Кроссчейн мосты — как работают и как построить свой бридж

Материал подготовлен с помощью специалистов allbridge 

Кроссчейн мосты стали одним из главных трендов в криптовалютной индустрии. Большинство новых платформ, появляющихся на рынке, предлагают мосты в той или иной форме, да и старожилы отрасли активно строят свои версии. Но с чем связан такой всплеск интереса и почему словосочетание crosschain bridge превратилось в “заклинание успеха”?

Что такое кроссчейн мост?

Кроссчейн мосты — это децентрализованные приложения, обеспечивающие передачу активов и, в некоторых случаях, произвольной информации, между различными блокчейнами.

При этом мосты могут обеспечивать связь не только между родственными блокчейнами (например, форками Ethereum), но и между блокчейнами, использующими совершенно разные технологии (например, Bitcoin, Ethereum, Dogecoin и их форками). 

Кроме того, кроссчейн мосты позволяют перемещать токены различных стандартов в блокчейны, которые эти стандарты не поддерживают. Например, Binance Smart Chain не поддерживает самый популярный из стандартов — ERC-20. Crosschain мосты позволяют передать ERC-20 токен в BSC, причем он будет соответствовать “местному” стандарту BEP-20. Большинство мостов, кстати, и обеспечивает связь различных блокчейнов с Ethereum.

Зачем нужен cross chain bridge?

С развитием блокчейн-индустрии начало расти и количество одновременно работающих блокчейнов. Однако они имеют замкнутую архитектуру, то есть транзакции не могут покинуть “родную” цепочку, а значит говорить о едином криптовалютном пространстве не приходится. Скорее мы имеем ряд независимых друг от друга криптовалютных “островков”.

Долгое время такая ситуация всех устраивала и кроссчейн-платформы не пользовались большой популярностью. Каждый блокчейн-проект стремился захватить весь рынок, поэтому разработчики не видели необходимости в каких-либо кросс-чейн решениях, а если вам нужны были активы другого блокчейна — вы могли купить их на бирже.

Однако со временем стало понятно, что такой подход нежизнеспособен. “Единого блокчейна, чтоб править всеми”, так и не появилось — у каждой сети есть свой набор преимуществ и недостатков. Так что для разных целей пользователи выбирают разные платформы, а обмен активов через биржу — мероприятие прямо скажем, не самое выгодное, учитывая, сколько комиссий придется заплатить, особенно на централизованной бирже. 

Поэтому мосты между блокчейнами стали насущной необходимостью и в последние два года мы наблюдаем настоящий бум их разработки. В ближайшем будущем этот тренд, вероятно, продолжится, учитывая бурное развитие DeFi-сегмента.

Как работают кроссчейн мосты

У каждой кроссчейн платформы есть индивидуальные особенности в подходе к архитектуре crosschain bridge, но основной принцип работы в подавляющем большинстве случаев остается неизменным. Ключевые отличия заключаются в нюансах реализации.

Типовой межсетевой мост состоит из следующих основных компонентов (помимо них, разумеется, есть еще целый набор инфраструктурных элементов, обеспечивающих связь между основными “действующими лицами”):

• Смарт-контракт в исходном блокчейне,
• Оракулы, подтверждающие факт транзакции,
• Смарт-контракт в блокчейне назначения.

Разберем каждый из этих компонентов подробнее.

Смарт-контракт в исходном блокчейне

Когда мы хотим отправить свои монеты или токены из блокчейна А в блокчейн Б и решаем воспользоваться одним из мостов, мы отправляем средства в этот смарт-контракт и указываем адрес получателя в блокчейне Б.

Контракт замораживает полученные монеты (в связи с этим их обычно называют lock-contracts) и передает оракулам сообщение о том, что транзакция с “таким-то” количеством монет отправлена на “такой-то” адрес.

Сеть оракулов

Оракулы в кроссчейн мосте — это любая структура, подтверждающая факт транзакции в исходном блокчейне. Они могут быть как децентрализованными (например, представлять собой сеть независимых узлов в отдельном блокчейне), так и полностью централизованными (например, в некоторых биржевых мостах роль оракула выполняет сама биржа).

