Technologie i implikacje Appchains
Oryginalna analiza badań Web3.com Ventures
0xFishylosopher
Wstęp
Ethereum jest świetne — przynajmniej dla większości ludzi. Jednak jednym z kluczowych problemów Ethereum i innych publicznych łańcuchów bloków jest to, że nie ma zbyt wielu możliwości dostosowywania. Jasne, możesz pisać i wdrażać inteligentne kontrakty, ale jako pojedynczy użytkownik lub firma nie możesz zbyt wiele zrobić w sprawie mechanizmów konsensusu, silników wykonawczych i innej podstawowej architektury. W końcu nie jesteś jedyną osobą korzystającą z Ethereum, więc tak naprawdę nie możesz dyktować zasad.
Załóżmy, że budujesz zdecentralizowaną wymianę międzyłańcuchową, która musi agregować dane ze wszystkich tych różnych łańcuchów [1], lub chcesz mieć grę strategiczną w czasie rzeczywistym w łańcuchu [2], lub jesteś firmą z listy Fortune 500 śledzącą swój łańcuch dostaw. Gotowe publiczne blockchainy nie są w stanie obsłużyć wymagań dotyczących przepustowości, agregacji danych ani prywatności, których potrzebują te aplikacje. Tutaj pojawia się koncepcja „appchain”. Appchains to zdecentralizowane, specyficzne dla aplikacji sieci blockchain, które są zaprojektowane tak, aby obsługiwać określone przypadki użycia i spełniać określone wymagania. W tym eseju omówię trzy przykładowe podejścia do powstającego krajobrazu appchain: ekosystem Cosmos, Hyperledger Fabric i Rollups-as-a-Service (RaaS), zanim omówię wpływ wzrostu appchainów na cały krajobraz infrastruktury Web3.
Sieć Kosmosu
Sieć Cosmos jest prawdopodobnie jednym z najważniejszych rozwiązań appchain w ramach Web3. Sieć Cosmos, której początki sięgają 2016 r., ma na celu stworzenie „internetu blockchainów” lub infrastruktury świata wielołańcuchowego. Zasadniczo Cosmos zapewnia zestaw narzędzi programistycznych (SDK), który zapewnia programistom narzędzia i interfejsy, których potrzebują, aby łatwo tworzyć własne aplikacje blockchain. Podczas gdy SDK ma pewne domyślne architektury, które są dostępne od razu, takie jak protokół konsensusu Tendermint PoS, programiści mają dużą swobodę w nadpisywaniu tych domyślnych architektur i projektowaniu blockchaina z własnym niestandardowym mechanizmem konsensusu, standardami tokenów i platformami inteligentnych kontraktów.
W ramach sieci Cosmos Network istnieją dwa różne typy blockchainów: „huby” i „strefy” [3]. „Strefy” są dość proste do zrozumienia — są to po prostu specyficzne dla aplikacji łańcuchy, które uruchamiają samą aplikację (taką jak zdecentralizowana giełda lub gra on-chain). „Huby” z drugiej strony służą do łączenia tych „stref” i innych „hubów” w celu umożliwienia komunikacji międzyłańcuchowej za pośrednictwem „Inter-Blockchain Communication Protocol” (IBC).
W centrum sieci Cosmos znajduje się „Cosmos Hub”, który jest pierwszym łańcuchem „Hub”, który został zbudowany w sieci Cosmos i zasadniczo działa jako „Grand Central Station” dla wszystkich innych hubów i stref. Niemniej jednak, jak pokazano na powyższym schemacie, „Huby” niekoniecznie muszą łączyć się z Cosmos Hub. Prywatna firma mogłaby na przykład zdecydować się na uruchomienie własnego prywatnego huba, który łączyłby jej własne strefy prywatne.
