Что такое ZIL? Обзор криптовалюты Zilliqa

Что такое Zilliqa

В статье мы сделаем углубленный взгляд на решение высокого уровня масштабируемости. Zilliqa первый публичный блокчейн-проект, предназначенный для внедрения шардинга, делающего возможным линейное масштабирование по мере увеличения размера блока.

На сегодняшний день масштабируемость стала серьёзной проблемой для существующих блокчейн-технологий.

Сегодня даже Биткоин не может полностью удовлетворить спрос на свою сеть, соответственно повысилась и плата за транзакции.

То же самое касается Ethereum, где ограниченная пропускная способность может привести к тому, что смарт-контракты начнут требовать больше газа.

Если вы хотите больше узнать о криптовалюте Ethereum, читайте статью Что такое Ethereum? Руководство для начинающих

Например, популярность Crypto Kitties значительно замедлила Ethereum, показав ограничения сети.

Zilliqa принципиально меняет способ, которым блокчейн достигает консенсуса. Их решение с разделением данных (шардингом) масштабируется одновременно с размером сети.

Теоретически, нет никаких ограничений на количество транзакций, которые Zilliqa может обрабатывать в секунду.

Однако на практике Zilliqa сможет обрабатывать десятки или сотни тысяч транзакций в секунду в зависимости от количества нод в сети.

Проект также обещает поддерживать смарт-контракты. Запуск смарт-контрактов в сегментированной сети является серьёзной технической задачей для Zilliqa.

В этой статье мы рассмотрим, как они решают проблемы масштабируемости для транзакций и смарт-контрактов.

Мы также изучим команду и дорожную карту Zilliqa, чтобы проверить, справятся ли они с задачей.

Решение проблемы масштабируемости

Проблема масштабируемости является неотъемлемой частью технологии блокчейн. Чем больше нод работает в сети, тем сложнее достичь консенсуса.

Если вы хотите больше узнать о том, что такое блокчейн, читайте статью Что такое блокчейн?

Чтобы проиллюстрировать этот момент, хорошо будет подумать о консенсусном масштабировании на примере людей

• С небольшой группой ваших близких друзей принимать решения просто. Вы можете не всегда соглашаться друг с другом, но легко поймёте, кто что чувствует.
• В случае более крупной группы, такой как аудитория, полная народа, вы можете попросить людей поднять руки, чтобы быстро проголосовать. Но подсчёт уже становится сложнее, и вы не можете быть полностью уверены, что все ведут себя честно.
• Для групп из тысяч или миллионов человек вам понадобится более сложная система голосования, которая потребует больше энергии. Вы также не сможете быть уверены в том, что люди действуют добросовестно, и будет трудно добиться результата. Смысл в том, чтобы все проголосовали, и был получен чёткий ответ.

Хотя аналогия не идеальна, вы всё же можете видеть, насколько более сложным становится достижение консенсуса при увеличении сети.

Скорость/качество консенсуса и размер сети имеют обратную зависимость. Когда одно растёт, другое падает.

Другие решения проблемы масштабируемости блокчейна направлены на перемещение некоторой информации за пределы сети.

Некоторые разработчики стараются увеличить размер блока, эффективно устанавливая консенсус для большего количества транзакций после каждого раунда.

Эти решения могут работать временно, но они принципиально не устраняют проблему масштабируемости.

Чтобы исправить это, вам нужно будет изменить архитектуру всей системы таким образом, чтобы скорость консенсуса и размер сети коррелировали положительно.

Решение проблемы масштабируемости от Zilliqa

Zilliqa нашла способ обрабатывать больше транзакций по мере того, как к сети присоединяется всё больше нод.

Он включает в себя повторное осмысление сути блокчейна с нуля. В их новой модели реализован гибридный протокол достижения консенсуса для увеличения пропускной способности сети каждый раз после подключения примерно 600 новых нод.

Теоретически, при появлении каждых 600 новых нод пропускная способность Zilliqa увеличивается за счёт разделения работы.

На практике возникают проблемы с трансляцией, если сеть становится слишком большой (более 1 миллиона нод).

Тем не менее, 1 миллион нод является верхней границей, к достижению которой мы пока нигде не приближаемся. На момент написания этой статьи у Биткоин было примерно 11 000 работающих нод. Ethereum, самая большая сеть с полными нодами, имеет почти 25 000.

Сети Bitcoin и Ethereum, состоящие из десятков тысяч нод, по-прежнему могут обрабатывать только 3-15 транзакций в секунду.