Задача оракула — подтвердить, что транзакция в исходном блокчейне действительно состоялась и была подтверждена. После этого он вызывает смарт-контракт в целевом блокчейне и “дает добро” на продолжение операции.

Смарт-контракт в блокчейне назначения

Данный смарт-контракт (также называемый mint contract), получив информацию о транзакции в блокчейн А, выпускает копию заблокированного актива в блокчейне Б — так называемые обернутые (wrapped) токены, а затем пересылает эти токены адресату.

Важно! Обернутые (wrapped) токены — это синтетические активы, полностью повторяющие стоимость и колебания цены оригинального актива. Иными словам, обернутый bitcoin (обычно обозначаемый wBTC) всегда будет стоить ровно 1 BTC, независимо от того, в каком блокчейне он размещен.

Обратная транзакция

Отправка обернутых токенов из блокчейна Б в блокчейн А запускает более интересный механизм — сжигание синтетических активов.

Обернутые токены в оригинальном блокчейне сжигаются при отправке в смарт-контракт моста. Оракулы подтверждают факт транзакции, после чего контракт в блокчейне А разблокирует соответствующее количество оригинальных монет и отправляет их по назначению.

Это единственный способ разблокировать монеты в lock-контракте. Таким образом гарантируется, что происходит именно передача стоимости между блокчейнами, а не создание полностью новой, ничем не обеспеченной монеты.

Виды кроссчейн мостов

Разобраться во множестве мостов между блокчейнами для новичка может быть довольно сложно, учитывая, что каждый эксперт и каждая платформа предлагает свою классификацию и свое объяснение того, какой вид кроссчейн моста лучший.

Однако наиболее значимые критерии для кроссчейн моста — это то, как он обращается со средствами пользователей и как достигается консенсус оракулов.

По способам обращения со средствами пользователей мосты делятся на три вида:

• Использующие эскроу.
• Кастодиальные мосты.
• Некастодиальные мосты.

Использование эскроу (escrow) означает, что в структуре моста есть централизованная структура, занимающаяся обработкой средств пользователей. Именно эскроу принимает активы и следит за тем, чтобы они были переданы точно. Теоретически, эскроу несут за это ответственность, практически же их наличие означает, что о децентрализации моста можно забыть.

Кастодиальные мосты забирают монеты у пользователей перед их заморозкой и выпуском обернутых копий. 

Некастодиальные мосты блокируют монеты непосредственно в кошельках пользователей. С одной стороны, воспользоваться ими до совершения обратной операции пользователь все равно не сможет, с другой — у моста и его разработчиков нет доступа к средствам пользователей, а значит, нет и риска кражи средств мостом.

По способу достижения консенсуса мосты делятся на две большие группы:

• Централизованные.
• Децентрализованные.

В первом случае все просто — в структуре моста есть “оператор”, который единолично решает, была ли совершена та или иная транзакций.

Децентрализованные мосты, в свою очередь, делятся по алгоритмам консенсуса, используемым в блокчейнах, где развернуты ноды-оракулы. Наиболее популярные: Proof-of-Stake, Proof-of-Authority и Proof-of-Interest. Подробное описание этих алгоритмов выходит за рамки этого материала, да и главное все же сам факт децентрализации консенсуса моста.

Варианты архитектуры мостов

Теоретически, вышеописанные признаки могут комбинироваться в кроссчейн-мостах как угодно. На практике же, нет никакого смысла строить некастодиальный мост с централизованным механизмом консенсуса. Так что некастодиальные решения всегда децентрализованы.

Большинство биржевых мостов (по крайней мере, на централизованных криптобиржах) использует сочетание эскроу и централизованного консенсуса. С одной стороны, создать такой мост проще всего, с другой — базовая для криптовалют идея децентрализации даже не просматривается. Впрочем, если клиенты централизованной биржи доверяют торговой платформе, то резонно предположить, что они доверят свои средства и мосту от этой платформы.

Кастодиальные мосты могут использовать как централизованные, так и децентрализованные механизмы консенсуса. Большинство мостов на сегодняшний день используют сочетание кастодиальности и распределенного консенсуса оракулов.