Rzeczywiście, Cosmos SDK koncentruje się na możliwości dostosowywania i interoperacyjności, a deweloperzy mają szerokie pole manewru, aby ich wyobraźnia puściła wodze fantazji. W ekosystemie Cosmos znajdują się niektóre główne uniwersalne łańcuchy L1, takie jak łańcuch BNB zgodny z EVM (pierwotnie Binance Smart Chain) [4]. Dla twórcy łańcucha aplikacji interoperacyjność sieci Cosmos jest niezwykle pomocna, ponieważ pozwala łańcuchowi aplikacji na dostęp do danych z wielu różnych łańcuchów za pośrednictwem IBC. To jeden z powodów, dla których wiele łańcuchów aplikacji zbudowanych przy użyciu sieci Cosmos to wyrocznie, wielołańcuchowe DEX-y i inne usługi, które wymagają agregacji danych z wielu różnych łańcuchów.
Tkanina Hyperledger
Innym sposobem na wdrożenie appchainów jest Hyperledger Fabric, platforma blockchain typu open source do tworzenia aplikacji i rozwiązań klasy korporacyjnej. Jest to jeden z projektów pod parasolem Hyperledger, który jest hostowany przez Linux Foundation [5].
Podobnie jak Cosmos SDK, Hyperledger Fabric jest zaprojektowany do obsługi modułowej architektury sieci blockchain i zapewnia elastyczność w budowaniu i wdrażaniu aplikacji opartych na blockchain. Zapewnia architekturę plug-and-play, która umożliwia łatwe dodawanie lub zastępowanie komponentów, takich jak konsensus, usługi członkowskie i wykonywanie inteligentnych kontraktów (chaincode). Ale najważniejszą różnicą między Cosmos SDK a Hyperledger Fabric jest grupa docelowa: Cosmos SDK jest zorientowany na użytkowników i deweloperów natywnych dla Web3, podczas gdy Hyperledger Fabric jest skierowany do klientów instytucjonalnych klasy korporacyjnej. Tak więc, podczas gdy Cosmos SDK koncentruje się na budowaniu zdecentralizowanego, interoperacyjnego systemu, Hyperledger Fabric koncentruje się na budowaniu prywatnych i uprawnionych sieci, w których uczestnicy muszą być wyraźnie upoważnieni do dołączania i uczestniczenia w sieci.
Rzeczywiście, łańcuchy aplikacji klasy korporacyjnej działają w zupełnie inny sposób niż natywne łańcuchy aplikacji Web3. Podczas gdy natywne łańcuchy aplikacji Web3 często koncentrują się na tokenomice i wykorzystują strukturę blockchain do finansjalizacji swoich produktów, łańcuchy aplikacji klasy korporacyjnej koncentrują się na wykorzystaniu łańcucha bloków jako wydajnego sposobu rejestrowania i utrzymywania danych. Zasadniczo te łańcuchy aplikacji klasy korporacyjnej wykorzystują fakt, że łańcuchy bloków są odpornymi na manipulacje, weryfikowalnymi, wyłącznie dołączającymi strukturami danych, które mogą mieć autorów danych rozproszonych w czasie i lokalizacjach geograficznych. Zasadniczo łańcuch aplikacji oparty na Hyperledger Fabric po prostu stara się zastąpić zakurzone, nieefektywne bazy danych, które przedsiębiorstwa utrzymywały przez dziesięciolecia.
Jak pokazano na powyższym schemacie, zasadniczo wszystkie „węzły z uprawnieniami” w blockchainie Hyperledger Fabric to pracownicy w różnych częściach łańcucha dostaw, którzy wykorzystują blockchain jako sposób na synchroniczne rejestrowanie różnych stanów danych — na przykład, czy produkt trafił do fabryki lub sklepu. Znacznie mniej uwagi poświęca się połączeniom między różnymi blockchainami i w przeciwieństwie do Cosmos, nie ma natywnego wsparcia dla łączności między blockchainami przy użyciu Hyperledger Fabric. Zamiast tego istnieją interfejsy API danych i interfejsy do integracji z innymi sieciami lub systemami blockchain. Oznacza to, że możliwe jest budowanie rozwiązań komunikacyjnych między blockchainami przy użyciu Hyperledger Fabric, ale wymaga to niestandardowego rozwoju i integracji, w przeciwieństwie do wbudowanego projektu hub-and-zone ekosystemu Cosmos. Intuicyjnie ma to sens: jako łańcuch aplikacji klasy korporacyjnej, blockchainy zbudowane przy użyciu Hyperledger Fabric są zwykle odizolowane od świata zewnętrznego — w końcu nie chcesz, aby opinia publiczna majstrowała przy danych Twojego łańcucha dostaw.
