Giải thích chi tiết về công nghệ chuỗi chéo đa dạng Adaptive IBC
Giải thích chi tiết về công nghệ chuỗi chéo đa dạng Adaptive IBCTác giả: MiX
Được đề xuất bởi Cosmos, giao thức IBC sử dụng khách nhẹ gốc trên chuỗi để xác thực thông điệp xuyên chuỗi, tức là cả hai bên trong giao dịch xuyên chuỗi đều duy trì một khách nhẹ gốc cho chuỗi phụ của mình, từ đó tối đa hóa việc đảm bảo an toàn cho dữ liệu xuyên chuỗi.
Cosmos SDK cung cấp triển khai khách nhẹ tendermint cho tất cả các blockchain dựa trên đồng thuận tendermint, vì vậy trải nghiệm xuyên chuỗi giữa các chuỗi Cosmos rất mượt mà, nhưng các blockchain không sử dụng đồng thuận tendermint, tức là các "chuỗi dị thể", do không có triển khai kỹ thuật tương ứng cho khách nhẹ, nên hành trình mở rộng IBC đến các chuỗi dị thể gặp nhiều khó khăn.
Ngày 17 tháng 12 năm 2023, chuỗi dị thể thứ hai do Octopus Network phát triển IBC ------ NEAR-IBC chính thức đi vào hoạt động, từ giai đoạn phát triển dự án, đến kiểm toán bên thứ ba cho đến khi chính thức ra mắt, toàn bộ quá trình chưa đầy một năm,nhân vật đứng sau thành công này chính là đội ngũ Octopus Network với công nghệ xuyên chuỗi Adaptive IBC: thông qua đổi mới trong kiến trúc công nghệ IBC, đã khắc phục những thiếu sót của giao thức IBC trong việc mở rộng đến các chuỗi dị thể, mở rộng đáng kể khả năng thích ứng của giao thức IBC:
- Các blockchain với các cơ chế đồng thuận khác nhau đều có thể áp dụng công nghệ Adaptive IBC, chẳng hạn như Ethereum, NEAR Protocol và Polkadot, v.v.
- Giảm đáng kể chi phí xuyên chuỗi, giải quyết vấn đề lớn nhất của giao thức IBC khi mở rộng đến các chuỗi dị thể.
- Có thể thích ứng với sự tiến bộ của các công nghệ xác thực khác nhau, chẳng hạn như công nghệ ZK khi trưởng thành, có thể dễ dàng nâng cấp khách nhẹ thành trình xác thực ZK.
Các cột mốc tiến hóa công nghệ Adaptive IBC xem chi tiết ở phần phụ lục cuối bài
|Nguyên lý cơ bản và lợi ích của giao thức IBC
Giao thức IBC (Inter-Blockchain Communication) do đội ngũ Cosmos đề xuất là một giao thức tương tác xuyên chuỗi hoàn toàn mã nguồn mở và phổ quát.
Chìa khóa của giải pháp công nghệ xuyên chuỗi nằm ở "khả năng tương tác" và "an toàn". "Kiến trúc phân lớp" và "chiến lược mã nguồn mở" của giao thức IBC cho phép IBC hỗ trợ tương tác xuyên chuỗi phong phú, không cần tin cậy, trở thành tiêu chuẩn vàng cho giao thức xuyên chuỗi.
1. Kiến trúc phân lớp:
IBC chia nhỏ xuyên chuỗi thành "tầng ứng dụng/Application" và "tầng giao tiếp/Channel", tính đơn giản và linh hoạt của nó được coi là giao thức TCP/IP của blockchain, như IBC đã tự mô tả trên trang web chính thức: IBC đã lấy cảm hứng từ giao thức TCP/IP, nền tảng xây dựng internet.
