„Appchain“ apibrėžimas: kas tai yra ir kaip jie veikia blokų grandinėje

Programėlių grandinės (Appchains) tapo viena labiausiai aptariamų koncepcijų blokų grandinės pasaulyje, nes jos žada kažką labai paprasto pasakyti, bet labai sunkiai įgyvendinamo: kiekvienai programai pritaikytas blokų grandines. Kalbame ne tik apie žetono ar decentralizuotos programėlės (DApp) paleidimą esamame tinkle, bet ir apie visos grandinės, optimizuotos konkrečiam naudojimo atvejui, sukūrimą su savo taisyklėmis, savo ekonomika ir savo būdu pasiekti sutarimą.

Jei tokie pavadinimai kaip „Polkadot“ parašiutinės grandinės, „Avalanche“ potinkliai ar „Cosmos“ zonos skamba pažįstamai , jau esate gana arti programų grandinės koncepcijos. Visos jos yra to paties požiūrio variacijos: perėjimas nuo monolitinės, universalios blokų grandinės prie modulinio modelio, kuriame kiekviena sudėtinga programa gali turėti savo specializuotą grandinę, neaukojant ekosistemos, prie kurios ji jungiasi, saugumo ir sąveikumo.

Kas tiksliai yra programų grandinė?

Kalbėdami apie programų grandines (angl. appchains), turime omenyje blokų grandines, specialiai sukurtas vienai programai arba labai specifiniam funkcijų rinkiniui . Skirtingai nuo bendrosios paskirties blokų grandinės (pvz., klasikinės 1 lygio blokų grandinės, kurioje diegiama tūkstančiai sutarčių), programų grandinė (angl. appchain) visą savo skaičiavimo galią, blokų erdvę ir taisykles rezervuoja labai apibrėžtam naudojimo atvejui.

Tai reiškia, kad programų grandinėje tokius parametrus kaip našumas, mokesčiai, saugumo modelis, išmaniųjų sutarčių logika ir valdymas galima pritaikyti . Nereikia priimti to, ką siūlo bendrosios paskirties tinklas „toks, koks yra“: čia grandinė kuriama atsižvelgiant į programos poreikius.

Įsivaizduokite pagrindinę blokų grandinę kaip bendrą greitkelį, o programų grandinę – kaip lygiagretų greitkelį, skirtą tam tikrų tipų transporto priemonėms : pavyzdžiui, tik sunkvežimiams arba tik elektromobiliams. Šis greitkelis gali turėti savo greičio apribojimus, rinkliavas, lenkimo juostas ir pan., netrukdydamas likusio tinklo eismui. Panašiai programų grandinė atlaisvina pagrindinį tinklą nuo nereikalingos apkrovos ir leidžia programai veikti daug sklandžiau.

Techniniu požiūriu, programų grandinė paprastai yra suvereni grandinė, prijungta prie platesnės ekosistemos . Ji integruojasi su bendru saugumo sluoksniu (pvz., „Relay Chain“ „Polkadot“ sistemoje arba „Cosmos Hub“) arba su savo sąveikiu validatorių tinklu ir turi specialius tiltus arba protokolus duomenims ir ištekliams perkelti tarp grandinių.

Programėlių grandinių (angl. appchains) idėja kilo būtent siekiant įveikti ankstyvųjų blokų grandinių mastelio keitimo ir pritaikymo apribojimus . Augant decentralizuotų programėlių (angl. dapps) skaičiui, tapo aišku, kad ne visos jos atitinka tą pačią formą. Decentralizuoti finansai, vaizdo žaidimai, socialiniai tinklai, logistika... kiekviena pramonės šaka reikalavo labai skirtingų našumo, privatumo ir reguliavimo reikalavimų. Iš šio susidūrimo su realybe gimė programėlių grandinės (angl. appchains).

Pagrindinės programėlių grandinių sąvokos ir evoliucija

Pirmieji šio modelio taikymo būdai atsirado kaip atsakas į perkrovą ir dideles bendrosios paskirties blokų grandinių veikimo sąnaudas . Kai tinklas perpildomas įvairiausių programų – nuo ​​NFT iki DeFi – nukenčia naudotojo patirtis: staigiai išauga mokesčiai, ilgas patvirtinimo laikas ir labai ribotos pritaikymo galimybės.