Jednym ze studiów przypadku Hyperledger Fabric w działaniu jest zarządzanie łańcuchem dostaw Walmart. Łańcuch aplikacji Walmart, znany również jako „Walmart Food Traceability Platform”, to oparty na blockchain system śledzenia żywności zaprojektowany w celu poprawy bezpieczeństwa żywności i przejrzystości w łańcuchu dostaw [6]. Łańcuch aplikacji Walmart umożliwia śledzenie i monitorowanie produktów spożywczych od gospodarstwa do półek sklepowych, pomagając szybko identyfikować i izolować wszelkie potencjalne problemy z bezpieczeństwem żywności. Na każdym etapie procesu dostawcy musieli przesyłać etykiety i certyfikaty autentyczności za pośrednictwem interfejsu internetowego na blockchain, gdzie byłyby one trwale dostępne dla wszystkich odpowiednich interesariuszy. Ponieważ blockchain służy jako pojedyncza „prawda podstawowa” informacji, znacznie skróciło to czas rejestrowania i śledzenia problemów z jakością żywności, takich jak choroby przenoszone przez żywność:
Oparty na blockchainie system śledzenia żywności Hyperledger Fabric stworzony dla obu produktów zadziałał. W przypadku wieprzowiny w Chinach umożliwił przesyłanie certyfikatów autentyczności do blockchain, co zwiększyło zaufanie do systemu, w którym kiedyś stanowiło to poważny problem. A w przypadku mango w USA czas potrzebny na prześledzenie ich pochodzenia skrócił się z 7 dni do… 2,2 sekundy! — Hyperledger Foundation [6]
W ten sposób Hyperledger prezentuje wykorzystanie appchainów w zupełnie innym otoczeniu niż Cosmos — w dużych przypadkach użycia klasy korporacyjnej, w których blockchain jest używany jako alternatywa dla tradycyjnych metod rejestrowania i śledzenia danych. Oczywiście, można argumentować, że ten przypadek użycia appchainów „nie jest naprawdę Web3”, po prostu dlatego, że nie wykorzystuje tokenomiki, decentralizacji i zasad krypto-natywnych w ten sam sposób. Jednak nie można ignorować adopcji appchainów przez przedsiębiorstwa — podstawowa technologia jest taka sama i jest to kluczowy krok w kierunku zdobycia zaufania publicznego do technologii blockchain, aby umożliwić masową adopcję. A w dłuższej perspektywie, jeśli firmy takie jak Walmart mają konfigurację appchainów, znacznie łatwiej jest zintegrować je ze światem „natywnym dla Web3”.
Rollupy jako usługa
Bardziej współczesnym alternatywnym podejściem do budowania łańcuchów aplikacji jest wykorzystanie rollupów, zwłaszcza poprzez „rollupy jako usługę” (RaaS). Rollupy jako usługa to rodzaj rozwiązania skalowania blockchain, które umożliwia obliczenia i przechowywanie poza łańcuchem, przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa i zaufania do bazowego blockchaina. Działają one poprzez grupowanie dużej liczby transakcji w jedną, skompresowaną transakcję, która jest następnie rejestrowana w bazowym blockchainie L1, najczęściej Ethereum.
