Tecnologie e implicazioni delle Appchain

Analisi della ricerca originale di Web3.com Ventures

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Introduzione

Ethereum è fantastico, almeno per la maggior parte delle persone. Ma uno dei problemi principali di Ethereum e di altre blockchain pubbliche è che non c'è molta personalizzazione. Certo, puoi scrivere e distribuire contratti intelligenti, ma come singolo utente o azienda, non puoi fare molto sui meccanismi di consenso, sui motori di esecuzione e su altre architetture sottostanti. Dopotutto, non sei l'unico a usare Ethereum, quindi non puoi davvero dettare le regole.

Supponiamo che tu stia creando uno scambio decentralizzato cross-chain che ha bisogno di aggregare dati da tutte queste diverse catene [1], o che tu voglia un gioco di strategia in tempo reale on-chain [2], o che tu sia un'azienda Fortune 500 che monitora la tua supply chain. Le blockchain pubbliche pronte all'uso non possono realmente gestire i requisiti di throughput, aggregazione dei dati o privacy di cui queste applicazioni hanno bisogno. È qui che entra in gioco il concetto di "appchain". Le appchain sono reti blockchain decentralizzate e specifiche per applicazione, progettate per supportare casi d'uso specifici e soddisfare requisiti specifici. In questo saggio, esplorerò tre approcci esemplari al panorama emergente delle appchain: l'ecosistema Cosmos, Hyperledger Fabric e Rollups-as-a-Service (RaaS), prima di discutere gli effetti dell'ascesa delle appchain sul panorama dell'infrastruttura Web3 in generale.

Rete Cosmo

La rete Cosmos è forse una delle soluzioni appchain più importanti all'interno di Web3. Risalendo fino al 2016, la rete Cosmos mira a creare un "internet delle blockchain", o l'infrastruttura di un mondo multi-chain. In sostanza, Cosmos fornisce un kit di sviluppo software (SDK), che fornisce agli sviluppatori gli strumenti e le interfacce di cui hanno bisogno per creare facilmente le proprie applicazioni blockchain. Mentre l'SDK ha alcune architetture predefinite pronte all'uso, come il protocollo di consenso Tendermint PoS, agli sviluppatori viene data ampia libertà di sovrascrivere queste architetture predefinite e progettare una blockchain completa con il proprio meccanismo di consenso personalizzato, standard di token e piattaforme di smart contract.

All'interno della Cosmos Network, ci sono due tipi distinti di blockchain: "hub" e "zone" [3]. Le "zone" sono abbastanza semplici da capire: sono solo le catene specifiche dell'applicazione che eseguono l'applicazione stessa (come uno scambio decentralizzato o un gioco on-chain). Gli "hub", d'altra parte, funzionano per collegare queste "zone" e altri "hub" insieme al fine di abilitare la comunicazione inter-catena tramite il "protocollo di comunicazione inter-blockchain" (IBC).

Al centro della rete Cosmos c'è il "Cosmos Hub", che è la prima catena "Hub" ad essere costruita sulla rete Cosmos e agisce essenzialmente come una "Grand Central Station" per tutti gli altri hub e zone. Tuttavia, come mostrato nel diagramma sopra, gli "Hub" non devono necessariamente connettersi al Cosmos Hub. Un'azienda privata, ad esempio, potrebbe scegliere di lanciare il proprio hub privato che collega le proprie zone private.

In effetti, il Cosmos SDK si concentra sulla personalizzazione e l'interoperabilità, e agli sviluppatori viene data ampia libertà di lasciare correre libera la loro immaginazione. All'interno dell'ecosistema Cosmos ci sono alcune importanti catene L1 di uso generale, come la EVM-Compatible BNB Chain (originariamente Binance Smart Chain) [4]. Per un costruttore di appchain, l'interoperabilità della rete Cosmos è incredibilmente abilitante, poiché consente all'appchain di accedere ai dati da un'ampia varietà di catene tramite l'IBC. Questo è uno dei motivi per cui molte appchain create utilizzando la rete Cosmos sono oracoli, DEX multi-catena e altri servizi che richiedono l'aggregazione di dati da un'ampia varietà di catene diverse.