Hình 1: IBC là giao thức TCP/IP của blockchain
- Tầng ứng dụng là giao diện tương tác xuyên chuỗi hướng tới người dùng cuối: bao gồm chuyển token, tài khoản giữa các chuỗi và truy vấn giữa các chuỗi, v.v., các giao thức ứng dụng này có khả năng kết hợp, với sự gia tăng của các giao thức ứng dụng, khả năng xuyên chuỗi có thể tăng theo cấp số nhân.
- Tầng giao tiếp định nghĩa việc gửi và nhận dữ liệu xuyên chuỗi, bao gồm truyền tải, xác thực và sắp xếp, và nội dung dữ liệu truyền tải là không thể nhìn thấy. Trong đó, khách nhẹ trong máy trạng thái của chuỗi nguồn là yếu tố then chốt của tầng giao tiếp, cũng trở thành tinh hoa của IBC.
Hình 2: Kiến trúc công nghệ IBC
Chuỗi A có một khách nhẹ đại diện cho chuỗi B trong máy trạng thái của mình, chuỗi B cũng có một khách nhẹ đại diện cho chuỗi A, khách nhẹ theo dõi dữ liệu đồng thuận của blockchain đối phương thông qua việc xác thực tiêu đề khối và chứng minh Merkle, từ đó xác thực tính hợp pháp của tương tác xuyên chuỗi.
Giữa hai bên xuyên chuỗi có một Relayer, có trách nhiệm giám sát các sự kiện phát sinh từ hai blockchain, khi nhận được sự kiện IBC sẽ chuyển đổi nó thành thông điệp IBC thực tế, truyền đến chuỗi đối diện.
Nói một cách đơn giản, giao thức IBC trước tiên thiết lập một kênh an toàn giữa hai blockchain, sau đó truyền tải gói dữ liệu/Data Packets, khách nhẹ xác thực thông tin đồng thuận của blockchain đối phương, đảm bảo tính nhất quán và an toàn của việc chuyển giao. Vì vậy, chỉ cần tầng giao tiếp được thiết lập, toàn bộ quá trình xuyên chuỗi của IBC là an toàn.
2. Mã nguồn mở công nghệ
Bất kỳ ai cũng có thể sử dụng giao thức IBC và đóng góp cho nó, trong giao thức IBC không có phí hoa hồng hoặc phí ẩn.
Vấn đề an toàn của cầu nối xuyên chuỗi thường xuyên xảy ra, thực chất là do khả năng an toàn của một đội ngũ đơn lẻ không thể chống lại toàn bộ nhóm hacker. Chỉ có thể sử dụng giao thức mở xuyên chuỗi chung, theo cách mã nguồn mở, nhờ vào sức mạnh chung của cộng đồng mở để liên tục phát triển và nâng cấp, mới có thể giúp khả năng an toàn xuyên chuỗi của toàn ngành tiếp tục tiến hóa. Louis, Người sáng lập Octopus Network
Hình 3: Dữ liệu xuyên chuỗi IBC
Nguồn dữ liệu: mapofzones.com
Trong khi đó, nhiều đội ngũ đang nỗ lực mở rộng giao thức IBC đến các hệ sinh thái khác, hy vọng có thể thực hiện tương tác xuyên chuỗi với các chuỗi dị thể thông qua IBC, bao gồm Ethereum, Polkadot, NEAR Protocol Avalanche, Solana và Celestia rollups.
|Những khó khăn khi mở rộng IBC đến các chuỗi dị thể
Kiến trúc của giao thức IBC dựa trên khách nhẹ, vì vậy không cần phải đưa vào dịch vụ xác thực bên thứ ba, đạt được sự xuyên chuỗi không cần tin cậy/Trustless. Đặc biệt giữa các chuỗi Cosmos đã đạt được sự cân bằng tuyệt vời về an toàn, chi phí và tốc độ, nhưng khi mở rộng đến các chuỗi dị thể, nhiều đội ngũ đều có sự tiến triển chậm chạp rõ rệt.
IBC và cơ chế đồng thuận Tendermint đều được đội ngũ Cosmos đề xuất, vì vậy Cosmos SDK từ khi thiết kế đã hỗ trợ rất tốt cho khách nhẹ.