Если вы хотите больше узнать о том, как ускорить транзакции Биткоин, читайте статью Как ускорить транзакции Биткоин?

Если вы хотите больше узнать об осуществлении транзакции Ethereum и проверке своего баланса, читайте статью Как осуществлять транзакции Ethereum и проверить свой баланс?

Для сравнения, недавние тесты в частной сети (виртуальный тест AWS) показали, что сеть Zilliqa при работающих 1800 нодах имеет пропускную способность 1218 транзакций в секунду.

Если увеличить количество нод до 3600, и сеть Zilliqa масштабируется до 2488 транзакций в секунду.

Шардинг: разделение работы в сети

Как Zilliqa получает такую масштабируемость?

Они используют решение, известное как шардинг. Протокол Zilliqa делит количество нод, занимающихся майнингом в сети, на группы из 600 узлов. По принятой терминологии каждую группу называют шардом.

Например, в приведенных выше примерах тестов при работе с 1800 нодами тестовая сеть разделилась на 3 шарда. При работе с 3600 нодами было 6 щардов.

По мере подключения к сети большего количества нод, Zilliqa может дополнительно разделять сеть, создавая больше шардов.

Каждый из шардов обрабатывает дробную долю транзакций в сети. Проще говоря, если мы имеем 6 шардов, каждый шард будет обрабатывать приблизительно 1/6 часть транзакций.

Чем больше шардов, тем больше сеть распределяет консенсусную нагрузку между шардами, сохраняя относительно стабильное потребление ресурсов компьютера.

Каждый шард обрабатывает назначенные ему транзакции в микроблоке параллельно с другими шардами.

В конце периода параллельной обработки, известного как «DS-эпоха«, микроблоки объединяются в законченный блок, который добавляется в блокчейн.

DS-комитет: Управление шардами

Для каждой DS-эпохи случайным образом выбираются несколько нод, которые управляют различными шардами. Этот управляющий комитет, известный как «DS-комитет«, руководит всей сетью.

Они решают, какие ноды будут приписаны к тому или иному шарду. Когда поступают новые запросы на проведение транзакций, DS-комитет направляет эти транзакции одному из шардов для обработки.

В конце DS-эпохи комитет собирает полный блок из микроблоков, созданных шардами.

Поиск консенсуса: PoW + BFT

Zilliqa использует гибридный механизм нахождения консенсуса. Когда вы впервые начнете добычу, вам придется вычислить хеш Proof of Work.

PoW требует вычислительной мощности, которая гарантирует, что один компьютер может работать только с одной нодой. Таким образом, PoW помогает Zilliqa с идентификацией пользователя.

Это затрудняет создание недобросовестными людьми нескольких идентификаторов для перегрузки сети посредством так называемой атаки Sybil. Однако сеть не использует Proof of Work для достижения консенсуса.

Доказав свою идентичность, нода получает привязку к одному из шардов. В пределах шарда Zilliqa использует практичный алгоритм нахождения консенсуса Byzantine Fault Tolerance (Задача византийских генералов).

Это консенсусный механизм с более высокой пропускной способностью, который поддерживает «Finality«. Функция Finality заключается в согласовании миниблока большинством нод в шарде.

Как только блок подтверждается шардом и DS-комитетом, он становится единственным блоком, который может ссылаться на блок, идущий перед ним. В консенсусном механизме с Finality не бывает форков.

Zilliqa не является первым распределенным регистром, в котором внедрён алгоритм BFT. Проекты NEO, Tendermint и Hyperledger также используют разные версии проверенного механизма BFT.

Контракты на поток данных и шардинг состояния

Шардинг транзакций довольно простой процесс. Вы легко можете приписывать верификацию транзакций различным шардам.

Каждая верификация проходит независимо от других. Необходимости в дополнительной связи между шардами быть не должно.

То же самое нельзя сказать о запуске смарт-контрактов и децентрализованных приложений (dapps) на сегментированном блокчейне.

Проблема заключается в том, что действия по смарт-контрактам часто зависят от проверки состояний, переменных и функций других смарт-контрактов.

Для этого потребуется интенсивное общение между шардами. Отправка и получение сообщений потребуют дополнительной пропускной способности и мощности обработки, что может свести на нет преимущества шардинга.

В связи с этим контракты Zilliqa ориентированы только на поток данных и функциональное программирование. Они не позволяют проверять, сохранять или изменять состояния. По крайней мере, еще нет.

На данный момент принято считать, что надёжной и эффективной схемы шардинга состояния не существует.