Tessuto Hyperledger

Un altro modo per implementare le appchain è tramite Hyperledger Fabric, una piattaforma blockchain open source per la creazione di applicazioni e soluzioni di livello aziendale. È uno dei progetti sotto l'ombrello Hyperledger, ospitato dalla Linux Foundation [5].

Come Cosmos SDK, Hyperledger Fabric è progettato per supportare l'architettura di rete blockchain modulare e fornire flessibilità nella creazione e distribuzione di applicazioni basate su blockchain. Fornisce un'architettura plug-and-play che consente di aggiungere o sostituire facilmente componenti come consenso, servizi di appartenenza ed esecuzione di smart contract (chaincode). Ma la differenza più importante tra Cosmos SDK e Hyperledger Fabric è quella del pubblico: Cosmos SDK è orientato verso utenti e sviluppatori nativi Web3, mentre Hyperledger Fabric si rivolge a clienti istituzionali di livello aziendale. Pertanto, mentre Cosmos SDK si concentra sulla creazione di un sistema decentralizzato e interoperabile, Hyperledger Fabric si concentra sulla creazione di reti private e autorizzate, in cui i partecipanti devono essere esplicitamente autorizzati a unirsi e partecipare alla rete.

In effetti, le appchain di livello aziendale operano in modo molto diverso dalle appchain native Web3. Mentre le appchain native Web3 spesso si concentrano sulla tokenomics e utilizzano la struttura blockchain per finanziarizzare i loro prodotti, le appchain di livello aziendale si concentrano sull'utilizzo della blockchain come un modo efficiente di registrare e mantenere i dati. Fondamentalmente, queste appchain di livello aziendale sfruttano il fatto che le blockchain sono strutture dati a prova di manomissione, verificabili e append-only che possono avere data-writer distribuiti nel tempo e nelle posizioni geografiche. In sostanza, un'appchain basata su Hyperledger Fabric cerca semplicemente di sostituire i database polverosi e inefficienti che le aziende hanno mantenuto per decenni.

Come mostrato nel diagramma sopra, essenzialmente tutti i "nodi autorizzati" sulla blockchain Hyperledger Fabric sono dipendenti in varie parti della supply chain, che utilizzano la blockchain come un modo per registrare in modo sincrono diversi stati dei dati, ad esempio se un prodotto è entrato in una fabbrica o in un negozio. C'è molto meno attenzione all'interconnettività tra diverse blockchain e, a differenza di Cosmos, non c'è supporto nativo per la connettività inter-blockchain tramite Hyperledger Fabric. Invece, ci sono API e interfacce di dati per l'integrazione con altre reti o sistemi blockchain. Ciò significa che è possibile creare soluzioni di comunicazione inter-blockchain utilizzando Hyperledger Fabric, ma richiede sviluppo e integrazione personalizzati, a differenza del design hub-and-zone integrato dell'ecosistema Cosmos. Intuitivamente, questo ha senso: come appchain di livello aziendale, le blockchain create utilizzando Hyperledger Fabric sono solitamente isolate dal mondo esterno, dopotutto, non vuoi che il pubblico si metta a pasticciare con i dati della tua supply chain.

Un caso di studio di Hyperledger Fabric in azione riguarda la gestione della supply chain di Walmart. L'appchain di Walmart, nota anche come "Walmart Food Traceability Platform", è un sistema di tracciabilità alimentare basato su blockchain progettato per migliorare la sicurezza alimentare e la trasparenza nella supply chain [6]. L'appchain di Walmart consente il tracciamento e la tracciabilità dei prodotti alimentari dalla fattoria agli scaffali dei negozi, aiutando a identificare e isolare rapidamente eventuali potenziali problemi di sicurezza alimentare. In ogni fase del processo, i fornitori dovevano caricare etichette e certificati di autenticità tramite un'interfaccia web sulla blockchain, dove sarebbero stati accessibili in modo permanente a tutte le parti interessate. Con la blockchain che fungeva da singola "verità di base" di informazioni, ciò ha ridotto notevolmente il tempo per registrare e tracciare i problemi di qualità alimentare, come le malattie trasmesse dagli alimenti:

