WYJAŚNIENIE AKTYWNOŚCI POZA ŁAŃCUCHEM BLOKÓW

Czym jest aktywność poza łańcuchem?

Aktywność poza łańcuchem odnosi się do wszelkich transakcji, interakcji lub wymiany danych, które mają miejsce poza główną siecią blockchain. W przeciwieństwie do transakcji w łańcuchu, które są rejestrowane i weryfikowane bezpośrednio w rejestrze blockchain, działania poza łańcuchem odbywają się poza publicznym rejestrem rozproszonym i nie są do niego natychmiast dodawane.

Mechanizmy poza łańcuchem są wykorzystywane w ramach szerszych strategii ekosystemu blockchain, których celem jest optymalizacja skalowalności, minimalizacja kosztów transakcji, zwiększenie szybkości i zwiększenie prywatności użytkowników. Mogą one obejmować wszystko, od umów dwustronnych między stronami, po kanały płatności lub rozwiązania do przechowywania danych uzupełniające blockchain.

Czym różni się aktywność poza łańcuchem od aktywności w łańcuchu

Podstawowa różnica polega na tym, gdzie znajdują się dane transakcji i jak są one weryfikowane. Transakcje w łańcuchu bloków to:

• Rejestrowane bezpośrednio w blockchainie
• Publicznie audytowalne i weryfikowalne
• Zwykle wolniejsze i bardziej kosztowne ze względu na mechanizmy konsensusu

Z kolei transakcje poza łańcuchem bloków to:

• Obsługiwane poza protokołem blockchain
• Potwierdzane przez zaufanych pośredników lub za pomocą dowodów kryptograficznych
• Szybsze i często bezpłatne lub znacznie tańsze

Formy aktywności poza łańcuchem

Typowe przykłady aktywności poza łańcuchem bloków obejmują:

• Umowy peer-to-peer zawierane poza blockchainem, z opcjonalnym późniejszym ostatecznym rozliczeniem w łańcuchu
• Wykorzystanie kanałów płatności, takich jak Bitcoin Lightning Network lub Sieć Raiden Ethereum
• Przechowywanie danych poza łańcuchem z wykorzystaniem usług takich jak IPFS lub dostawców chmury
• Prywatne rozliczenia między instytucjami przed transmisją danych podsumowujących w łańcuchu

Zabezpieczenie kryptograficzne transakcji poza łańcuchem

Chociaż transakcje te nie pojawiają się bezpośrednio w blockchainie, bezpieczeństwo jest często utrzymywane za pomocą podpisów cyfrowych, haszowanych kontraktów z blokadą czasową (HTLC) lub umów z wieloma podpisami. Techniki te pomagają zapewnić integralność i egzekwowalność umów poza łańcuchem nawet bez rejestrowania danych w publicznej księdze rachunkowej w czasie rzeczywistym.

Zastosowania w systemach rzeczywistych

Główne przypadki użycia obejmują zdecentralizowane finanse (DeFi), mikropłatności, logistykę łańcucha dostaw i gry oparte na blockchainie. Na przykład platformy transakcyjne często korzystają z ksiąg zleceń poza łańcuchem, aby przyspieszyć proces potwierdzania transakcji w łańcuchu.

Zrozumienie interakcji tych systemów z głównym blockchainem pomaga zilustrować naturalne kompromisy między decentralizacją, zaufaniem i wydajnością w ekosystemach kryptowalut.

Skalowalność i ograniczenia przetwarzania on-chain

Głównym powodem wdrażania rozwiązań off-chain jest nieodłączny problem skalowalności w publicznych blockchainach. Sieci takie jak Bitcoin i Ethereum mogą obsłużyć jedynie ograniczoną liczbę transakcji na sekundę ze względu na swoje mechanizmy konsensusu. Na przykład, średnia przepustowość transakcji Bitcoina wynosi około 7 transakcji na sekundę, podczas gdy Ethereum waha się od 15 do 30.

To wąskie gardło wydajności skutkuje wolniejszą prędkością transakcji, wyższymi opłatami i ograniczeniami w sposobie wdrażania technologii blockchain na dużą skalę lub do codziennego użytku. Opłaty za gaz – koszt wymagany do przeprowadzenia transakcji w sieciach takich jak Ethereum – mogą gwałtownie wzrosnąć w okresach dużego popytu, przez co proste transakcje stają się drogie.

Zalety transakcji poza łańcuchem

Działania poza łańcuchem pozwalają złagodzić te problemy, przetwarzając transakcje poza blockchainem i rozliczając jedynie końcowe wyniki lub podsumowania w łańcuchu. Może to przynieść wiele korzyści:

• Wyższa przepustowość: Przetwarzanie milionów mikrointerakcji przed jednym rozliczeniem w łańcuchu może znacznie zwiększyć przepustowość.
• Niższe koszty: Mniej operacji w łańcuchu oznacza niższe skumulowane zużycie gazu lub opłaty transakcyjne.
• Niskie opóźnienia: Transakcje w czasie rzeczywistym mogą być realizowane bez oczekiwania na potwierdzenie bloku.
• Prywatność danych: Aktywność poza łańcuchem pozwala stronom prowadzić działalność z większą poufnością.
• Konfigurowalna logika: Strony mogą projektować własne reguły dla swoich transakcji, unikając ograniczeń związanych z inteligentnymi kontraktami.