Rollupy można stosować w łańcuchach aplikacji, ponieważ zapewniają one sposób skalowania przetwarzania i przechowywania transakcji dla aplikacji zdecentralizowanych zbudowanych na tych łańcuchach, bez poświęcania bezpieczeństwa i zaufania do podstawowego łańcucha bloków. Podczas gdy deweloper może poświęcić pewną możliwość dostosowywania w podstawowej warstwie konsensusu w porównaniu z rozwiązaniem opartym na Cosmos, istnieje kilka zalet korzystania z rollupu jako usługi dla łańcucha bloków specyficznego dla aplikacji zamiast pełnego łańcucha.
Być może najważniejszą zaletą jest to, że nie ma potrzeby, aby deweloperzy bootstrapowali zestaw walidatorów. Ponieważ konsensus i rozliczenie są outsourcingowane do bazowego L1, skutkuje to nie tylko tańszym rozwiązaniem appchain, ale także bardziej solidnym, ponieważ jest zabezpieczone przez bazowy L1. Ponadto, ponieważ rollupy są rozwiązaniami pionowymi o modułowej strukturze, nie są ograniczone do pojedynczego frameworka blockchain i mogą wykorzystywać dane i funkcjonalność w wielu blockchainach.
Zasadniczo w modelu rollup appchain łańcuchy L1 stają się odpowiednikiem „Hubów”, które zawierają bogactwo danych i zabezpieczeń. Na przykład, appchain gier mógłby wykorzystać rozwiązanie oparte na rollup, w którym bezpieczeństwo Ethereum jest wykorzystywane do konsensusu i rozliczeń, a wysoka przepustowość Solany może być wykorzystywana do szybkości wykonywania [7].
Firmy oferujące usługi typu rollup zapewniają infrastrukturę i usługi niezbędne dla programistów appchain do wdrożenia ich niestandardowego rozwiązania rollup appchain. Różne RaaS abstrahują ten zestaw narzędzi na różnych poziomach: niektóre projekty, takie jak Op Stack [8], są oparte na SDK, co pozwala programistom na dość obszerne dostosowywanie rollupu, inne projekty, takie jak Constellation, koncentrują się na kompletnym rozwiązaniu wdrażania „white-glove” bez kodu, co pozwala programistom appchain skupić się na części „aplikacji” rozwoju, a nie na części „łańcucha” rozwoju [9].
Implikacje Appchainów
Pojawienie się i rozwój tych rozwiązań appchain ma kilka głębokich implikacji dla krajobrazu infrastruktury Web3 w ogóle. Appchains zapoczątkowują paradygmatyczną zmianę w relacji między „łańcuchami” a „aplikacjami” z modelu napędzanego podażą na model napędzany popytem.
Wcześniej, gdy rozwiązania infrastrukturalne wciąż dojrzewały, a wiele nowoczesnych koncepcji infrastrukturalnych, takich jak Proof of Stake, sharding i rollupy, znajdowało się wciąż w fazie proof of concept, projekty infrastrukturalne były często wdrażane w celu zbadania wykonalności tych rozwiązań technicznych. Najczęściej ma to miejsce w przypadku „łańcuchów bloków trzeciej generacji”, takich jak Avalanche, Cardano, NEAR i Solana. Podaż tych łańcuchów (ich przepustowość i implementacje techniczne) napędzały popyt na te łańcuchy. Innymi słowy, projekt „łańcuchów” determinował projekt „aplikacji”.
Jednak wzrost appchainów oznacza wyraźną czwartą generację blockchainów, w której popyt na blockchainy napędza podaż tych blockchainów. Wszystkie przedstawione powyżej techniczne ścieżki, sieć Cosmos, Hyperledger Fabric i Rollups-as-a-Service, prezentują rozwiązania wdrażania blockchain typu plug-and-play, które są proste, konfigurowalne i opłacalne. Nigdy nie było łatwiej zaprojektować, dostosować i wdrożyć własnego blockchaina. Z tego powodu teraz jest odwrotnie: projekt „aplikacji” determinuje projekt „łańcuchów”.