Il sistema di tracciabilità alimentare basato sulla blockchain Hyperledger Fabric creato per i due prodotti ha funzionato. Per la carne di maiale in Cina, ha consentito di caricare certificati di autenticità sulla blockchain, portando più fiducia a un sistema in cui questo era un problema serio. E per i mango negli Stati Uniti, il tempo necessario per tracciarne la provenienza è passato da 7 giorni a… 2,2 secondi! — Hyperledger Foundation [6]

Pertanto, Hyperledger mostra l'uso di appchain in un contesto completamente diverso da Cosmos, ovvero in casi d'uso di livello enterprise su larga scala, in cui la blockchain viene utilizzata come alternativa ai tradizionali metodi di registrazione e tracciamento dei dati. Certo, si può sostenere che questo caso d'uso di appchain "non è realmente Web3", semplicemente perché non sfrutta tokenomics, decentralizzazione e principi crypto-nativi nello stesso modo. Ma l'adozione aziendale di appchain non può essere ignorata: la tecnologia sottostante è la stessa ed è un passaggio fondamentale per ottenere la fiducia del pubblico nelle tecnologie blockchain per consentire l'adozione di massa. E a lungo termine, se aziende come Walmart hanno una configurazione di appchain, è molto più facile integrarle nel mondo "Web3-native".

Rollup come servizio

Un approccio alternativo più recente alla creazione di appchain è tramite l'uso di rollup, in particolare tramite "rollup-as-a-service" (RaaS). Rollup-as-a-service è un tipo di soluzione di scalabilità blockchain che consente l'elaborazione e l'archiviazione off-chain mantenendo la sicurezza e l'affidabilità della blockchain sottostante. Funzionano raggruppando un gran numero di transazioni in un'unica transazione compressa che viene poi registrata su una blockchain L1 sottostante, più comunemente Ethereum.

I rollup possono essere utilizzati per le appchain perché forniscono un modo per scalare l'elaborazione e l'archiviazione delle transazioni per le dApp basate su queste catene, senza sacrificare la sicurezza e l'affidabilità della blockchain sottostante. Mentre lo sviluppatore può sacrificare una certa personalizzazione nel livello di consenso sottostante rispetto a una soluzione basata su Cosmos, ci sono diversi vantaggi nell'utilizzare un rollup-as-a-service per una blockchain specifica dell'applicazione anziché una catena completa.

Forse il vantaggio più importante è che non c'è bisogno che gli sviluppatori eseguano il bootstrap di un set di validatori. Poiché il consenso e la liquidazione sono esternalizzati a un L1 sottostante, questo si traduce non solo in una soluzione appchain più economica, ma anche in una più robusta, poiché è protetta tramite il L1 sottostante. Inoltre, poiché i rollup sono soluzioni verticali con una struttura modulare, non sono vincolati a un singolo framework blockchain e possono sfruttare dati e funzionalità su più blockchain.

In sostanza, nel modello rollup appchain, le catene L1 diventano l'equivalente di "Hub" che contengono grandi quantità di dati e sicurezza. Un'appchain di gioco, ad esempio, potrebbe utilizzare una soluzione basata su rollup in cui la sicurezza di Ethereum viene sfruttata per il consenso e la risoluzione, e l'elevata produttività di Solana può essere sfruttata per la velocità di esecuzione [7].

Le aziende di rollup come servizio forniscono l'infrastruttura e i servizi necessari agli sviluppatori di appchain per implementare la loro soluzione di rollup appchain personalizzata. Diversi RaaS astraggono questo toolkit a diversi livelli: alcuni progetti, come Op Stack [8], sono basati su SDK, consentendo allo sviluppatore di personalizzare il rollup in modo abbastanza esteso, altri progetti come Constellation si concentrano su una soluzione di distribuzione "white-glove" completa senza codice, consentendo agli sviluppatori di appchain di concentrarsi sulla parte "app" dello sviluppo, piuttosto che sulla parte "chain" dello sviluppo [9].

Le implicazioni delle Appchain

L'emergere e l'ascesa di queste soluzioni appchain hanno diverse implicazioni profonde per il panorama dell'infrastruttura Web3 in generale. Le appchain inaugurano un cambiamento paradigmatico tra la relazione tra "chain" e "app" da un modello basato sull'offerta a un modello basato sulla domanda.

