Tecnologias e implicações de Appchains

Análise de pesquisa original da Web3.com Ventures

0xFishylosopher

Introdução

Ethereum é ótimo – pelo menos para a maioria das pessoas. Mas um dos principais problemas do Ethereum e de outros blockchains públicos é que não há muita personalização. Claro, você pode escrever e implantar contratos inteligentes, mas como um único usuário ou empresa, você não pode fazer muito sobre os mecanismos de consenso, mecanismos de execução e outras arquiteturas subjacentes. Afinal, você não é o único a usar o Ethereum, então não é você quem realmente dita as regras.

Suponha que você esteja construindo uma exchange descentralizada entre cadeias que precise agregar dados de todas essas cadeias diferentes [1], ou que queira um jogo de estratégia em tempo real on-chain [2], ou que seja uma empresa Fortune 500 rastreando sua cadeia de suprimentos. Blockchains públicos prontos não conseguem realmente lidar com o rendimento, a agregação de dados ou os requisitos de privacidade que esses aplicativos precisam. É aqui que entra o conceito de “appchain”. Appchains são redes blockchain descentralizadas e específicas para aplicativos, projetadas para oferecer suporte a casos de uso específicos e atender a requisitos específicos. Neste ensaio, explorarei três abordagens exemplares para o cenário emergente de appchains: o ecossistema Cosmos, Hyperledger Fabric e Rollups-as-a-Service (RaaS), antes de discutir o aumento das appchains que afeta o cenário de infraestrutura Web3 em geral.

Rede Cosmos

A rede Cosmos é talvez uma das soluções de appchain mais importantes da Web3. Desde 2016, a rede Cosmos pretende criar uma “internet de blockchains”, ou a infraestrutura de um mundo multi-cadeias. Essencialmente, o Cosmos fornece um kit de desenvolvimento de software (SDK), que fornece aos desenvolvedores as ferramentas e interfaces necessárias para construir facilmente seus próprios aplicativos blockchain. Embora o SDK tenha algumas arquiteturas padrão prontas para uso, como o protocolo de consenso Tendermint PoS, os desenvolvedores têm uma grande margem de manobra para substituir essas arquiteturas padrão e projetar um blockchain completo com seu próprio mecanismo de consenso personalizado, padrões de token e recursos inteligentes. plataformas de contrato.

Dentro da Cosmos Network, existem dois tipos distintos de blockchains: “hubs” e “zonas” [3]. As “zonas” são bastante simples de entender – são apenas as cadeias específicas do aplicativo que executam o próprio aplicativo (como uma exchange descentralizada ou um jogo on-chain). Os “hubs”, por outro lado, funcionam para conectar essas “zonas” e outros “hubs” entre si, a fim de permitir a comunicação entre cadeias através do “Protocolo de Comunicação Inter-Blockchain” (IBC).

No centro da rede Cosmos está o “Cosmos Hub”, que é a primeira cadeia de “Hub” a ser construída na rede Cosmos e funciona essencialmente como uma “Grande Estação Central” para todos os outros hubs e zonas. No entanto, conforme mostrado no diagrama acima, os “Hubs” não precisam necessariamente se conectar ao Cosmos Hub. Uma empresa privada, por exemplo, poderia optar por lançar o seu próprio hub privado que liga as suas próprias zonas privadas.

Na verdade, o Cosmos SDK tem como foco a personalização e a interoperabilidade, e os desenvolvedores têm ampla liberdade para deixar sua imaginação correr solta. Dentro do ecossistema Cosmos estão algumas cadeias L1 de uso geral importantes, como a cadeia BNB compatível com EVM (originalmente Binance Smart Chain) [4]. Para um construtor de appchain, a interoperabilidade da rede Cosmos é incrivelmente facilitadora, pois permite que o appchain acesse dados de uma grande variedade de cadeias por meio do IBC. Esta é uma das razões pelas quais muitas appchains construídas usando a rede Cosmos são oráculos, DEXs multi-cadeias e outros serviços que requerem a agregação de dados de uma ampla variedade de cadeias diferentes.