Nếu muốn thực hiện giao thức IBC giữa các chuỗi Cosmos và không phải Cosmos, cần phải triển khai khách nhẹ cho chuỗi không phải Cosmos trên chuỗi Cosmos, và triển khai khách nhẹ tendermint trên chuỗi không phải Cosmos. Do sự khác biệt trong cơ chế đồng thuận của các chuỗi dị thể, trong quá trình triển khai cần thực hiện rất nhiều công việc tương thích và đưa vào các rủi ro kỹ thuật tương ứng.
Đầu tiên, việc xác thực thông điệp xuyên chuỗi của các chuỗi dị thể có chi phí cao và sẽ gặp phải giới hạn tài nguyên tính toán/gas Limitation:
Xác thực thông điệp xuyên chuỗi IBC cần phải xác thực tiêu đề khối trước, việc xác thực tiêu đề khối thường phải xác thực hàng chục đến hàng trăm chữ ký, việc thực hiện những tính toán này trên chuỗi bằng hợp đồng thông minh có chi phí rất cao. Mặt khác, bất kể là Ethereum, NEAR hay các blockchain khác, đều sẽ giới hạn và quy định lượng tính toán khả dụng của hợp đồng thông minh. Điều này khiến IBC dễ gặp phải vấn đề thiếu gas khi xác thực chữ ký.
Gần đây, công nghệ chứng minh không kiến thức xuyên chuỗi đã chuyển đổi nhiều chữ ký thành một chứng minh ZK, việc xác thực chứng minh ZK tương đương với việc xác thực tất cả các chữ ký của tiêu đề khối, từ đó tiết kiệm chi phí xác thực.
Thứ hai, cơ chế quản lý tài sản trên chuỗi/On-chain Asset Management khác nhau
Cosmos SDK có thể đăng ký và thao tác tài sản trên chuỗi thông qua giao thức, nhưng trên blockchain hợp đồng thông minh thì không, dữ liệu Fungible Token đều được quản lý bởi các hợp đồng thông minh riêng biệt.
Thứ ba, hạn chế của sandbox trong máy ảo/Sandbox Limitation
Các blockchain hợp đồng thông minh hiện tại đều dựa trên máy ảo, khả năng truy cập vào chuỗi chủ của môi trường đóng và có kiểm soát này rất hạn chế, chẳng hạn như hợp đồng thông minh không thể lấy trạng thái đồng thuận trên chuỗi, hoặc như NEAR là chuỗi bất đồng bộ, trạng thái đồng thuận có thể thay đổi trong nhiều khối khi gọi hợp đồng thông minh, phức tạp hơn.
Thứ tư, quy tắc dữ liệu lưu trữ trên chuỗi/On Chain Storage khác nhau
Giao thức IBC cần có quy tắc lưu trữ khóa giá trị khá nghiêm ngặt/Path Rule, sau đó lấy chứng minh mật mã tương ứng với khóa giá trị được tạo ra dựa trên quy tắc từ trên chuỗi.
Những khó khăn trên cùng với nhiều sự khác biệt khác, đội ngũ phát triển sẽ phải thực hiện xử lý kỹ thuật bổ sung, chắc chắn sẽ làm tăng đáng kể độ phức tạp và rủi ro bug.
|Nguyên lý và lợi ích của Adaptive IBC
Adaptive IBC công nghệ xuyên chuỗi dành cho các chuỗi dị thể có điểm mấu chốt là đổi mới kiến trúc phân lớp của giao thức IBC, tách ra thêm "tầng xác thực", tức là đưa vào "Proxy xác thực/ Verification Proxy" được triển khai trên chuỗi proxy ( ICP ), như vậy hai bên xuyên chuỗi chỉ cần xác thực "Proxy xác thực" tạo ra chứng minh, không cần xác thực trực tiếp tiêu đề khối và tất cả chữ ký của chuỗi đối phương.
