Technologies et implications des Appchains

Analyse de recherche originale de Web3.com Ventures

0xPoissonlosophe

Introduction

Ethereum est génial – du moins pour la plupart des gens. Mais l’un des principaux problèmes d’Ethereum et d’autres blockchains publiques est qu’il n’y a pas beaucoup de personnalisation. Bien sûr, vous pouvez rédiger et déployer des contrats intelligents, mais en tant qu’utilisateur ou entreprise unique, vous ne pouvez pas vraiment faire grand-chose sur les mécanismes de consensus, les moteurs d’exécution et autres architectures sous-jacentes. Après tout, vous n’êtes pas le seul à utiliser Ethereum, vous n’avez donc pas vraiment la possibilité de dicter les règles.

Supposons que vous construisiez un échange décentralisé entre chaînes qui doit regrouper les données de toutes ces différentes chaînes [1], ou que vous souhaitiez un jeu de stratégie en temps réel sur la chaîne [2], ou que vous soyez une entreprise Fortune 500. suivre votre chaîne d'approvisionnement. Les blockchains publiques prêtes à l’emploi ne peuvent pas vraiment répondre aux exigences de débit, d’agrégation de données ou de confidentialité dont ces applications ont besoin. C'est là qu'intervient le concept d'« appchain ». Les chaînes d'applications sont des réseaux blockchain décentralisés et spécifiques à une application, conçus pour prendre en charge des cas d'utilisation spécifiques et répondre à des exigences spécifiques. Dans cet essai, j'explorerai trois approches exemplaires du paysage émergent des chaînes d'applications : l'écosystème Cosmos, Hyperledger Fabric et Rollups-as-a-Service (RaaS), avant de discuter de l'essor des chaînes d'applications qui affecte le paysage de l'infrastructure Web3 dans son ensemble.

Réseau Cosmos

Le réseau Cosmos est peut-être l'une des solutions d'application les plus importantes au sein du Web3. S'étendant jusqu'en 2016, le réseau Cosmos vise à créer un « Internet des blockchains », ou l'infrastructure d'un monde multi-chaînes. Essentiellement, Cosmos fournit un kit de développement logiciel (SDK), qui fournit aux développeurs les outils et les interfaces dont ils ont besoin pour créer facilement leurs propres applications blockchain. Bien que le SDK dispose de certaines architectures par défaut prêtes à l'emploi, telles que le protocole de consensus Tendermint PoS, les développeurs disposent d'une grande latitude pour écraser ces architectures par défaut et concevoir une blockchain complète avec son propre mécanisme de consensus personnalisé, ses normes de jetons et ses fonctionnalités intelligentes. plateformes contractuelles.

Au sein du réseau Cosmos, il existe deux types distincts de blockchains : les « hubs » et les « zones » [3]. Les « zones » sont assez simples à comprendre : il s'agit simplement des chaînes spécifiques à l'application qui exécutent l'application elle-même (comme un échange décentralisé ou un jeu en chaîne). Les « hubs », quant à eux, ont pour fonction de connecter ces « zones » et d'autres « hubs » entre eux afin de permettre la communication inter-chaînes via le « Inter-Blockchain Communication Protocol » (IBC).

Au centre du réseau Cosmos se trouve le « Cosmos Hub », qui est la première chaîne de « Hub » à être construite sur le réseau Cosmos et agit essentiellement comme une « Grand Central Station » pour tous les autres hubs et zones. Néanmoins, comme le montre le schéma ci-dessus, les « Hubs » n'ont pas nécessairement besoin de se connecter au Cosmos Hub. Une entreprise privée, par exemple, pourrait choisir de lancer son propre hub privé reliant ses propres zones privées.

En effet, le SDK Cosmos met l’accent sur la personnalisation et l’interopérabilité, et les développeurs disposent d’une grande latitude pour laisser libre cours à leur imagination. Au sein de l'écosystème Cosmos se trouvent certaines grandes chaînes L1 à usage général, telles que la chaîne BNB compatible EVM (à l'origine Binance Smart Chain) [4]. Pour un créateur de chaînes d'applications, l'interopérabilité du réseau Cosmos est incroyablement utile, car elle permet à la chaîne d'applications d'accéder aux données d'une grande variété de chaînes via l'IBC. C'est l'une des raisons pour lesquelles de nombreuses chaînes d'applications construites à l'aide du réseau Cosmos sont des oracles, des DEX multi-chaînes et d'autres services qui nécessitent l'agrégation de données provenant d'une grande variété de chaînes différentes.