Tecido Hyperledger

Outra maneira de implementar appchains é por meio do Hyperledger Fabric, uma plataforma blockchain de código aberto para a construção de aplicativos e soluções de nível empresarial. É um dos projetos sob a égide do Hyperledger, hospedado pela Linux Foundation [5].

Assim como o Cosmos SDK, o Hyperledger Fabric foi projetado para oferecer suporte à arquitetura modular de rede blockchain e fornecer flexibilidade na construção e implantação de aplicativos baseados em blockchain. Ele fornece uma arquitetura plug-and-play que permite que componentes como consenso, serviços de associação e execução inteligente de contratos (chaincode) sejam facilmente adicionados ou substituídos. Mas a diferença mais importante entre o Cosmos SDK e o Hyperledger Fabric é o público: o Cosmos SDK é voltado para usuários e desenvolvedores nativos da Web3, enquanto o Hyperledger Fabric é direcionado a clientes institucionais de nível empresarial. Assim, enquanto o Cosmos SDK se concentra na construção de um sistema descentralizado e interoperável, o Hyperledger Fabric se concentra na construção de redes privadas e autorizadas, onde os participantes devem ser explicitamente autorizados a ingressar e participar da rede.

Na verdade, as cadeias de aplicativos de nível empresarial operam de uma maneira muito diferente das cadeias de aplicativos nativas da Web3. Enquanto as cadeias de aplicativos nativas da Web3 geralmente se concentram na tokenomics e usam a estrutura blockchain para financiar seus produtos, as cadeias de aplicativos de nível empresarial se concentram no uso da cadeia de blocos como uma forma eficiente de registrar e manter dados. Fundamentalmente, essas cadeias de aplicativos de nível empresarial aproveitam o fato de que os blockchains são estruturas de dados à prova de falsificação, verificáveis ​​e somente anexadas, que podem ter gravadores de dados espalhados ao longo do tempo e em locais geográficos. Essencialmente, uma cadeia de aplicativos baseada no Hyperledger Fabric busca simplesmente substituir os bancos de dados empoeirados e ineficientes que as empresas mantêm há décadas.

Conforme mostrado no diagrama acima, essencialmente todos os “nós permitidos” no blockchain do Hyperledger Fabric são funcionários em várias partes da cadeia de suprimentos, usando o blockchain como uma forma de registrar de forma síncrona diferentes estados de dados – como se um pedaço de produto entrou em uma fábrica ou loja. Há muito menos foco na interconectividade entre diferentes blockchains e, diferentemente do Cosmos, não há suporte nativo para conectividade entre blockchains usando o Hyperledger Fabric. Em vez disso, existem APIs de dados e interfaces para integração com outras redes ou sistemas blockchain. Isso significa que é possível construir soluções de comunicação entre blockchains usando o Hyperledger Fabric, mas isso requer desenvolvimento e integração personalizados, ao contrário do design integrado de hub e zona do ecossistema Cosmos. Intuitivamente, isso faz sentido: como um appchain de nível empresarial, os blockchains construídos usando a estrutura Hyperledger geralmente ficam isolados do mundo exterior – afinal, você não quer que o público mexa nos dados da sua cadeia de suprimentos.

Um estudo de caso do Hyperledger Fabric em ação é o gerenciamento da cadeia de suprimentos do Walmart. A cadeia de aplicativos do Walmart, também conhecida como “Plataforma de rastreabilidade de alimentos do Walmart”, é um sistema de rastreabilidade de alimentos baseado em blockchain projetado para melhorar a segurança alimentar e a transparência na cadeia de abastecimento [6]. A cadeia de aplicativos do Walmart permite o rastreamento e rastreamento de produtos alimentícios desde a fazenda até as prateleiras das lojas, ajudando a identificar e isolar rapidamente quaisquer possíveis problemas de segurança alimentar. Em todas as fases do processo, os fornecedores tiveram de carregar etiquetas e certificados de autenticidade através de uma interface web na blockchain, onde estariam permanentemente acessíveis a todas as partes interessadas relevantes. Com a blockchain servindo como uma única “verdade básica” de informações, isso reduziu enormemente o tempo para registrar e rastrear problemas de qualidade dos alimentos, como doenças transmitidas por alimentos:

O sistema de rastreabilidade de alimentos baseado em blockchain do Hyperledger Fabric, criado para os dois produtos, funcionou. Para a carne suína na China, permitiu o upload de certificados de autenticidade para o blockchain, trazendo mais confiança a um sistema onde isso costumava ser um problema sério. E para as mangas nos EUA, o tempo necessário para rastrear a sua proveniência passou de 7 dias para… 2,2 segundos! - Fundação Hyperledger [6]

Assim, o Hyperledger mostra o uso de appchains em um ambiente totalmente diferente do Cosmos – para grandes casos de uso de nível empresarial onde o blockchain é usado como uma alternativa aos métodos tradicionais de gravação e rastreamento de dados. Claro, pode-se argumentar que este caso de uso de appchains “não é realmente Web3”, simplesmente porque não aproveita a tokenomia, a descentralização e os princípios cripto-nativos da mesma maneira. Mas a adoção empresarial de appchains não pode ser ignorada – a tecnologia subjacente é a mesma e é um passo vital para ganhar a confiança do público nas tecnologias blockchain para permitir a adoção em massa. E, no longo prazo, se empresas como o Walmart tiverem uma configuração de appchain, será muito mais fácil integrá-las ao mundo “nativo da Web3”.

Rollups como serviço

Uma abordagem alternativa mais recente para construir appchains é por meio do uso de rollups, especialmente por meio de “rollups como serviço” (RaaS). Rollups-as-a-service é um tipo de solução de escalonamento de blockchain que permite computação e armazenamento fora da cadeia, mantendo a segurança e a confiança do blockchain subjacente. Eles funcionam agrupando um grande número de transações em uma única transação compactada que é então registrada em um blockchain L1 subjacente, mais comumente Ethereum.

Rollups podem ser usados ​​para appchains porque fornecem uma maneira de dimensionar o processamento e armazenamento de transações para dApps construídos nessas cadeias, sem sacrificar a segurança e a confiança do blockchain subjacente. Embora o desenvolvedor possa sacrificar alguma personalização na camada de consenso subjacente em comparação com uma solução baseada no Cosmos, há várias vantagens em usar um rollup como serviço para um blockchain específico do aplicativo em vez de uma cadeia completa.

Talvez a vantagem mais importante seja que não há necessidade de os desenvolvedores inicializarem um conjunto de validadores. Como o consenso e a liquidação são terceirizados para um L1 subjacente, isso resulta não apenas em uma solução de cadeia de aplicativos mais barata, mas também mais robusta, pois é garantida por meio do L1 subjacente. Além disso, como os rollups são soluções verticais com estrutura modular, eles não estão restritos a uma única estrutura de blockchain e podem aproveitar dados e funcionalidades em vários blockchains.

Essencialmente, no modelo rollup appchain, as cadeias L1 tornam-se o equivalente a “Hubs” que contêm riqueza de dados e segurança. Uma cadeia de aplicativos de jogos, por exemplo, poderia usar uma solução baseada em rollup onde a segurança do Ethereum é aproveitada para consenso e liquidação, e o alto rendimento de Solana pode ser aproveitado para velocidade de execução [7].

As empresas de rollups como serviço fornecem a infraestrutura e os serviços necessários para que os desenvolvedores de appchain implementem sua solução personalizada de rollup de appchain. Diferentes RaaS abstraem esse kit de ferramentas em diferentes níveis: alguns projetos, como o Op Stack [8], são baseados em SDK, permitindo ao desenvolvedor personalizar o rollup de forma bastante extensiva, outros projetos, como o Constellation, focam em um software “branco” completo e sem código. solução de implantação de luva”, permitindo que os desenvolvedores de appchain se concentrem na parte “aplicativo” do desenvolvimento, em vez da parte “cadeia” do desenvolvimento [9].

As implicações dos Appchains

O surgimento e a ascensão dessas soluções de cadeia de aplicativos têm diversas implicações profundas para o cenário de infraestrutura da Web3 em geral. As Appchains inauguram uma mudança paradigmática entre a relação entre “cadeias” e “apps” de um modelo orientado pela oferta para um modelo orientado pela procura.

