Кросчейн-мости — як працюють і як побудувати свій брідж

Матеріал підготовлений з допомогою спеціалістів allbridge.

Кросчейн-мости стали одним із головних трендів у криптовалютній індустрії. Більшість нових платформ, що з’являються на ринку, пропонують мости у тій чи іншій формі, та й старожили галузі активно будують свої версії. Але з чим пов’язаний такий сплеск інтересу і чому словосполучення crosschain bridge перетворилося на “закляття успіху?

Що таке кросчейн-міст?

Кросчейн-мости — це децентралізовані застосунки, що забезпечують передачу активів і, у окремих випадках, довільної інформації між різними блокчейнами.

При цьому мости можуть забезпечувати зв’язок не тільки між спорідненими блокчейнами (наприклад, форками Ethereum), але й між блокчейнами, що використовують різні технології (наприклад, Bitcoin, Ethereum, Dogecoin та їх форками).

Крім того, кросчейн-мости дозволяють переміщення токенів різних стандартів у блокчейни, які ці стандарти не підтримують. Наприклад, Binance Smart Chain не підтримує найпопулярніший зі стандартів — ERC-20. Кросчейн-мости дозволяють передати ERC-20 токен у BSC, причому він відповідатиме “місцевому” стандарту BEP-20. Більшість мостів, до речі, забезпечує зв’язок різних блокчейнів з Ethereum.

Навіщо потрібний cross-chain bridge?

З розвитком блокчейн-індустрії почала зростати і кількість блокчейнів, що працюють одночасно. Однак вони мають замкнуту архітектуру, тобто транзакції не можуть покинути “рідний” ланцюжок, а отже, говорити про єдиний криптовалютний простір не доводиться. Швидше ми маємо низку незалежних один від одного криптовалютних “острівців”.

Довгий період така ситуація всіх влаштовувала і кросчейн-платформи не мали великої популярності. Кожен блокчейн-проєкт прагнув захопити весь ринок, тому розробники не бачили необхідності в будь-яких кросчейн рішеннях, а якщо вам потрібні були активи іншого блокчейну — ви могли купити їх на біржі.

Однак згодом стало зрозуміло, що такий підхід нежиттєздатний. “Єдиного блокчейну, щоб правити всіма” так і не з’явилося — у кожної мережі є свій набір переваг і недоліків. Тож для різних цілей користувачі вибирають різні платформи, а обмін активів через біржу — захід, скажімо, не найвигідніший, враховуючи скільки комісій доведеться заплатити, особливо на централізованій біржі.

Тому мости між блокейнами стали нагальною необхідністю і останні два роки ми спостерігаємо справжній бум їхньої розробки. У найближчому майбутньому цей тренд, ймовірно, продовжиться з огляду на бурхливий розвиток DeFi-сегменту.

Як працюють кросчейн-мости

Кожна кросчейн-платформа має індивідуальні особливості в підході до архітектури cross chain bridge, але основний принцип роботи в переважній більшості випадків залишається незмінним. Ключові відмінності полягають у нюансах реалізації.

Типовий міжмережевий міст складається з наступних основних компонентів (крім них, зрозуміло, є ще цілий набір інфраструктурних елементів, що забезпечують зв’язок між основними “дійовими особами”):

• Смарт-контракт у вихідному блокчейні,
• Оракули, що підтверджують факт транзакції,
• Смарт-контракт у блокчейні призначення.

Розберемо кожен із цих компонентів докладніше.

Смарт-контракт у вихідному блокчейні

Коли ми хочемо надіслати свої монети або токени з блокчейну А в блокчейн Б і вирішуємо скористатися одним із мостів, ми надсилаємо кошти в цей смарт-контракт і вказуємо адресу одержувача в блокчейні Б.

Контракт заморожує отримані монети (у зв’язку з цим їх зазвичай називають lock-contracts) і передає оракулам повідомлення про те, що транзакція з такою кількістю монет надіслана на таку адресу.

Мережа оракулів

Оракули в кросчейн-мості — це будь-яка структура, що підтверджує факт транзакції у вихідному блокчейні. Вони можуть бути як децентралізованими (наприклад, бути мережею незалежних вузлів в окремому блокчейні), так і повністю централізованими (наприклад, у деяких біржових мостах роль оракула виконує сама біржа).