Hình 4: Kiến trúc NEAR-IBC dựa trên Adaptive IBC
Lấy NEAR-IBC làm ví dụ: trên chuỗi proxy/Proxy Chain đã triển khai Proxy xác thực Cosmos và NEAR, duy trì đồng thuận của các chuỗi tương ứng, sau đó trên hai bên xuyên chuỗi lại triển khai một khách nhẹ cho cơ chế đồng thuận của đối phương, thay thế khách nhẹ IBC ban đầu.
Lấy ví dụ về việc xuyên chuỗi từ Cosmos sang NEAR, khi Cosmos truyền thông điệp đến NEAR, Proxy xác thực Cosmos/Tendermint Verification Proxy trên chuỗi proxy sẽ xác thực thông điệp xuyên chuỗi, ký nó và tạo ra một chứng minh, sau đó khách nhẹ Cosmos/Tendermint Proxy Client bên NEAR chỉ cần xác thực chứng minh này là có thể hoàn thành việc xác thực xuyên chuỗi.
Hình 5: An toàn và khả năng mở rộng của công nghệ xuyên chuỗi
Về mặt an toàn, mặc dù Proxy xác thực được đưa vào thuộc về giải pháp xác thực bên ngoài/External Verification, lý thuyết an toàn của nó thấp hơn một chút so với xác thực của khách nhẹ gốc, nhưng đáng lưu ý là, so với xác thực của khách nhẹ gốc, tổng thể an toàn không giảm đáng kể.
Bởi vì Adaptive IBC khuyến nghị triển khai Proxy xác thực trên chuỗi công cộng, chẳng hạn như NEAR-IBC được triển khai trên chuỗi công cộng ICP, vì vậy cách này vừa đảm bảo tính phi tập trung và có thể xác thực công khai, cũng đảm bảo an toàn cho Proxy xác thực và toàn bộ hệ thống xuyên chuỗi.
Hình 5: Hai góc nhìn về an toàn xuyên chuỗi
Chỉ cần chi phí tấn công/Attacking Cost của một bên xuyên chuỗi thấp hơn chuỗi công cộng ICP, việc đưa vào Proxy xác thực sẽ không làm giảm an toàn do mở rộng tập hợp tin cậy/Trust Set.** So với các cầu nối xuyên chuỗi khác sử dụng nhiều chữ ký hoặc các xác thực bên ngoài khác, mức độ an toàn cao hơn nhiều.
Do đó, có thể thấy, kiến trúc Proxy xác thực của Adaptive IBC đã khắc phục những thiếu sót của giao thức IBC trong các tình huống xuyên chuỗi dị thể, và từ ba khía cạnh, mở rộng đáng kể khả năng thích ứng của giao thức IBC:
Giảm đáng kể chi phí xuyên chuỗi: từ việc xác thực tất cả chữ ký của hàng chục đến hàng trăm tiêu đề khối của chuỗi đối phương, chỉ cần xác thực một chữ ký của Proxy xác thực, giải quyết được vấn đề lớn nhất của IBC trong việc xuyên chuỗi đến các chuỗi dị thể, tức là "chi phí xác thực cao và sẽ gặp phải giới hạn tài nguyên tính toán".
Có thể tương thích với các cơ chế đồng thuận khác nhau: Kiến trúc Proxy xác thực không có mối quan hệ phụ thuộc giữa hai bên xuyên chuỗi, có thể được áp dụng bởi các blockchain với các cơ chế đồng thuận khác nhau, chẳng hạn như Ethereum, NEAR Protocol và Polkadot, v.v., là giải pháp công nghệ xuyên chuỗi dị thể thực sự.