Programėlių grandinės (Appchains) atsirado kaip pragmatiškas sprendimas: atskirti reikliausias programas į atskiras grandines , išlaikant techninį ryšį su „motinine grandine“, kuri užtikrina saugumą ir sąveikumą. Tokiu būdu ekosistema įgyja bendrą pajėgumą, o kiekviena svarbi programa gauna savo didelės spartos juostą.

Laikui bėgant, idėja buvo tobulinama ir sukurti išsamūs programų grandinės kūrimo paketai. Pavyzdžiai: „ Cosmos SDK“, „Substrate“ „Polkadot“ aplinkoje ir potinklio architektūra „Avalanche“ . Šie įrankiai leidžia kūrėjams kurti modulines blokų grandines, kuriose jie gali pasirinkti konsensuso mechanizmą, ekonomines taisykles, valdymo modulius ir išmaniųjų sutarčių galimybes.

Lygiagrečiai brendo mechanizmai, skirti skirtingoms programų grandinėms sujungti viena su kita ir su kitais tinklais . Tokie protokolai kaip IBC (tarpblokinių grandinių komunikacija) „Cosmos“ sistemoje arba vietiniai tiltai „Polkadot“ sistemoje yra būtini siekiant užtikrinti, kad fragmentacija keliose grandinėse nesugadintų naudotojo patirties, o ją pagerintų.

Dėl visos šios evoliucijos šiandien nekalbame tik apie bendras šalutines grandines, o apie ištisas ekosistemas, sukurtas nuo nulio, kad jose būtų galima talpinti dešimtis ar šimtus specializuotų programų grandinių, kurių kiekviena turi savo verslo modelį ir techninius parametrus.

Kaip programų grandinė veikia viduje

Nors kiekvienas projektas įgyvendina savo architektūrą, dauguma programų grandinių turi sluoksniuotą struktūrą, kuri kartojasi su nedideliais skirtumais. Apskritai programų grandinė sukurta remiantis tais pačiais pagrindiniais principais kaip ir bet kuri blokų grandinė , tačiau ją galima pritaikyti kiekviename lygmenyje.

Viena vertus, turime tinklo ir transporto sluoksnį, kuris valdo ryšį tarp mazgų, blokų sklaidą ir operacijų patvirtinimą . Tai vadinamasis tinklo arba P2P sluoksnis, atsakingas už tai, kad visi dalyviai nuosekliai matytų grandinės būseną.

Virš šio pagrindo yra duomenų sluoksnis, kuris apibrėžia, kaip tvarkomi ir saugomi blokai, globali būsena, operacijų žurnalai ir išmaniųjų sutarčių informacija . Programų grandinėje šį sluoksnį galima optimizuoti duomenų tipui, kuris bus perkeliamas dažniausiai (pavyzdžiui, finansinė informacija, žaidimų turtas arba logistikos stebėjimo įvykiai).

Kitas svarbus komponentas yra konsensuso sluoksnis. Čia pasirenkate algoritmą, kuris užtikrina, kad visi mazgai sutartų, kurios operacijos yra galiojančios ir kokia tvarka jos pridedamos prie grandinės . Tai galėtų būti „Proof of Stake“ variantas, delegavimu pagrįsti modeliai, „Avalanche“ konsensusas ar kiti rečiau pasitaikantys metodai. Programėlių grandinės grožis slypi būtent tame, kad galima pasirinkti tinkamiausią algoritmą jūsų naudojimo atveju.

Galiausiai, yra programų ir išmaniųjų sutarčių sluoksniai, kuriuose slypi sistemai prasmę suteikianti logika. Čia kūrėjai apibrėžia verslo taisykles, DApp funkcijas ir sąsajas, skirtas sąveikai su ja . Jie nusprendžia, kaip diegiamos sutartys, kokius leidimus jos turi, kaip tvarkomi atnaujinimai ir kurie įrankiai yra prieinami trečiosioms šalims.

