестры должны иметь конституцию и систему управления. Bitcoin полагается на Фонд Биткоин и майнинг для координации обновлений, но это медленный процесс. Ethereum разделился на ETH и ETC после хард-форка для решения проблемы взлома The DAO, в основном потому, что не было ни предварительного общественного договора, ни механизма для принятия таких решений.
Валидаторы и делегаты могут голосовать за предложения, которые могут автоматически изменять предустановленные параметры системы (такие, как стоимость транзакций), координировать обновления, а также голосовать за поправки к удобочитаемой конституции, которые регулируют политику. Конституция обеспечивает сплоченность заинтересованных сторон по таким вопросам, как кража и ошибки (например, инцидент с The DAO), что позволяет решать их быстрее и чище.
Каждое приложение также может иметь свою собственную конституцию, систему уровней прав и механизм управления. Обеспечивая взаимодействие между различными политиками различных приложений, сеть KGchain предоставляет своим пользователям полную свободу и возможность экспериментировать без разрешения.
Сценарии применения
РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ ОБМЕН
Точно так же, как Bitcoin более безопасен, будучи распределенной, массово реплицируемой бухгалтерской книгой, мы можем сделать биржи менее уязвимыми для внешних и внутренних взломов, запустив их в блокчейне. Мы называем это распределенным обменом.
То, что криптовалютное сообщество сегодня называет децентрализованным обменом, основано на транзакциях, называемых «атомарными кроссчейнами» (AXC). С транзакцией AXC два пользователя в двух разных цепочках могут совершать две транзакции передачи, которые фиксируются вместе в обоих реестрах, или вообще ничего (то есть атомарно). Например, два пользователя могут обменивать BTC на ETH (или любые два токена в двух разных реестрах), используя транзакции AXC, даже если BTC и ETH связаны друг с другом. Преимущество обмена транзакциями AXC заключается в том, что пользователям не нужно доверять друг другу или службе сопоставления сделок. Недостатком является то, что обе стороны должны быть в сети, чтобы сделка состоялась.
Другой тип децентрализованного обмена — это распределенный обмен с массовым тиражированием, который работает на собственной цепочке блоков. Пользователи этого типа биржи могут отправить лимитный ордер и выключить свой компьютер, а сделка может выполняться без подключения пользователя к сети. Блокчейн сопоставляет и завершает сделку от имени трейдера.
Централизованная биржа может создать глубокую книгу лимитных ордеров и тем самым привлечь больше трейдеров. Ликвидность порождает большую ликвидность в биржевом мире, поэтому в биржевом бизнесе существует сильный сетевой эффект (или, по крайней мере, эффект «победитель получает больше всего»). Учитывая такие сильные сетевые эффекты, маловероятно, что децентрализованные биржи на основе AXC выиграют объем по сравнению с централизованными биржами. Чтобы децентрализованная биржа могла конкурировать с централизованной биржей, она должна поддерживать глубокие книги ордеров с лимитными ордерами. Это может обеспечить только распределенный обмен на блокчейне.
KGcore предоставляет дополнительные преимущества более быстрой фиксации транзакций. Отдавая приоритет быстрой завершенности без ущерба для согласованности, приложения в KGchain могут быстро завершать транзакции — как для транзакций заказов на обмен, так и для переводов токенов в другие приложения и из них.
Учитывая сегодняшнее состояние криптовалютных бирж, отличным приложением для KGchain является распределенная биржа (также известная как DEX). Пропускная способность транзакций, а также задержка фиксации могут быть сопоставимы с таковыми у централизованных бирж. Трейдеры могут размещать лимитные ордера, которые могут быть выполнены без того, чтобы обе стороны были в сети. А с помощью KGcore и межблокчейновой связи трейдеры могут быстро переводить средства на биржу и из нее в другие блокчейны и обратно.
ИНТЕГРАЦИЯ НЕСКОЛЬКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ
Приложения KGchain запускают произвольную логику, которая определяется в начале жизни приложения и потенциально может быть обновлена с течением времени системой управления. Такая гибкость позволяет приложениям KGchain выступать в качестве мостов к другим криптовалютам, таким как Ethereum или Bitcoin, а также позволяет создавать производные от этих блокчейнов, используя ту же кодовую базу, но с другим набором валидаторов и начальным распределением. Это позволяет использовать многие существующие криптовалютные фреймворки, такие как Ethereum, Zerocash, Bitcoin, CryptoNote и т. д., с KGcore BFT, который представляет собой механизм консенсуса с более высокой производительностью в общей сети, открывая огромные возможности для взаимодействия между платформами. Кроме того, как блокчейн с несколькими активами, одна транзакция может содержать несколько входов и выходов, где каждый вход может быть токеном любого типа, что позволяет KGchain напрямую служить платформой для децентрализованного обмена, хотя предполагается, что заказы сопоставляются через другие платформы. В качестве альтернативы приложение может служить распределенной отказоустойчивой биржей (с книгами заказов), что может быть явным улучшением по сравнению с существующими централизованными криптовалютными биржами, которые со временем подвергаются взлому.