Завдання оракула — підтвердити, що транзакція у вихідному блокчейні справді відбулася і була підтверджена. Після цього він викликає смарт-контракт у цільовому блокчейні та схвалює продовження операції.

Смарт-контракт у блокчейні призначення

Цей смарт-контракт (також відомий як mint contract), отримавши інформацію про транзакцію в блокчейні А, випускає копію заблокованого активу в блокчейні Б — так звані обгорнуті (wrapped) токени, а потім переказує ці токени адресату.

Важливо! Обгорнуті (wrapped) токени — це синтетичні активи, що повністю повторюють вартість та коливання ціни оригінального активу. Інакше кажучи, обгорнутий bitcoin (зазвичай позначається wBTC) завжди буде коштувати рівно 1 BTC, незалежно від того, у якому блокчейні він розміщений.

Зворотна транзакція

Надсилання обгорнутих токенів з блокчейну Б у блокчейн А запускає цікавіший механізм — спалювання синтетичних активів.

Обгорнуті токени в оригінальному блокчейні спалюються під час надсилання в смарт-контракт моста. Оракули підтверджують факт транзакції, після чого контракт у блокчейні А розблокує відповідну кількість оригінальних монет та надсилає їх за призначенням.

Це єдиний спосіб розблокувати монети у lock-контракті. Таким чином гарантується, що відбувається саме передача вартості між блокчейнами, а не створення повністю нової, нічим не забезпеченої монети.

Види кросчейн-мостів

Розібратися в безлічі мостів між блокчейнами для новачка може бути досить складно, враховуючи, що кожен експерт і кожна платформа пропонує свою класифікацію і пояснення того, який вид кросчейн-моста кращий.

Однак найзначущіші критерії для кросчейн-моста — це те, як він поводиться з коштами користувачів і як досягається консенсус оракулів.

За способами поводження з коштами користувачів мости поділяються на три види:

• Використовують ескроу.
• Кастодіальні мости.
• Некастодіальні мости.

Використання ескроу (escrow) означає, що у структурі мосту є централізована структура, що займається обробкою коштів користувачів. Саме ескроу приймає активи та стежить за тим, щоб вони були передані точно. Теоретично ескроу несуть за це відповідальність, а практично їх наявність означає, що про децентралізацію моста можна забути.

Кастодіальні мости забирають монети у користувачів перед їх замороженням та випуском обгорнутих копій.

Некастодіальні мости блокують монети безпосередньо у гаманцях користувачів. З одного боку, скористатися ними до здійснення зворотної операції користувач все одно не зможе, з іншого — міст і його розробники не мають доступу до коштів користувачів, а отже немає ризику крадіжки коштів мостом.

За способом досягнення консенсусу мости діляться на великі групи:

• Централізовані.
• Децентралізовані.

У першому випадку все просто — у структурі моста є «оператор», який одноосібно вирішує, чи було здійснено ту чи іншу транзакцію.

Децентралізовані мости, своєю чергою, діляться за алгоритмами консенсусу, які використані в блокчейнах, де розгорнуті ноди-оракули. Найпопулярніші: Proof-of-Stake, Proof-of-Authority та Proof-of-Interest. Детальний опис цих алгоритмів виходить за рамки цього матеріалу, та й головне все ж таки сам факт децентралізації консенсусу моста.

Варіанти архітектури мостів

Теоретично, вищеописані ознаки можуть комбінуватися в кросчейн-мостах як завгодно. Насправді ж немає сенсу будувати некастодіальний міст із централізованим механізмом консенсусу. Тож некастодіальні рішення завжди децентралізовані.

Більшість біржових мостів (принаймні на централізованих криптобіржах) використовує поєднання ескроу та централізованого консенсусу. З одного боку, створити такий міст найпростіше, з іншого — базова для криптовалют ідея децентралізації навіть не проглядається. Втім, якщо клієнти централізованої біржі довіряють торговій платформі, то резонно припустити, що вони довірять свої кошти також мосту від цієї платформи.

Кастодіальні мости можуть використовувати як централізовані, так і децентралізовані механізми консенсусу. Більшість мостів на сьогодні використовують поєднання кастодіальності та розподіленого консенсусу оракулів.