Visa ši architektūra yra koordinuojama per tai, ką galėtume pavadinti dvikrypčiu įtvirtinimo arba tilto mechanizmu su kita grandine , paprastai didesne ir saugesne. Šis įtvirtinimas leidžia perkelti išteklius tarp pagrindinės grandinės ir programų grandinės, išlaiko vertės ekvivalentiškumą ir, kai kuriuose projektuose, remiasi „motininio“ tinklo ekonominiu saugumu.

Esminiai šiuolaikinės programėlių grandinės komponentai

Be teorijos, praktikoje programų grandinę paprastai sudaro trys pagrindiniai elementai, kurie veikia kartu: pagrindinė grandinė arba bazinis tinklas, pati programų grandinė ir ryšių sistema tarp jų . Kiekvienas iš jų atlieka konkretų vaidmenį ekosistemoje.

Pagrindinė grandinė veikia kaip saugumo pagrindas ir koordinavimo sluoksnis . Daugelyje projektų būtent joje yra dauguma ekonominės vertės, validatorių įtraukimo ir pasaulinio valdymo sprendimų. Šiam tinklui paprastai keliami labai aukšti decentralizacijos ir patikimumo reikalavimai.

Kita vertus, programų grandinė (angl. appchain) yra suvereni grandinė, kuri specializuojasi ribotame užduočių rinkinyje . Ji gali turėti savo žetoną, mokesčių struktūrą ir valdymą, ir jai nereikia talpinti šimtų trečiųjų šalių decentralizuotų programų (angl. DApps). Visos jos galimybės skirtos užtikrinti, kad ši programa arba programų šeima veiktų kuo efektyviau.

Trečiasis elementas yra įtvirtinimo arba tilto mechanizmas, kurio funkcija – užtikrinti saugų išteklių ir duomenų judėjimą tarp grandinių . Paprastai jis veikia užrakindamas išteklius vienoje pusėje ir atlaisvindamas jų atvaizdavimą kitoje arba naudodamas kriptografinius įrodymus, kurie parodo, kas įvyko kitame tinkle, nereikalaujant pasikliauti tarpininkais.

Ši dvikryptė jungtis ne tik užtikrina likvidumą ir lankstumą, bet ir atlieka pagrindinį vaidmenį aptinkant kenkėjišką elgesį ir išsaugant sistemos vientisumą . Jei programų grandinėje nutinka kas nors neįprasto, to finansinis poveikis gali atsispindėti arba būti patvirtintas pagrindinėje grandinėje, todėl užpuolikams darbas tampa daug sudėtingesnis.

Saugumo priemonės ir pagrindinės blokų grandinės vaidmuo

Vienas iš pagrindinių rūpesčių aptariant programų grandines yra tai, ar toks funkcijų suskaidymas nekenkia saugumui. Realybė tokia, kad gerai suprojektuotos programų grandinės remiasi patikimais konsensuso mechanizmais ir pramonės standartų kriptografija, kad suteiktų panašias garantijas kaip ir tradicinis 1 sluoksnio saugumas.

Pirma, pasirenkamas rizikos ir numatomo naudojimo atžvilgiu tinkamas konsensuso algoritmas. Finansinėje aplinkoje pirmenybė gali būti teikiama greitam blokų užbaigimui ir atsparumui ekonominėms atakoms , o mažiau svarbiose programose gali būti teikiama pirmenybė lengvesniems modeliams, orientuotiems vien į našumą.

Be to, yra tradicinių saugumo įrankių: šifruoto ryšio, išmaniųjų sutarčių audito, kodo peržiūros ir stebėjimo sistemų . Kuo labiau specializuota programų grandinė, tuo lengviau paprastai audituoti jos elgesį, nes yra mažiau operacijų tipų ir mažiau bendrinės logikos.

Bazinė grandinė arba pagrindinis tinklas veikia kaip tiesos šaltinis ir papildomas apsaugos sluoksnis . Pritvirtinus dalį informacijos ar išteklių prie šio tinklo, bet koks bandymas manipuliuoti programų grandinės būsenomis yra atremiamas visos ekosistemos ekonomine ir kriptografine saugumo siena.