Antes, quando as soluções de infraestrutura ainda estavam amadurecendo e muitos conceitos de infraestrutura modernos, como Proof of Stake, sharding e rollups, ainda estavam em fase de prova de conceito, os projetos de infraestrutura eram frequentemente implementados com o objetivo de explorar a viabilidade dessas soluções técnicas. Este é normalmente o caso em “blockchains de terceira geração”, como Avalanche, Cardano, NEAR e Solana. A oferta destas cadeias (o seu rendimento e implementações técnicas) impulsionou a procura destas cadeias. Em outras palavras, o design das “cadeias” determinou o design dos “aplicativos”.

No entanto, a ascensão das appchains marca uma quarta geração distinta de blockchains, onde a demanda por blockchains impulsiona o fornecimento dessas blockchains. Todas as rotas técnicas apresentadas acima, a rede Cosmos, Hyperledger Fabric e Rollups-as-a-Service, apresentam soluções de implantação de blockchain plug-and-play que são simples, personalizáveis ​​e econômicas. Nunca foi tão fácil projetar, personalizar e implantar seu próprio blockchain. Por isso, agora acontece o contrário: o design dos “apps” determina o design das “cadeias”.

Um resultado provável disto é que provavelmente haverá uma cena L1 mais concentrada, com uma mudança de uma cena de estilo de competição monopolista (onde diferentes L1s são ligeiramente diferenciadas entre si) para uma cena oligopolística, dominada por alguns porta-chaves com enormes ecossistemas e liquidez. Isso ocorre porque, com o advento dos appchains, há menos motivos para DApps de nível superior serem implantados em L1s menores em vez de executar sua própria cadeia (com recursos infinitamente personalizáveis) ou implantar um rollup de appchain em um L1 grande e estabelecido. Cadeias L1 menores simplesmente não podem competir com a combinação de grandes L1s e cadeias de aplicativos em termos de flexibilidade, personalização, segurança e suporte.

Além disso, os appchains também são um mecanismo chave para a integração institucional na Web3. Como mencionado anteriormente, embora cadeias empresariais como a Hyperledger sejam geralmente excluídas da nossa ideia típica de Web3, elas aproveitam as mesmas tecnologias blockchain subjacentes para alcançar maior transparência na logística e na gestão de fornecimentos. Então, por que isso também não pode ser estendido ao pagamento e além? Portanto, acredito que será apenas uma questão de tempo até que esses blockchains de nível empresarial se tornem mais integrados com projetos nativos de Web3 DeFi, pagamento e NFT. Já existe alguma exploração sobre a viabilidade de expandir o Cosmos IBC além das cadeias de aplicativos Cosmos, conectando plataformas como Hyperledger Fabric e visando outras soluções blockchain de nível empresarial [10].

Conclusão

Hoje em dia, está claro que nunca existiu e nunca existirá um blockchain que sirva para todos. Seja por meio do Cosmos SDK, Hyperledger Fabric ou Rollups-as-a-Service, a maturidade e a facilidade de implantação de cadeias de aplicativos personalizadas transformarão o espaço de infraestrutura Web3 em uma experiência que prioriza o aplicativo e o usuário – um sinal de maturidade crescente na Web3. O futuro do espaço Web3 é uma galáxia multichain e, dada a sua personalização, eficácia e facilidade de implantação, as appchains desempenharão um papel cada vez mais importante neste universo, brilhando como estrelas numa galáxia de descentralização.

🐦 @0xfishylosopher

📅 6 de fevereiro de 2023

Referências

[1] Osmosis, uma DEX de cadeia cruzada: https://osmosis.zone/

[2] Curio.gg, empresa de jogos on-chain: https://www.curio.gg/

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

[4] Consulte o artigo técnico da rede BNB: https://github.com/bnb-chain/whitepaper/blob/master/WHITEPAPER.md

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

[6] Estudo de caso do Walmart: https://www.hyperledger.org/learn/publications/walmart-case-study

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

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

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

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

Isenção de responsabilidade: as informações apresentadas acima são puramente educacionais, não constituem aconselhamento financeiro e representam apenas a opinião do autor.

Muito obrigado aos meus amigos do Constellation Labs por suas conversas esclarecedoras sobre rollups como serviço.