Tissu Hyperledger

Une autre façon de mettre en œuvre des chaînes d'applications consiste à utiliser Hyperledger Fabric, une plate-forme blockchain open source permettant de créer des applications et des solutions de niveau entreprise. C'est l'un des projets sous l'égide d'Hyperledger, hébergé par la Linux Foundation [5].

Comme le SDK Cosmos, Hyperledger Fabric est conçu pour prendre en charge l'architecture réseau modulaire de la blockchain et offrir une flexibilité dans la création et le déploiement d'applications basées sur la blockchain. Il fournit une architecture plug-and-play qui permet d'ajouter ou de remplacer facilement des composants tels que le consensus, les services d'adhésion et l'exécution de contrats intelligents (code chaîne). Mais la différence la plus importante entre le SDK Cosmos et Hyperledger Fabric réside dans le public : le SDK Cosmos est orienté vers les utilisateurs et les développeurs natifs du Web3, tandis qu'Hyperledger Fabric cible les clients institutionnels de niveau entreprise. Ainsi, alors que Cosmos SDK se concentre sur la création d'un système décentralisé et interopérable, Hyperledger Fabric se concentre sur la création de réseaux privés et autorisés, où les participants doivent être explicitement autorisés à rejoindre et à participer au réseau.

En effet, les chaînes d’applications d’entreprise fonctionnent d’une manière très différente des chaînes d’applications natives Web3. Alors que les chaînes d'applications Web3 natives se concentrent souvent sur la tokenomique et utilisent la structure de la blockchain pour financer leurs produits, les chaînes d'applications d'entreprise se concentrent sur l'utilisation de la blockchain comme moyen efficace d'enregistrer et de conserver les données. Fondamentalement, ces chaînes d'applications d'entreprise exploitent le fait que les chaînes de blocs sont des structures de données inviolables, vérifiables et à ajout uniquement qui peuvent répartir les rédacteurs de données dans le temps et dans les emplacements géographiques. Essentiellement, une chaîne d’applications basée sur Hyperledger Fabric cherche simplement à remplacer les bases de données poussiéreuses et inefficaces que les entreprises maintiennent depuis des décennies.

Comme le montre le diagramme ci-dessus, pratiquement tous les « nœuds autorisés » sur la blockchain Hyperledger Fabric sont des employés dans diverses parties de la chaîne d'approvisionnement, utilisant la blockchain comme moyen d'enregistrer de manière synchrone différents états de données – par exemple si un produit est entré dans une usine ou un magasin. L’interconnectivité entre les différentes blockchains est beaucoup moins axée et contrairement à Cosmos, il n’existe pas de prise en charge native de la connectivité inter-blockchain à l’aide d’Hyperledger Fabric. Au lieu de cela, il existe des API de données et des interfaces pour l'intégration avec d'autres réseaux ou systèmes blockchain. Cela signifie qu'il est possible de créer des solutions de communication inter-blockchain à l'aide d'Hyperledger Fabric, mais cela nécessite un développement et une intégration personnalisés, contrairement à la conception hub-and-zone intégrée de l'écosystème Cosmos. Intuitivement, cela a du sens : en tant que chaîne d’applications de niveau entreprise, les blockchains construites à l’aide de la structure Hyperledger sont généralement isolées du monde extérieur – après tout, vous ne voulez pas que le public manipule les données de votre chaîne d’approvisionnement.

Une étude de cas d’Hyperledger Fabric en action concerne la gestion de la chaîne d’approvisionnement de Walmart. L'appchain de Walmart, également connue sous le nom de « Walmart Food Traceability Platform », est un système de traçabilité alimentaire basé sur une blockchain conçu pour améliorer la sécurité alimentaire et la transparence dans la chaîne d'approvisionnement [6]. L'application Walmart permet le suivi et la traçabilité des produits alimentaires de la ferme aux étagères des magasins, aidant ainsi à identifier et à isoler rapidement tout problème potentiel de sécurité alimentaire. À chaque étape du processus, les fournisseurs devaient télécharger des étiquettes et des certificats d'authenticité via une interface Web sur la blockchain, où ils seraient accessibles en permanence à toutes les parties prenantes concernées. La blockchain servant de « vérité terrain » unique d’informations, cela a considérablement réduit le temps nécessaire pour enregistrer et suivre les problèmes de qualité des aliments, tels que les maladies d’origine alimentaire :

Le système de traçabilité alimentaire basé sur la blockchain Hyperledger Fabric, conçu pour les deux produits, a fonctionné. Pour le porc en Chine, cela a permis de télécharger des certificats d'authenticité sur la blockchain, apportant ainsi plus de confiance dans un système où cela constituait auparavant un problème sérieux. Et pour les mangues aux États-Unis, le temps nécessaire pour retracer leur provenance est passé de 7 jours à… 2,2 secondes ! — Fondation Hyperledger [6]