Šis specializacijos ir priklausomybės nuo didesnės infrastruktūros derinys reiškia, kad gerai įdiegtos programų grandinės gali pasiūlyti įdomią našumo, pritaikymo ir saugumo pusiausvyrą , neverčiant programų aukoti vieno iš šių veiksnių kitų naudai.

Pagrindiniai programų grandinių pranašumai, palyginti su kitomis architektūromis

Vienas didžiausių programų grandinių (angl. appchains) privalumų yra jų gebėjimas smarkiai pagerinti kiekvienos programos mastelio keitimą . Turėdama visą grandinę sau, decentralizuota programa (angl. DApp) nekonkuruoja dėl išteklių su tūkstančiais kitų sutarčių, todėl padidėja pralaidumas ir sumažėja delsa.

Toks išteklių paskirstymas leidžia koreguoti bloko dydį ir dažnumą, minimalius mokesčius, vykdymo prioritetus ir dujų limitus pagal programoje vyraujančių operacijų tipą. Žaidime, kuriame atliekama daug mikrotransakcijų, prioritetas gali būti teikiamas operacijų skaičiui per sekundę; DeFi produkte prioritetas gali būti teikiamas įvykdymo greičiui ir pavedimų knygos nuoseklumui.

Dar vienas svarbus privalumas yra moduliškumas. Programėlių grandinės leidžia mums atsisakyti ankstyvųjų blokų grandinių monolitinio dizaino ir pereiti prie architektūrų, kuriose kiekvieną sluoksnį galima pakeisti, atnaujinti arba pritaikyti nesuardant likusios ekosistemos. Kūrėjai gali pasirinkti, kurių komponentų jiems reikia, o kurių ne, taip sumažindami nereikalingą sudėtingumą.

Kalbant apie sąveikumą, daugelis programų grandinių yra nuo pat pradžių sukurtos taip, kad sklandžiai bendrautų su kitomis grandinėmis toje pačioje aplinkoje . Vietiniai pranešimų protokolai ir tiltai leidžia vartotojams naudotis skirtingose ​​programų grandinėse diegiamomis paslaugomis su minimalia trintimi, perkeliant savo išteklius ir duomenis pagal poreikį.

Tai taip pat suteikia didesnį reguliavimo ir verslo lankstumą. Kiekviena programų grandinė suteikia laisvę apibrėžti savo valdymo modelį, atnaujinimo politiką, leidimų sąrašus ir atitikties reikalavimus – tai ypač svarbu tokiuose sektoriuose kaip tradiciniai finansai ar logistika, kur reglamentavimas yra labai griežtas.

„Appchains“ ir 1 lygio blokų grandinės bei šoninės grandinės

Palyginus programų grandines su klasikine 1 lygio blokų grandine, galima suprasti, kodėl šis metodas įgijo tokį populiarumą. Bendrosios paskirties 1 sluoksnis paprastai turi fiksuotas taisykles, kurios turi aptarnauti visų tipų programas , ribojant kūrėjų lankstumą. Be to, visos dalinės programos konkuruoja dėl tų pačių išteklių, todėl kyla gerai žinomos perkrovos problemos.

Kita vertus, programų grandinės teikia pirmenybę lanksčioms architektūroms, kurios integruojasi su skirtingais saugumo ir konsensuso sluoksniais ir gali būti diegiamos lygiagrečiai be trukdžių. Pagrindinė grandinė sukuria bendrą sistemą, tačiau kiekviena programų grandinė gali laisvai pritaikyti savo vidinę logiką pagal savo poreikius.

Kalbant apie konsensuso mechanizmus, pirmojo sluoksnio blokų grandinės paprastai teikia pirmenybę standartizuotiems modeliams, tokiems kaip „Proof of Work“ arba „Proof of Stake“ , kurie užtikrina stabilumą, tačiau palieka mažai vietos konkrečiam naudojimo atvejui inovacijoms. Kadangi programų grandinės yra mažiau suvaržytos, jos gali eksperimentuoti su sudėtingesniais arba hibridiniais mechanizmais.