Складність реалізації cross chain bridge

Вибух популярності кросчейн-мостів не повинен вводити вас в оману — їх розробка не є простим завданням, яке може подужати кожна команда. Вони залишаються одним із найскладніших у реалізації проєктів у блокчейн індустрії та причини для цього цілком очевидні:

1. Необхідно розробити смарт-контракти, провести їх аудит та тестування одразу для двох блокчейнів, які можуть не мати нічого спільного між собою, а якщо ви хочете створити повноцінну кросчейн-плафторму, то мостів знадобиться безліч.
2. Блокчейни можуть мати складнощі в сумісності, які зроблять навіть простий виклик контракту для випуску/розблокування токенів складним завданням із ризиком отримання проблем та багів.
3. Необхідний зовнішній оракул, який підтверджуватиме здійснення транзакцій і робитиме це зі 100% надійністю.
4. Необхідно забезпечити стійкий зв’язок та сумісність усіх компонентів.
5. Необхідно забезпечити енергетичну ефективність та економічну виправданість операцій.

У результаті багато розробників звертаються до готових рішень, адаптуючи вже перевірені кросчейн-протоколи, але при цьому більшість кросчейн-проєктів не досягають успіху.

Як зробити свій cross chain bridge

Розробка власного кросчейн-моста з нуля — це винятково складне і трудомістке завдання, яке для успішної реалізації потребує команди фахівців: необхідно мати надто багато спеціальних знань з різних галузей програмування, криптографії та фінансів.

Втім, є і дещо простіше рішення: готові кросчейн-протоколи, які необхідно лише адаптувати під свої завдання.

Розгортання кросчейн-моста за шаблоном

На сьогодні в мережі є безліч кросчейн-протоколів, які можуть бути адаптовані для своєї кросчейн платформи. Один з найпопулярніших — Chainbridge, який дозволяє розгорнути міст між двома EVM-сумісними блокчейнами. Однак, від інших наборів “збери свій cross chain bridge” він принципових відмінностей не має.

Попри те, що це чи не найпростіший варіант архітектури моста, роботи все одно доведеться зробити багато.

Для запуску моста необхідно:

1. Розгорнути в обох блокчейнах смарт-контракти моста (зазвичай поставляються в пакеті, але потребують адаптації та тестування).
2. Розгорнути в обох блокчейнах набір так званих Handler-контрактів. Це смарт-контракти, які вказують на основні контракти моста, що саме потрібно робити з конкретним токеном. Для кожного стандарту токенів (і для кожної індивідуальної монети, яка не відповідає цим стандартам) потрібен свій Handler-контракт. Більшість шаблонів мостів містить у кращому випадку Handler для стандарту ERC-20. Якщо ви хочете працювати з іншими токенами, Handler доведеться писати самостійно або шукати на стороні.
3. Розгорнути систему оракулів та інтегрувати її з контрактами моста. Цю частину роботи постачальники готових пакетів кросчейн-протоколів повністю залишають на поталу кінцевим розробникам.
4. Насамкінець, необхідно ретельно протестувати готовий міст і переконатися у відсутності вразливостей та багів.

Якщо ви вирішили створити свою кросчейн-платформу — потрібно бути готовим до значних витрат (як фінансових, так і часових) і до того, що доведеться багато працювати.

Які перспективи у кросчейн-мостів?

Враховуючи бурхливий розвиток індустрії DeFI, можна сміливо говорити про те, що найближчим часом бум кросчейн-мостів продовжиться. Необхідність у забезпеченні взаємодії між блокчейнами тільки наростатиме, а отже — зростатиме і потреба в кросчейн рішеннях.

Самі мости регулярно критикують і багато розробників намагаються знайти альтернативні рішення аж до спроб створення блокчейнів, які безпосередньо забезпечують досягнення консенсусу між кількома ланцюжками. Але поки всі ці амбітні проєкти не можуть похвалитися серйозними успіхами, а частина вкрай сумнівна з погляду технічної реалізації. Тож альтернативи мостам найближчими роками не передбачається.

У той же час, можна очікувати, що більшість нових мостів не проіснує довго. Високий попит призвів до появи безлічі розробок, але їхня кількість явно надмірна, тому в конкурентній боротьбі виживуть лише найстійкіші.