Автор: Polygon Составление: народный блокчейн
Сегодня команда инженеров Polygon Labs делится предложенной архитектурой Polygon 2.0, цель которой — обеспечить бесконечную масштабируемость и унифицированную ликвидность, а также реализовать видение Polygon как ценностного слоя Интернета.
На протяжении всей своей истории Web3 сталкивался с серьезными проблемами масштабирования. Хотя можно продолжать добавлять новые цепочки для удовлетворения спроса на блочное пространство, за это неизбежно приходится платить: фрагментация ликвидности и плохой пользовательский опыт.
Polygon 2.0 — это решение. Точно так же, как Интернет является эластично масштабируемой и унифицированной средой доступа к информации, Polygon 2.0 также является эластично масштабируемой и унифицированной средой доступа к ценностям: ценностному уровню Интернета.
Мы считаем, что это предложение может и должно направлять все усилия по развитию протокола Polygon, как в качестве концептуальной путеводной звезды, так и в качестве формальной основы разработки.
Предыстория: дивергенция и конвергенция
С момента создания Polygon его разработчики и сообщество прониклись духом экспериментирования. Вместо того, чтобы пытаться предсказать будущее и делать ставку на один подход, мы активно поощряем несколько подходов к созданию инфраструктуры блокчейна следующего поколения. Это согласуется с типичным процессом творческого решения проблем, в котором за расходящейся фазой изучения многих идей и подходов следует конвергентная фаза, в которой эти идеи и подходы консолидируются и дают решение проблемы. Учитывая, что блокчейн — молодая и очень динамичная отрасль, этот подход был очевидным выбором.
На начальном этапе расхождения команда разработчиков Polygon экспериментировала со стеком технологий. Просто чтобы назвать некоторые из этих усилий:
- Различные архитектуры блокчейна: сайдчейны, роллапы, валидиумы и т. д.;
- Различные методы построения среды исполнения, поддерживаемые ZK: zkEVM типы 1-3, Polygon Miden;
- Несколько клиентов блокчейна: Polygon Edge, существующие клиенты Ethereum и пользовательские клиенты, такие как тот, который в настоящее время используется в накопительном пакете Polygon zkEVM;
- Различные решения для других частей стека, такие как кроссчейн обмен сообщениями, стекинг и т.д.
Этот этап очень полезен. Были опробованы различные подходы и методы, и было извлечено много важных уроков. Время начать фильтровать и интегрировать идеи и усилия.
На этапе конвергенции команда протокола Polygon и участники постепенно пришли к определенной архитектуре протокола (т. е. стеку технологий), которую мы теперь с удовольствием используем в качестве оптимальной инфраструктуры для ценностного уровня Интернета.
Архитектура протокола
Архитектура Polygon 2.0 формализована как набор уровней протокола, предназначенных для совместной работы. Возможно, наиболее ярким примером этой многоуровневой архитектуры является набор протоколов Интернета, четыре уровня которого (канал, сеть, транспорт и приложение) обеспечивают работу Интернета. Каждый уровень протокола имеет определенный подпроцесс, и это логическое разделение упрощает обоснование, реализацию и обновление архитектуры.
Polygon 2.0 состоит из четырех уровней протоколов, каждый из которых поддерживает важный процесс в сети:
- Слой залога
- Уровень взаимодействия
- Исполнительный слой
- Слой проверки
Слой залога
Слой залога — это протокол на основе PoS (Proof of Stake), который использует собственный токен Polygon для обеспечения децентрализации участвующих цепочек Polygon. Он делает это с помощью общего высоко децентрализованного пула валидаторов и встроенной модели повторного стейкинга.
Слой залога реализуется в Ethereum посредством смарт-контрактов двух типов:
Validator Manager: Validator Manager — это смарт-контракт, который управляет общедоступным пулом валидаторов, которые могут использовать все цепочки Polygon. Он делает следующее:
- Ведение регистрации верификаторов;
- Обрабатывать запросы на стейкинг и анстейкинг от валидаторов;
- Разрешить валидаторам подписываться, то есть перезакладывать любое количество цепочек Polygon;
- Обработка событий вырезания.
Менеджер цепочки: Контракт менеджера цепочки управляет набором валидаторов для каждой цепочки Polygon. Каждая цепочка Polygon имеет свой контракт Chain Manager, который выполняет следующие функции:
- Определить желаемый уровень децентрализации, т.е. количество валидаторов;
- (Необязательно) Определите дополнительные требования к валидаторам (например, соответствие GDPR, наличие других токенов в дополнение к собственному токену Polygon и т. д.);
- (Необязательно) Определите критерии косой черты.
Как упоминалось выше, Stake Layer обеспечивает децентрализацию цепочек Polygon «из коробки», тем самым позволяя командам этих цепочек сосредоточиться на вариантах использования и сообществах, а не на инфраструктуре. Для валидаторов он предлагает гарантированные вознаграждения в токенах Polygon, а также возможность получать дополнительные потоки доходов за счет сбора комиссий за транзакции и дополнительных токенов от цепочек, которые они проверяют.
Уровень взаимодействия
Уровень функциональной совместимости обеспечивает безопасный и беспрепятственный обмен сообщениями между сетями в экосистеме Polygon. Он абстрагируется от сложности межцепочечной связи и делает всю сеть Polygon похожей на цепочку для пользователей, позволяя:
- Общий доступ к нативным активам Ethereum: межсетевые мосты часто требуют от пользователей чеканки синтетических версий токенов Ethereum — кошмар для пользователей. Уровень функциональной совместимости обеспечивает общий мост к Ethereum и позволяет беспрепятственно передавать нативные активы Ethereum между цепочками.