Сложность реализации cross chain bridge

Взрыв популярности кроссчейн мостов не должен вводить вас в заблуждение — их разработка не является простой задачей, которую может осилить каждая команда. Они остаются одним из самых сложных в реализации проектов в блокчейн индустрии и причины для этого вполне очевидны:

1. Необходимо разработать смарт-контракты, провести их аудит и тестирование сразу для двух блокчейнов, которые могут не иметь ничего общего между собой, а если вы хотите создать полноценную кроссчейн-плафторму, то мостов потребуется множество.
2. Блокчейны могут иметь сложности в совместимости, которые сделают даже простой вызов контракта для выпуска/разблокировки токенов сложной задачей с риском получения проблем и багов.
3. Необходим внешний оракул, который будет подтверждать совершение транзакций и делать это со 100% надежностью.
4. Необходимо обеспечить устойчивую связь и совместимость всех компонентов.
5. Необходимо обеспечить энергетическую эффективность и экономическую оправданность операций.

В результате многие разработчики обращаются к готовым решениям, адаптируя уже проверенные кроссчейн протоколы, но при этом большинство кроссчейн проектов не добиваются успеха.

Как сделать свой cross chain bridge

Разработка собственного кроссчейн моста с нуля — это исключительно сложная и трудоемкая задача, которая для успешной реализации требует команды специалистов: необходимо слишком уж много специальных знаний из самых разных областей программирования, криптографии и финансов.

Впрочем, есть и несколько более простое решение: готовые кроссчейн протоколы, которые необходимо лишь адаптировать под свои задачи.

Развертывание кроссчейн моста по шаблону

На сегодняшний день в сети доступно множество кроссчейн протоколов, которые могут быть адаптированы для своей кроссчейн платформы. Один из наиболее популярных — Chainbridge, который позволяет развернуть мост между двумя EVM-совместимыми блокчейнами. Однако, от других наборов “собери свой crosschain bridge” он принципиальных отличий не не имеет.

Несмотря на то, что это едва ли не самый простой вариант архитектуры моста, работы все равно придется проделать множество.

Для запуска моста необходимо:

1. Развернуть в обоих блокчейнах смарт-контракты моста (обычно поставляются в пакете, но требуют адаптации и тестирования).
2. Развернуть в обоих блокчейнах набор так называемых Handler-контрактов. Это смарт-контракты, которые указывают основным контрактам моста, что именно нужно делать с конкретным токеном. Для каждого стандарта токенов (и для каждой индивидуальной монеты, не соответствующей этим стандартам) нужен свой Handler-контракт. Большинство шаблонов мостов содержит в лучшем случае Handler для стандарта ERC-20. Если вы хотите работать с другими токенами — Handler придется писать самостоятельно или искать на стороне.
3. Развернуть систему оракулов и интегрировать ее с контрактами моста. Эту часть работы поставщики готовых пакетов кроссчейн-протоколов полностью оставляют на откуп конечным разработчикам.
4. Наконец, необходимо тщательно протестировать готовый мост и убедиться в отсутствии уязвимостей и багов.

Если вы решили создать свою кроссчейн платформу — нужно быть готовым к значительным затратам (как финансовым, так и временным) и к тому, что придется много работать.

Какие перспективы у кроссчейн мостов?

Учитывая бурное развитие индустрии DeFI, можно смело говорить о том, что в ближайшее время бум кроссчейн мостов продолжится. Необходимость в обеспечении взаимодействия между блокчейнами будет только нарастать, а следовательно — будет расти и потребность в кроссчейн решениях.

Сами мосты регулярно подвергаются критике и многие разработчики пытаются найти альтернативные решения вплоть до попыток создания блокчейнов, напрямую обеспечивающих достижение консенсуса между несколькими цепочками. Но пока все эти амбициозные проекты не могут похвастаться серьезными успехами, а часть — крайне сомнительна с точки зрения технической реализации. Так что альтернативы мостам в ближайшие годы не просматривается.

В то же время, можно ожидать, что большая часть новых мостов не просуществует долго. Высокий спрос привел к появлению множества разработок, но их число явно избыточно, так что в конкурентной борьбе выживут лишь самые стойкие.