Ainsi, Hyperledger présente l'utilisation des chaînes d'applications dans un contexte totalement différent de celui de Cosmos : dans des cas d'utilisation de grande envergure au niveau de l'entreprise, où la blockchain est utilisée comme alternative aux méthodes traditionnelles d'enregistrement et de traçage des données. Bien sûr, on peut affirmer que ce cas d’utilisation des appchains n’est « pas vraiment Web3 », simplement parce qu’il n’exploite pas de la même manière la tokenomics, la décentralisation et les principes crypto-natifs. Mais l’adoption des chaînes d’applications par les entreprises ne peut être ignorée : la technologie sous-jacente est la même, et il s’agit d’une étape essentielle pour gagner la confiance du public dans les technologies blockchain afin de permettre une adoption massive. Et à long terme, si des entreprises comme Walmart disposent d’une configuration d’applications, il est beaucoup plus facile de les intégrer dans le monde « Web3 natif ».

Rollups en tant que service

Une approche alternative plus récente pour créer des chaînes d'applications consiste à utiliser des rollups, en particulier via des « rollups-as-a-service » (RaaS). Rollups-as-a-service est un type de solution de mise à l'échelle de la blockchain qui permet le calcul et le stockage hors chaîne tout en maintenant la sécurité et la confiance de la blockchain sous-jacente. Ils fonctionnent en regroupant un grand nombre de transactions en une seule transaction compressée qui est ensuite enregistrée sur une blockchain L1 sous-jacente, le plus souvent Ethereum.

Les rollups peuvent être utilisés pour les chaînes d'applications car ils permettent d'adapter le traitement et le stockage des transactions pour les dApp construites sur ces chaînes, sans sacrifier la sécurité et la confiance de la blockchain sous-jacente. Bien que le développeur puisse sacrifier une certaine personnalisation dans la couche de consensus sous-jacente par rapport à une solution basée sur Cosmos, l'utilisation d'un rollup-as-a-service pour une blockchain spécifique à une application présente plusieurs avantages au lieu d'une chaîne complète.

L’avantage le plus important est peut-être que les développeurs n’ont pas besoin d’amorcer un ensemble de validateurs. Étant donné que le consensus et le règlement sont externalisés vers un L1 sous-jacent, cela se traduit non seulement par une solution d'application moins chère, mais également plus robuste, car elle est sécurisée via le L1 sous-jacent. De plus, étant donné que les rollups sont des solutions verticales de structure modulaire, ils ne sont pas limités à un seul cadre de blockchain et peuvent exploiter les données et les fonctionnalités de plusieurs blockchains.

Essentiellement, dans le modèle de rollup appchain, les chaînes L1 deviennent l’équivalent de « Hubs » qui contiennent une multitude de données et de sécurité. Une chaîne d’applications de jeu, par exemple, pourrait utiliser une solution basée sur le cumul dans laquelle la sécurité d’Ethereum est exploitée pour le consensus et le règlement, et le débit élevé de Solana peut être exploité pour la vitesse d’exécution [7].

Les sociétés de rollups en tant que service fournissent l'infrastructure et les services nécessaires aux développeurs d'applications pour mettre en œuvre leur solution de rollup d'appchain personnalisée. Différents RaaS résument cette boîte à outils à différents niveaux : certains projets, tels que Op Stack [8], sont basés sur un SDK, permettant au développeur de personnaliser le rollup de manière assez approfondie, d'autres projets tels que Constellation se concentrent sur un « blanc » complet sans code. solution de déploiement « gant », permettant aux développeurs d'applications de se concentrer sur la partie « application » du développement, plutôt que sur la partie « chaîne » du développement [9].

Les implications des chaînes d'applications

L'émergence et la montée en puissance de ces solutions Appchain ont plusieurs implications profondes pour le paysage de l'infrastructure Web3 dans son ensemble. Les Appchains inaugurent un changement paradigmatique dans la relation entre « chaînes » et « applications », d'un modèle axé sur l'offre à un modèle axé sur la demande.

Auparavant, lorsque les solutions d'infrastructure étaient encore en pleine maturité et que de nombreux concepts d'infrastructure modernes tels que la preuve de participation, le sharding et les rollups étaient encore au stade de la preuve de concept, les projets d'infrastructure étaient souvent mis en œuvre dans le but d'explorer la faisabilité de ces solutions techniques. C'est le plus souvent le cas dans les « blockchains de troisième génération » telles qu'Avalanche, Cardano, NEAR et Solana. L’offre de ces chaînes (leur débit et leurs mises en œuvre techniques) a stimulé la demande pour ces chaînes. En d’autres termes, la conception des « chaînes » a déterminé la conception des « applications ».