- Безупречная компоновка: уровень функциональной совместимости может поддерживать почти мгновенные атомарные транзакции между цепочками, что является основной частью концепции унифицированной ликвидности Polygon 2.0.
Уровень функциональной совместимости расширяет структуру протокола LxLy, который в настоящее время используется в сводном пакете Polygon zkEVM, и его концепцию очередей сообщений. Каждая цепочка Polygon поддерживает локальную очередь исходящих сообщений в предопределенном формате, содержащую: сообщение (цифровой актив, токен или произвольное сообщение), цепочку назначения, адрес назначения и метаданные. Очереди сообщений имеют соответствующие доказательства ZK. Как только доказательство ZK, ссылающееся на конкретную очередь, проверено в Ethereum, любое сообщение из этой очереди может быть безопасно использовано ее принимающей цепочкой и адресом.
Основываясь на этом дизайне, мы предлагаем ввести уникальный компонент агрегатора для дальнейшего улучшения межсетевых транзакций, делая их почти мгновенными и атомарными. Агрегатор находится между сетью Polygon и Ethereum и предоставляет две услуги:
- принимать доказательства ZK и представления очередей сообщений (например, корни Меркла);
- Объедините доказательства ZK в одно доказательство ZK и отправьте его в Ethereum для проверки.
После того как доказательство ZK будет принято агрегатором, цепочка получения может начать оптимистично принимать входящие сообщения (зная, что возможная глобальная согласованность гарантируется доказательством ZK), что делает взаимодействие между цепочками беспроблемными. Агрегируя доказательства ZK, агрегатор значительно снижает потребление Ethereum Gas для проверки доказательств.
Для обеспечения жизнеспособности и устойчивости к цензуре агрегатор должен управляться децентрализованно валидаторами Polygon из публичного пула валидаторов, упомянутого выше.
Слой выполнения
Уровень выполнения позволяет любой цепочке Polygon генерировать пакеты упорядоченных транзакций, также известные как блоки. Этот уровень протокола относительно коммерциализирован; большинство сетей блокчейна (Ethereum, Bitcoin и т. д.) используют его в аналогичном формате.
Уровень выполнения состоит из нескольких компонентов, таких как:
- P2P: позволяет узлам (валидаторам и полным узлам) обнаруживать друг друга и обмениваться сообщениями;
- Консенсус: позволяет валидаторам согласовать единое мировоззрение (т. е. блокчейн);
- Мемпул: собирайте транзакции, отправленные пользователями, и синхронизируйте их между валидаторами;
- База данных: хранить историю транзакций;
- Генератор свидетелей: генерируйте данные свидетелей, необходимые для проверки ZK.
Учитывая, что этот уровень товаризирован, но относительно сложен для реализации, существующие высокопроизводительные реализации (такие как Erigon) следует максимально использовать повторно.
Слой проверки
Proof Layer — это высокопроизводительный и гибкий протокол проверки ZK. Он генерирует доказательства для всех транзакций (внутренних и внешних (т. е. кроссчейн)) для каждой цепочки Polygon.
Пробный слой состоит из следующих компонентов:
- Универсальный доказатель: высокопроизводительный доказательный ZK, разработанный исследователями ZK в Polygon в качестве преемника Plonky2, рекурсивного SNARK, который сам по себе поднимает границы эффективности доказательства на два порядка и демонстрирует, что Polygon ZK . Доказательство предоставляет чистый интерфейс, предназначенный для поддержки произвольных типов транзакций, формат конечного автомата. Более того, использование одного доказывающего делает агрегирование и проверку доказательств простыми и очень эффективными.
- (Необязательно) Конструктор конечного автомата: структура для определения конечного автомата, разработанная исследователями Polygon ZK в качестве преемника PIL, используемая для создания начальной реализации Polygon zkEVM. Конструктор абстрагирует сложность механизма проверки и позволяет разработчикам создавать конечные автоматы с помощью простого в использовании интерфейса. Это модульная система, позволяющая разработчикам определять параметризуемые конечные автоматы, что упрощает создание, тестирование и аудит больших и сложных конечных автоматов.
- State Machine: имитация среды выполнения и формата транзакции, которую доказывает доказывающая сторона. Конечный автомат можно реализовать с помощью вышеперечисленных конструкторов, а можно полностью настроить, например, с помощью Rust. Команда ZK Polygon предоставляет две реализации конечного автомата — zkEVM и MidenVM — и сообщество может создавать другие реализации конечного автомата (например, zkWASM).
Контрольный слой и его высокопроизводительный и гибкий прувер обеспечивают несколько основных преимуществ:
В основном: (i) простая и эффективная генерация, агрегация и проверка доказательств, (ii) кроссчейн-связь между различными конечными автоматами.
Взгляд в будущее
В течение следующих нескольких дней и недель мы будем углубляться в уровни протокола Polygon 2.0. Мы рассмотрим, как каждый из них работает на более низком уровне и как они объединяются, чтобы сформировать уникальную оптимальную архитектуру ценностного слоя Интернета.
Как всегда, мы приглашаем сообщество рассмотреть и оставить отзыв об этом предложении и предстоящем подробном анализе. Добьемся Полигона 2.0 вместе!