Приложения также могут служить в качестве поддерживаемых блокчейном версий корпоративных и государственных систем, где части конкретной службы, которые традиционно управляются организацией или группой организаций, вместо этого запускаются как приложение в определенном блокчейне, что позволяет ей наследовать безопасность и совместимость общедоступной сети KGchain без ущерба для контроля над базовой службой. Таким образом, KGchain может предложить лучшее из обоих миров для организаций, желающих использовать технологию блокчейна, но опасающихся полностью передать контроль распределенной третьей стороне.
ПОРТИРОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРИЛОЖЕНИЙ В KGCHAIN
Учитывая технологическое превосходство и возможность подключения любых блокчейнов, опишем возможность переноса любых существующих децентрализованных приложений. Существует сразу две технические возможности.
Первая - подключить соответствующий “родной” для данного приложения блокчейн в качестве приложения в общую сеть KGchain и с обновлённой производительностью запустить децентрализованное приложение.
Вторая - KGchain напрямую поддерживает одновременно и EVM и WASM - две лидирующие виртуальных платформы для исполнения
децентрализованных приложений. Смарт-контракт может быть портирован в KGchain для последующего исполнения в соответствующей виртуальной машине. Заметим, что это также потребует запуска нового блокчейна в сети KGchain.
Разница в том, что в первом случае мы можем портировать существующее состояние в KGchain, а во втором случае мы утрачиваем обратную совместимость, но можем запустить приложение с использованием большего числа технологий KGchain, не ограничиваясь существующим функционалом.
ФЕДЕРАТИВНАЯ СИСТЕМА РАЗРЕШЕНИЯ ИМЕН
NameCoin был одним из первых блокчейнов, пытавшихся решить проблему разрешения имен путем адаптации блокчейна Bitcoin. К сожалению, с этим подходом возникло несколько проблем.
С помощью Namecoin мы можем проверить, например, что @satoshi был зарегистрирован с определенным открытым ключом в какой-то момент в прошлом, но мы не узнаем, был ли открытый ключ недавно обновлен, если мы не загрузим все блоки с момента последнего обновления этого имени. Это связано с ограничениями модели Мерклаизации транзакций UTXO Bitcoin, где только транзакции (но не изменяемое состояние приложения) преобразуются в Меркле-хеш блока. Это позволяет нам доказать существование, но не отсутствие более поздних обновлений имени. Таким образом, мы не можем знать наверняка самое последнее значение имени, не доверяя полному узлу, или не неся значительных затрат на пропускную способность из-за загрузки всей цепочки блоков.
Даже если в NameCoin будет реализовано дерево поиска в Меркле, его зависимость от доказательства выполнения работы делает проверку легкого клиента проблематичной. Легкие клиенты должны загрузить полную копию заголовков для всех блоков во всей цепочке блоков (или, по крайней мере, всех заголовков с момента последнего обновления имени). Это означает, что требования к полосе пропускания линейно увеличиваются с течением времени. Кроме того, изменение имени в блокчейне с доказательством работы требует ожидания дополнительных блоков подтверждения с подтверждением работы, что может занять до часа в биткоинах.
С KGcore все, что нам нужно, — это самый последний хэш блока, подписанный кворумом валидаторов (по количеству голосов), и доказательство Merkle для текущего значения, связанного с именем. Это позволяет иметь краткую, быструю и безопасную проверку значений имени с помощью легкого клиента.
В KGchain мы можем взять эту концепцию и расширить ее. Каждая зона регистрации имен в KGchain может иметь связанное доменное имя верхнего уровня (TLD), такое как «.com» или «.org», и каждая зона регистрации имен может иметь свои собственные правила управления и регистрации.
ОБЩАЯ ЭМИССИЯ KGC
- 30% (6 300 000 KGC) на маркетинг в течение 5 лет по 1 260 000 KGC в год.
- 10% (2 100 000 KGC) для компании в течение последующих 11 лет по 190 909 KGC в год.
- 60% (12 600 000 KGC) распределяется по спрейингу в течение 16 лет:
2 млн KGC - 1260 000 KGC= 740 000 KGC в год первые 5 лет
1 млн KGC- 190909 KGC= 809 091 KGC в год последующие 11 лет
Для получения начислений по спрейингу необходимо держать токены на депозите, на которые идут начисления, не менее 30 календарных дней. Они автоматически замораживаются на кошельке после того, как верифицированный пользователь подтвердит участие в распределении по спрейингу. При этом ежедневно начисляемые токены можно в любое время снимать, переводить.
Также из средств на маркетинг первого года необходимо 100 000 KGC для аирдропа. Первые 36 000 верифицированных участников получат вознаграждение по следующей схеме:
- 12 000 чел * 4 KGCKGC=48 000 KGC
- 10 000 чел * 3 KGC= 30 000 KGC
- 8 000 чел * 2 KGC= 16 000 KGC
- 6 000 чел * 1 KGC= 6 000 KGC