Rozwiązania skalujące warstwę 2

Rozwiązania warstwy 2, które działają na głównym blockchainie (warstwa 1), często opierają się na na mechanizmach poza łańcuchem. Należą do nich:

• Kanały płatności: takie jak sieć Lightning Network dla Bitcoin, gdzie użytkownicy mogą wysyłać nieograniczoną liczbę transakcji poza łańcuchem, rozliczając wynik końcowy w łańcuchu.
• Agregacje: gdzie setki transakcji poza łańcuchem są grupowane i księgowane w łańcuchu jako jedna transakcja, a ich ważność jest gwarantowana dowodami kryptograficznymi.
• Łańcuchy boczne: niezależne blockchainy połączone z siecią główną za pomocą mostów; transakcje odbywają się poza łańcuchem, z okresowym uzgadnianiem.

Te innowacje są niezbędne do obsługi zdecentralizowanych aplikacji (dApps), gier i usług finansowych w skali globalnej bez obniżania szybkości i dostępności.

Zastosowania instytucjonalne i komercyjne

Systemy poza łańcuchem są szczególnie atrakcyjne dla użytkowników korporacyjnych, którzy potrzebują wysokiej przepustowości i przewidywalnych kosztów. Banki i firmy fintech często preferują warstwy rozliczeń poza łańcuchem, które łączą się z ostatecznością łańcucha on-chain. Pozwala im to korzystać z funkcji blockchain, takich jak przejrzystość i niezmienność, przy jednoczesnym zachowaniu poufności danych i szybkości przetwarzania.

Nawet rozwijane waluty cyfrowe banków centralnych (CBDC) wykorzystują hybrydową architekturę on-chain/off-chain, aby zapewnić zarówno wydajność, jak i zgodność.

Wyzwania związane z systemami off-chain

Pomimo wielu korzyści, metody off-chain wiążą się z kompromisami technicznymi i koncepcyjnymi. Najważniejszym z nich jest wyzwanie związane z zaufaniem. Podczas gdy aktywność w łańcuchu korzysta ze zdecentralizowanego konsensusu i stałych rejestrów, transakcje poza łańcuchem często zależą od wiarygodności uczestników lub infrastruktury stron trzecich.

Oto kluczowe wyzwania:

• Ograniczona przejrzystość: Ponieważ transakcje nie są publicznie weryfikowalne, audyt i kontrola użytkowników są ograniczone.
• Ryzyko centralizacji: Jeśli transakcje poza łańcuchem opierają się na pośrednikach (takich jak giełdy lub serwery centralne), ponownie pojawia się ryzyko kontrahenta.
• Obawy dotyczące bezpieczeństwa: Bez weryfikacji konsensusu złośliwi użytkownicy mogliby wykorzystać luki w implementacji protokołu lub logice.
• Wyzwania związane z ostatecznością: W scenariuszach spornych udowodnienie ważności transakcji wymaga dowodów kryptograficznych lub konsensusu społecznego.

Ograniczanie ryzyka poprzez projektowanie protokołów

Programiści rozwiązują te problemy za pomocą zaawansowane techniki, takie jak:

• Dowody zerowej wiedzy: weryfikacja poprawności transakcji poza łańcuchem przy jednoczesnym zachowaniu prywatności użytkownika
• Dowody oszustw: umożliwienie społeczności kwestionowania nieprawidłowych partii transakcji przed ich sfinalizowaniem w łańcuchu
• Obliczenia wielostronne (MPC): umożliwienie bezpiecznej współpracy bez udostępniania danych prywatnych

Po solidnej implementacji ekosystemy poza łańcuchem mogą zapewnić imponującą szybkość i skalowalność bez całkowitego poświęcania bezpieczeństwa.

Hybrydowa przyszłość blockchaina

Kierunkiem dla większości sieci blockchain wydaje się być infrastruktura hybrydowa. Wiele projektów warstwy 1 uznaje, że maksymalna wydajność wynika z połączenia bezpieczeństwa on-chain ze skalowalnością off-chain. Sieci takie jak Ethereum aktywnie budują modułowe architektury, w których zabezpieczenia warstwy bazowej obsługują wysoce wydajne aplikacje off-chain zbudowane na ich podstawie.

Ponadto, wydanie Ethereum 2.0 oraz integracje z projektami opartymi na roll-upach i kanałach wskazują na dojrzałe zrozumienie, jak warstwy on-chain i off-chain mogą współpracować, aby służyć szerszym celom.

W związku z tym wielu graczy instytucjonalnych, w tym protokoły DeFi i globalne firmy fintech, inwestuje w badania i rozwój zdecentralizowanych systemów off-chain, które nadal przestrzegają zasad integralności i autonomii blockchaina.

Wnioski

Działania off-chain nie zastępują blockchaina, lecz stanowią strategiczne rozszerzenie jego możliwości. Poprzez poprawę skalowalności, redukcję kosztów i umożliwienie elastycznego projektowania, odgrywają one kluczową rolę w dostosowywaniu technologii blockchain do powszechnego użytku i wdrażania w przedsiębiorstwach. W miarę dalszego rozwoju architektur można się spodziewać, że innowacje poza łańcuchem pozostaną na czele dojrzałości technologicznej blockchain.