Kalbant apie mastelio keitimą, skirtumai akivaizdūs: daugiafunkcis 1 sluoksnis turi vienu metu apdoroti visų programų darbo krūvius, o kiekviena programų grandinė gali keistis pagal faktinį savo programos kiekį . Jei decentralizuota programa auga, ji gali pritaikyti savo grandinę nepakenkdama likusiai ekosistemai.

Kalbant apie tradicines šonines grandines, skirtumas slypi dėmesio centre. Šoninės grandinės paprastai yra gana bendro pobūdžio grandinės, prijungtos prie pagrindinio tinklo , galinčios talpinti įvairius panaudojimo būdus ir programas. Kita vertus, programų grandinė yra sukurta konkrečiam tikslui ir paprastai nesiekia būti „bet ko, kas tik atsiranda“, o veikiau labai apibrėžtos programos ar vertikalės namais.

Pagrindinės programėlių grandinės ekosistemos: „Polkadot“, „Cosmos“ ir „Avalanche“

Kai kuriuos aiškiausius šio požiūrio pavyzdžius galima rasti tokiuose tinkluose kaip „Polkadot“, „Cosmos“ ir „Avalanche“ , kurie didelę savo vertės pasiūlymo dalį grindė programėlių grandinių idėja. Kiekvienas tai daro savaip, tačiau pagrindinis modelis yra labai panašus.

„Polkadot“ atveju, paragrain'ai yra nepriklausomos blokų grandinės, veikiančios lygiagrečiai su „Relay Chain“ . Jos dalijasi „Polkadot“ validatorių rinkinio saugumu, tačiau turi savo žetonus, valdymo mechanizmus ir vykdymo taisykles. Tai leidžia projektams, turintiems labai specifinius poreikius, veikti kaip programų grandinėms „Polkadot“ ekosistemoje.

Savo ruožtu „Cosmos“ siūlo modelį, kuriame skirtingos „zonos“ veikia kaip suverenios grandinės, sujungtos per „Cosmos Hub“ ir IBC protokolą . Kiekviena zona gali specializuotis tam tikro tipo programoje ar sektoriuje, kartu keisdamasi duomenimis ir ištekliais su kitomis, todėl programų grandinių tinklas bendradarbiauja tarpusavyje.

„Avalanche“ taiko potinklio principu pagrįstą metodą. Potinklis iš esmės yra validatorių rinkinys, kuris sutaria dėl vienos ar kelių konkrečių grandinių būsenos . Tai leidžia kurti programų grandines su savo taisyklėmis, sutarimo mechanizmais ir net virtualiomis mašinomis, išlaikant suderinamumą su likusia „Avalanche“ ekosistemos dalimi.

Visais šiais atvejais tikslas yra tas pats: pasiūlyti kūrėjams reikiamą infrastruktūrą specializuotoms programų grandinėms paleisti , tačiau prijungtą prie didesnio tinklo, kuris suteikia jiems likvidumą, bendrą saugumą ir bendrus įrankius.

Šio tipo ekosistema paskatino programėlių grandinių, skirtų DeFi, vaizdo žaidimams, decentralizuotiems socialiniams tinklams, tapatybės sprendimams ir tūkstančiui kitų panaudojimo būdų, kūrimą, parodydama, kad ši idėja turi realų potencialą ir nėra tik trumpalaikė mada.

Dažniausi programų grandinių naudojimo atvejai

Viena iš sričių, kurioje programų grandinių naudojimas yra prasmingiausias, yra decentralizuoti finansai (DeFi) . Prekybos platformos, skolinimo protokolai ir atsiskaitymų infrastruktūros gali gauti didelės naudos turėdamos savo grandinę, kurioje jos gali kontroliuoti našumą, išlaidas ir saugumą, nepriklausydamos nuo kitų decentralizuotų programų srauto.