In precedenza, quando le soluzioni infrastrutturali erano ancora in fase di maturazione e molti concetti infrastrutturali moderni come Proof of Stake, sharding e rollup erano ancora nella fase di proof of concept, i progetti infrastrutturali venivano spesso implementati allo scopo di esplorare la fattibilità di queste soluzioni tecniche. Questo è il caso più tipico delle "blockchain di terza generazione" come Avalanche, Cardano, NEAR e Solana. L'offerta di queste catene (il loro throughput e le implementazioni tecniche) guidavano la domanda di queste catene. In altre parole, la progettazione delle "catene" determinava la progettazione delle "app".

Tuttavia, l'ascesa delle appchain segna una distinta quarta generazione di blockchain, in cui la domanda di blockchain guida l'offerta di queste blockchain. Tutti i percorsi tecnici presentati sopra, la rete Cosmos, Hyperledger Fabric e Rollups-as-a-Service, presentano soluzioni di distribuzione blockchain plug-and-play che sono semplici, personalizzabili e convenienti. Non è mai stato così facile progettare, personalizzare e distribuire la propria blockchain. Per questo motivo, ora è il contrario: il design delle "app" determina il design delle "chain".

Un probabile risultato di ciò è che ci sarà probabilmente una scena L1 più concentrata, con un passaggio da una scena in stile competizione monopolistica (in cui diverse L1 sono leggermente differenziate tra loro) a una scena oligopolistica, dominata da poche catene chiave con enormi ecosistemi e liquidità. Questo perché, con l'avvento delle appchain, c'è meno motivo per le DApp di alto livello di distribuire su L1 più piccole piuttosto che gestire la propria catena (con funzionalità infinitamente personalizzabili) o distribuire un rollup di appchain su una L1 grande e consolidata. Le catene L1 più piccole semplicemente non possono competere con la combinazione di grandi L1 e appchain in termini di flessibilità, personalizzazione, sicurezza e supporto.

Inoltre, le appchain sono anche un meccanismo chiave per l'onboarding istituzionale a Web3. Come accennato in precedenza, sebbene le catene aziendali come Hyperledger siano solitamente escluse dalla nostra tipica idea di Web3, sfruttano le stesse tecnologie blockchain sottostanti per ottenere una maggiore trasparenza nella logistica e nella gestione delle forniture. Quindi perché questo non può essere esteso anche ai pagamenti e oltre? Pertanto, credo che sarà solo questione di tempo prima che queste blockchain di livello aziendale diventino più integrate con i progetti Web3 DeFi, di pagamento e NFT nativi. C'è già una certa esplorazione sulla fattibilità di espandere Cosmos IBC oltre le sole appchain Cosmos, collegando piattaforme come Hyperledger Fabric e prendendo di mira altre soluzioni blockchain di livello aziendale [10].

Conclusione

Oggigiorno, è chiaro che non c'è mai stata e non ci sarà mai una blockchain adatta a tutti. Che sia tramite Cosmos SDK, Hyperledger Fabric o Rollups-as-a-Service, la maturità e la facilità di distribuzione per le appchain personalizzate trasformeranno lo spazio infrastrutturale Web3 in un'esperienza app-first, user-first, un segno di crescente maturità in Web3. Il futuro dello spazio Web3 è una galassia multichain e, data la loro personalizzazione, efficacia e facilità di distribuzione, le appchain svolgeranno un ruolo sempre più importante in questo universo, brillando come stelle in una galassia di decentralizzazione.

🐦 @0xfishylosopher

📅 6 febbraio 2023

Riferimenti

[1] Osmosis, un DEX cross-chain: https://osmosis.zone/

[2] Curio.gg, società di gioco on-chain: https://www.curio.gg/

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

[4] Vedere il Whitepaper della catena BNB: https://github.com/bnb-chain/whitepaper/blob/master/WHITEPAPER.md

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

[6] Caso di studio Walmart: https://www.hyperledger.org/learn/publications/walmart-case-study

[7] Esempio da https://messari.vercel.app/article/the-rollups-as-a-service-ecosystem

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

[9] Vedere 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

Disclaimer: le informazioni presentate sopra hanno scopo puramente didattico, non costituiscono consulenza finanziaria e rappresentano esclusivamente il punto di vista dell'autore.

Un sentito ringraziamento ai miei amici di Constellation Labs per le loro illuminanti conversazioni su Rollups-as-a-Service.