Có thể thích ứng với sự phát triển công nghệ xác thực: Adaptive IBC từ tầng giao tiếp, tách ra thêm "tầng xác thực" và phát triển ra giải pháp Proxy xác thực. Một trong những lợi thế của kiến trúc phân lớp là giảm sự phụ thuộc lẫn nhau giữa toàn bộ hệ thống, vì vậy Adaptive IBC có thể thích ứng với sự tiến bộ của các công nghệ xác thực khác nhau.
Nếu Cosmos có thể hỗ trợ chữ ký tổng hợp, hoặc NEAR hỗ trợ Precompile chữ ký ED25519, sẽ giảm đáng kể chi phí xác thực trực tiếp trên NEAR Protocol, có thể nâng cấp khách nhẹ thành khách nhẹ thực sự có thể sử dụng.
Khi công nghệ ZK xuyên chuỗi trưởng thành, có thể thay thế Proxy xác thực bằng trình chứng minh ZK, nâng cấp khách nhẹ thành trình xác thực ZK. Chỉ cần thông qua quản trị cộng đồng để bỏ phiếu, có thể chuyển đổi nâng cấp một cách liền mạch, không ảnh hưởng đến việc sử dụng và tiến bộ công nghệ của tầng ứng dụng.
Adaptive IBC đứng trên vai những người khổng lồ, phát huy thêm lợi thế của "kiến trúc phân lớp", thiết kế kiến trúc ba tầng gồm tầng ứng dụng, tầng giao tiếp và tầng xác thực, cho phép tầng xác thực tiến hóa độc lập, không chỉ có thể thích ứng với nhiều cơ chế đồng thuận của blockchain hơn, mà còn có thể ôm lấy công nghệ tốt nhất có thể sử dụng theo sự phát triển của công nghệ xác thực, thích ứng với sự tiến hóa dần dần trong tương lai.
|Phụ lục
- Năm 2020, đội ngũ tiền thân của Octopus Network là Cdot nhận được khoản tài trợ từ quỹ Interchain để phát triển Substrate-IBC, tức ICS10. 2. Năm 2022, Substrate-IBC hoàn thành phát triển, trở thành đội ngũ đầu tiên trên thế giới triển khai IBC trên blockchain không phải Cosmos. 3. Tháng 10 năm 2022, đề xuất lộ trình công nghệ xuyên chuỗi Adaptive IBC và khởi động phát triển NEAR-IBC. 4. Tháng 10 năm 2023, NEAR-IBC hoàn thành phát triển và được đội ngũ an toàn bên thứ ba Blocksec kiểm toán. 5. Tháng 12 năm 2023, blockchain Cosmos SDK Ottochain áp dụng dịch vụ bảo mật chia sẻ $NEAR Rstaking, chính thức khởi động hoạt động. NEAR-IBC là công nghệ then chốt trong đó, xác thực tính khả thi và khoa học của lộ trình công nghệ xuyên chuỗi Adaptive IBC. 6. Quý đầu năm 2024, giao thức bảo mật Secret Network sẽ sử dụng NEAR-IBC dựa trên Adaptive IBC để thực hiện tương tác xuyên chuỗi tài sản với NEAR Protocol. Sau đó, Octopus Network sẽ tiếp tục khám phá công nghệ xuyên chuỗi thông điệp, cho phép hợp đồng thông minh của NEAR có thể gọi trực tiếp khả năng tính toán bảo mật của Secret Network. 7. Năm 2024, dự kiến khởi động phát triển ETH-IBC dựa trên Adaptive IBC, mục tiêu là trở thành đội ngũ đầu tiên cung cấp trải nghiệm xuyên chuỗi IBC có thể chi trả cho người dùng giữa Ethereum và các blockchain khác hỗ trợ IBC.
|Tài liệu tham khảo
《The IBC Protocol 2023 Year in Review》Mary McGilvray
《Adaptive IBC ：异构链互操作性的颠覆者》Louis
《NEAR-IBC 介绍｜如何使用智能合约实现 IBC 协议》杨镇
《NEAR will be a Cosmos zone SOON》Louis
Cảnh báo rủi ro
Cảnh báo rủi ro