DeFi aplinkoje programėlių grandinėje galima sumažinti operacijų delsą , pakoreguoti mokesčius, kad jie būtų konkurencingi, ir sumažinti perkrovos riziką piko metu visame pasaulyje. Be to, grandinėje gali būti įtrauktos specifinės funkcijos, pavyzdžiui, pažangūs finansiniai primityvai arba sektoriui pritaikyti valdymo moduliai.

Žaidimų pasaulis taip pat noriai priėmė šį požiūrį. Blokų grandinės žaidimai, kurie apdoroja tūkstančius operacijų per minutę ir unikalius žaidimo išteklius, randa idealią aplinką programų grandinėse. Jie gali apdoroti mikrotransakcijas labai mažomis sąnaudomis ir beveik akimirksniu reaguojant, o tai labai svarbu norint išlaikyti sklandžią žaidėjo patirtį.

Decentralizuoti socialiniai tinklai, sukurti programų grandinėmis (angl. appchains), išnaudoja potencialą teikti pirmenybę privatumui, duomenų nuosavybei ir dalyvaujamojo valdymo modeliams . Turėdami specialią grandinę, vartotojai gali geriau kontroliuoti, kaip saugomi ir bendrinami jų duomenys, ir aktyviai dalyvauti priimant sprendimus dėl platformos plėtros.

Logistikos ir tiekimo grandinės valdymo srityje programėlės leidžia kurti nekintamus prekių judėjimo įrašus su atsekamumu nuo pradžios iki pabaigos . Speciali programėlių grandinė vienam operatoriui arba įmonių konsorciumui gali įrašyti visus svarbius etapus – nuo ​​gamybos iki galutinio pristatymo, taip pagerindama skaidrumą ir sumažindama sukčiavimo riziką.

Techniniai, reguliavimo ir diegimo iššūkiai

Kad ir kokios patrauklios jos būtų, programėlių grandinės turi ir iššūkių. Techniniu lygmeniu jų įgyvendinimas reikalauja išsamių kriptografijos, protokolų kūrimo ir išmaniųjų sutarčių saugumo žinių . Nepakanka tiesiog įdiegti dar vieną sutartį; kalbame apie visos grandinės palaikymą gamyboje.

Koordinavimas keliose grandinėse taip pat įneša sudėtingumo. Užtikrinti, kad sąveika būtų tikrai sklandi, saugi ir suprantama galutiniam vartotojui, nėra lengva. Tam reikia daug UX dizaino darbo, protokolų standartizavimo ir nuolatinio ryšio tiltų bei kanalų audito.

Reguliavimo požiūriu, programėlių grandinės kelia keblių klausimų. Sudarydamos sąlygas kurti labai pritaikytas finansines aplinkas, duomenų tinklus ar valdymo sistemas , jos gali prieštarauti teisinėms sistemoms, kurios dar nėra pritaikytos šioms struktūroms. Kiekviena jurisdikcija turi savo niuansų, todėl projektuose reikia atidžiai stebėti atitiktį reglamentams.

Pritaikymas taip pat užtrunka. Prieš programėlių grandinėms tampant išties plačiai paplitusiomis, kūrėjams, įmonėms ir vartotojams reikia gerai suprasti jų privalumus ir trūkumus . Tam reikia mokymų, aiškios dokumentacijos, įrodytų sėkmės istorijų ir įrankių, kurie labai supaprastina kūrimą ir diegimą.

Nepaisant visko, tendencija rodo, kad programėlių grandinės (appchains) įgaus populiarumą, pramonei bręstant. Jų gebėjimas pasiūlyti pritaikytus, keičiamo dydžio sprendimus, kurie yra gerai integruoti su kitomis sistemomis, pozicionuoja juos kaip pagrindinį blokų grandinės ekosistemų evoliucijos komponentą vis labiau specializuotų horizontų link.

Žvelgiant į dabartinę situaciją, viskas rodo, kad programėlių grandinės (angl. appchains) ir toliau augs kaip būdas ambicingiems projektams turėti savo optimizuotas ir sujungtas infrastruktūras . Derindamos ekstremalias pritaikymo galimybes su didesnių tinklų saugumu ir sąveikumu, jos užsitarnavo svarbią vietą naujos kartos decentralizuotų programų plane.