Cependant, l’essor des appchains marque une quatrième génération distincte de blockchains, où la demande de blockchains détermine l’offre de ces blockchains. Toutes les voies techniques présentées ci-dessus, le réseau Cosmos, Hyperledger Fabric et Rollups-as-a-Service, présentent des solutions de déploiement de blockchain plug-and-play qui sont simples, personnalisables et rentables. Il n'a jamais été aussi simple de concevoir, personnaliser et déployer votre propre blockchain. De ce fait, c’est désormais l’inverse : la conception des « applications » détermine la conception des « chaînes ».

L’un des résultats probables de cette situation est qu’il y aura probablement une scène de L1 plus concentrée, avec le passage d’une scène de type compétition monopolistique (où les différentes L1 sont légèrement différenciées les unes des autres) à une scène oligopolistique, dominée par quelques chaînes de clés avec d’énormes écosystèmes et liquidités. En effet, avec l'avènement des chaînes d'applications, il y a moins de raisons pour que les DApp de haut niveau se déploient sur des L1 plus petits plutôt que d'exécuter leur propre chaîne (avec des fonctionnalités infiniment personnalisables) ou de déployer un cumul de chaînes d'applications sur un grand L1 établi. Les petites chaînes L1 ne peuvent tout simplement pas rivaliser avec la combinaison de grandes chaînes L1 et d'applications en termes de flexibilité, de personnalisation, de sécurité et de support.

En outre, les chaînes d’applications constituent également un mécanisme clé pour l’intégration institutionnelle au Web3. Comme mentionné précédemment, bien que les chaînes d'entreprises telles que Hyperledger soient généralement exclues de notre idée typique du Web3, elles exploitent les mêmes technologies blockchain sous-jacentes pour obtenir une plus grande transparence dans la logistique et la gestion des approvisionnements. Alors pourquoi cela ne peut-il pas également être étendu au paiement et au-delà ? Ainsi, je pense que ce ne sera qu’une question de temps avant que ces blockchains d’entreprise ne soient davantage intégrées aux projets natifs Web3 DeFi, de paiement et NFT. Des études sont déjà en cours sur la faisabilité d'étendre le Cosmos IBC au-delà des seules chaînes d'applications Cosmos, en connectant des plates-formes telles que Hyperledger Fabric et en ciblant d'autres solutions blockchain de niveau entreprise [10].

Conclusion

De nos jours, il est clair qu’il n’y a jamais eu et qu’il n’y aura jamais de blockchain universelle. Que ce soit via Cosmos SDK, Hyperledger Fabric ou Rollups-as-a-Service, la maturité et la facilité de déploiement des chaînes d'applications personnalisées transformeront l'espace de l'infrastructure Web3 en une expérience axée sur l'application et l'utilisateur - un signe de maturité croissante. dans Web3. L'avenir de l'espace Web3 est une galaxie multichaîne, et compte tenu de leur personnalisation, de leur efficacité et de leur facilité de déploiement, les applications joueront un rôle de plus en plus important dans cet univers, brillant comme des étoiles dans une galaxie de décentralisation.

🐦 @0xfishylosopher

📅 6 février 2023

Les références

[1] Osmosis, un DEX inter-chaînes : https://osmosis.zone/

[2] Curio.gg, société de jeux en chaîne : https://www.curio.gg/

[3] https://newsletter.banklesshq.com/p/a-beginners-guide-to-cosmos

[4] Voir le livre blanc sur la chaîne BNB : https://github.com/bnb-chain/whitepaper/blob/master/WHITEPAPER.md

[5] https://www.ibm.com/products/blockchain-platform-hyperledger-fabric

[6] Étude de cas Walmart : https://www.hyperledger.org/learn/publications/walmart-case-study

[7] Exemple tiré de https://messari.vercel.app/article/the-rollups-as-a-service-ecosystem

[8] Voir https://www.optimism.io/op-stack

[9] Voir https://constellation-labs.gitbook.io/constellation-labs-documentation/getting-started/overview

[10] https://medium.com/the-interchain-foundation/expanding-the-interchain-taking-ibc-beyond-cosmos-appchains-b0f9bebb4405

Avertissement : les informations présentées ci-dessus sont purement éducatives, ne constituent pas des conseils financiers et représentent uniquement le point de vue de l'auteur.

Un grand merci à mes amis de Constellation Labs pour leurs conversations perspicaces sur les Rollups-as-a-Service.