Jednym z prawdopodobnych rezultatów tego jest to, że prawdopodobnie będzie bardziej skoncentrowana scena L1, z przejściem od sceny konkurencji monopolistycznej (gdzie różne L1 są nieznacznie zróżnicowane między sobą) do sceny oligopolistycznej, zdominowanej przez kilka łańcuchów kluczowych z ogromnymi ekosystemami i płynnością. Dzieje się tak, ponieważ wraz z pojawieniem się łańcuchów aplikacji, istnieje mniej powodów, dla których DApps najwyższego poziomu wdrażają się na mniejszych L1, zamiast prowadzić własny łańcuch (z nieskończenie konfigurowalnymi funkcjami) lub wdrażać pakiet appchain na dużym, ugruntowanym L1. Mniejsze łańcuchy L1 po prostu nie mogą konkurować z kombinacją dużych L1 i łańcuchów aplikacji pod względem elastyczności, dostosowywania, bezpieczeństwa i wsparcia.
Ponadto łańcuchy aplikacji są również kluczowym mechanizmem instytucjonalnego onboardingu do Web3. Jak wspomniano wcześniej, chociaż łańcuchy przedsiębiorstw, takie jak Hyperledger, są zwykle wyłączone z naszego typowego wyobrażenia o Web3, wykorzystują te same podstawowe technologie blockchain, aby osiągnąć większą przejrzystość w logistyce i zarządzaniu dostawami. Dlaczego więc nie można tego rozszerzyć również na płatności i nie tylko? Dlatego uważam, że to tylko kwestia czasu, zanim te łańcuchy bloków klasy korporacyjnej staną się bardziej zintegrowane z natywnymi projektami Web3 DeFi, płatności i NFT. Już teraz trwają pewne badania nad wykonalnością rozszerzenia Cosmos IBC poza same łańcuchy aplikacji Cosmos, łącząc platformy, takie jak Hyperledger Fabric, i kierując je do innych rozwiązań blockchain klasy korporacyjnej [10].
Wniosek
Obecnie jest jasne, że nigdy nie było i nigdy nie będzie uniwersalnego blockchaina. Niezależnie od tego, czy będzie to Cosmos SDK, Hyperledger Fabric czy Rollups-as-a-Service, dojrzałość i łatwość wdrażania niestandardowych łańcuchów aplikacji przekształcą przestrzeń infrastruktury Web3 w doświadczenie zorientowane na aplikację i użytkownika — oznakę rosnącej dojrzałości w Web3. Przyszłość przestrzeni Web3 to galaktyka wielołańcuchowa, a biorąc pod uwagę ich dostosowywalność, skuteczność i łatwość wdrażania, łańcuchy aplikacji będą odgrywać coraz ważniejszą rolę w tym wszechświecie, świecąc jak gwiazdy w galaktyce decentralizacji.
🐦 @0xfishylosopher
📅 6 lutego 2023
Odniesienia
[1] Osmoza, DEX międzyłańcuchowy: https://osmosis.zone/
[2] Curio.gg, firma zajmująca się grami łańcuchowymi: https://www.curio.gg/
[3] https://newsletter.banklesshq.com/p/a-beginners-guide-to-cosmos
[4] Zobacz dokument techniczny dotyczący łańcucha BNB: https://github.com/bnb-chain/whitepaper/blob/master/WHITEPAPER.md
[5] https://www.ibm.com/products/blockchain-platform-hyperledger-fabric
[6] Studium przypadku Walmart: https://www.hyperledger.org/learn/publications/walmart-case-study
[7] Przykład z https://messari.vercel.app/article/the-rollups-as-a-service-ecosystem
[8] Zobacz https://www.optimism.io/op-stack
[9] Zobacz 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
Zastrzeżenie: powyższe informacje mają charakter wyłącznie edukacyjny, nie stanowią porady finansowej i odzwierciedlają wyłącznie poglądy autora.
Wielkie podziękowania dla moich przyjaciół z Constellation Labs za ich ciekawe rozmowy na temat Rollups-as-a-Service.