Если разрешить отдельное выполнение контрактов в разных сегментированных состояниях, могут возникать всевозможные потенциальные атаки, сложности при синхронизации и чрезмерно интенсивное общение между шардами.

Тем не менее, Ethereum в настоящее время работает над решением для шардинга состояния. Пока неясно, насколько далеко продвинулась эта инициатива в своём развитии.

Тем не менее, Zilliqa всё равно может использоваться для dApps, которые требуют высокой пропускной способности.

Любое децентрализованное приложение, требующее скорости транзакций, превышающей возможную в настоящее время на других блокчейнах, может найти себе место на Zilliqa.

Новый язык программирования

Руководствуясь целью сделать функциональное программирование более стандартизированным и безопасным, команда Zilliqa разработала новый язык программирования, который назвали Scilla.

Scilla разделяет состояние и функцию. Это функциональный язык программирования, который проводит различие между коммуникационными аспектами контракта переводом средств или вызовом другого контракта и фактической вычислительной работой, которая делается для контракта.

Новый язык не является полным по Тьюрингу. Это означает, что он не поддерживает приложения, которые нуждаются в определённых типах циклов или условных операторов.

Однако это его свойство делает его доступным для проверок на базе формальной логики. Это имеет важное значение для целей безопасности.

Проверка контрактов позволяет пользователям выяснить, безопасен ли контракт, верифицируемым способом до начала его использования.

Scilla помогает провести линию различия между функциональными контрактами, поддерживаемыми сетью Zilliqa, и зависящими от состояния контрактов, которые Zilliqa ещё не может поддерживать.

Токен ZIL

У экосистемы Zilliqa есть собственный токен. Как и в других dApps-платформах, таких как Ethereum или NEO, токен ZIL служит наградой за майнинг, газом для выполнения контрактов и средством оплаты транзакционных сборов.

Первоначально ZIL представляет собой токен ERC-20, основанный на блокчейне Ethereum. Это связано с тем, что основная сеть Zilliqa ещё не запущена. Когда это произойдёт, токены ERC-20 будут обмениваться на собственные токены Zilliqa.

Если вы хотите больше узнать о стандарте ERC-20, читайте статью Что такое ERC20?

В раунде частного финансирования в конце 2017 года Zilliqa собрала эквивалент 12 миллионов долларов в ETH.

После частного раунда рост курса ETH привёл к тому, что объём средств, первоначально стоивших 12 миллионов долларов, вскоре оценивался в 20 миллионов долларов, что соответствует значению жёсткой капитализации проекта.

После достижения этого значения команда Zilliqa сообщила своему сообществу, что необходимости в публичной продаже больше нет. Однако из-за интереса сообщества Zilliqa выделила для публичной продажи ещё 4445 ETH в январе 2018 года.

В настоящее время токен ZIL можно найти на биржах Huobi, EtherDelta, gate.io и Idex.

Команда Zilliqa

Команда Zilliqa это в основном преподаватели компьютерных наук и обладатели докторской степени.

Генеральный директор Синьшу Донг получил степень доктора компьютерных наук в Национальном университете Сингапура.

Он является экспертом по кибербезопасности, ответственным за ряд связанных с национальной безопасностью проектов в Сингапуре.

Его исследования также упоминались на авторитетных конференциях и в журналах.

Пратек Саксена старший научный консультант. Имеет степень доктора компьютерных наук, полученную в Калифорнийском университете в Беркли.

Сейчас он является профессором компьютерных наук в Национальном университете Сингапура (NUS).

Амрит Кумар глава крипто-отдела проекта. Также является научным сотрудником в NUS. Имеет степень доктора философии французского Университета Grenoble-Alpes и диплом инженера Ecole Polytechnique.

В консультативный совет Zilliqa входят известные в сфере блокчейн фигуры.

К ним относятся Лой Луу, соучредитель Kyber Network; Винсент Чжоу, один из основателей FBG Capital; Николай Остер, партнер в Bitcoin Suisse AG; и Александр Липтон, основатель и генеральный директор StrongHold Labs.

Заключение

Масштабируемость по-прежнему останется нерешённой проблемой для технологий блокчейна и распределенного реестра. Zilliqa важный проект, который бъётся над решением этой задачи.

Сама платформа также может оказаться очень важной разработкой в блокчейне.

Однако в более широком плане можно ждать, что прорыв решения с открытым исходным кодом Zilliqa в технологии шардинга в ближайшие годы распространится на другие блокчейн-проекты.