Analizę architektury Analog: Timechain, węzły Chronicle i protokoły współpracy

1. Wstęp

Ekosystem blockchain wchodzi w erę wielołańcuchową wraz z ciągłym pojawianiem się appchainów opartych na sieci Cosmos, sieci warstwy 2 (Layer 2) opartych na Ethereum oraz wzrostem sieci monolitycznych reprezentowanych przez Solanę, Sui i Aptos. Podczas gdy powstają innowacyjne i wydajne usługi wykorzystujące cechy tych różnych sieci, problemy takie jak fragmentacja płynności i wyzwania związane z doświadczeniem użytkownika stają się coraz bardziej widoczne.

W odpowiedzi na to powstały protokoły przesyłania wiadomości między łańcuchami (cross-chain messaging) dla interoperacyjności międzyłańcuchowej, reprezentowane przez Wormhole i LayerZero, które umacniają swoją pozycję poprzez współpracę z różnymi sieciami i aplikacjami. Protokoły te specjalizują się jednak głównie w transmisji wiadomości międzyłańcuchowych i budowaniu aplikacji w oparciu o nie, nie zapewniając kompleksowego dostępu do danych w wielu sieciach.

W związku z tym, przy tworzeniu międzyłańcuchowych aplikacji zdecentralizowanych (dApps), które wymagają danych z wielu sieci, programiści muszą albo zaakceptować ryzyko centralizacji i pozwolić protokołowi na bezpośrednie pobieranie i przetwarzanie danych, albo zmierzyć się ze złożonością korzystania z oddzielnych protokołów, takich jak:

Zdecentralizowane protokoły indeksowania danych: Protokoły, które udoskonalają i czynią możliwymi do przeszukania dane on-chain potrzebne określonym podmiotom, pozwalając aplikacjom dApps na szybki i łatwy dostęp do wymaganych informacji (np. The Graph).
Zdecentralizowane protokoły wyroczni (Decentralized Oracle Protocols): Protokoły rozproszone, które dostarczają zewnętrzne danych do określonej sieci blockchain w bezpieczny i niezawodny sposób, umożliwiając smart kontraktom wykonywanie operacji na podstawie informacji zewnętrznych (np. Chainlink).

Tym samym programiści międzyłańcuchowych aplikacji dApps potrzebują zarówno przesyłania wiadomości między łańcuchami, jak i bezpiecznego, wygodnego dostępu do danych on-chain. Analog zamierza ustanowić się jako kompleksowa platforma rozwiązania interoperacyjności, zapewniając programistom zintegrowany dostęp do tych dwóch podstawowych funkcji. W tym artykule zbadamy strukturę Analog i przeanalizujemy, jak prezentuje ona rozwiązania interoperacyjne dla programistów międzyłańcuchowych aplikacji dApps.

2. Analog, wszechstronne rozwiązanie interoperacyjności

Jak wspomniano powyżej, Analog to platforma, która zapewnia programistom wygodne środowisko programistyczne dzięki funkcjom bezpośredniej interoperacyjności między sieciami, takim jak mostkowanie/przesyłanie wiadomości między łańcuchami, oraz możliwości agregowania, indeksowania i przeszukiwania danych on-chain z wielu blockchainów.

Obecnie Analog prowadzi nagradzaną sieć testową (incentivized testnet) przed planowanym uruchomieniem głównej sieci (mainnet) pod koniec 2024 roku, nagradzając użytkowników, którzy wykonują różne zadania, punktami ATP, swoim wewnętrznym systemem punktowym. Użytkownicy, którzy zgromadzą punkty ATP, będą uprawnieni do airdropu tokenów $ANLOG, natywnego tokena Analog, na podstawie zgromadzonych punktów.

Po uruchomieniu głównej sieci, Analog planuje stopniowo rozszerzać swoje połączenia, zaczynając od sieci opartych na EVM, takich jak Ethereum, BNB Chain, Polygon i Astar, a następnie stopniowo obejmując inne sieci. Zanim przejdziemy do szczegółowego opisu funkcji interoperacyjności Analog, najpierw zrozummy jego kluczowe komponenty: Timechain i Węzły Chronicle (Chronicle Nodes).

2.1. Timechain

W sercu Analog znajduje się sieć blockchain zwana Timechain. Timechain waliduje i rejestruje wszystkie interakcje zachodzące w ramach protokołów opartych na Analog, zapewniając decentralizację i bezpieczeństwo protokołu.

Zbudowany na frameworku Substrate SDK Polkadota, Timechain przyjmuje ten sam mechanizm konsensusu NPoS (Nominated Proof of Stake) co Polkadot. Pozwala to posiadaczom natywnych tokenów ($ANLOG) na uczestnictwo w walidacji sieci poprzez staking swoich tokenów u walidatorów ich wyboru.

Podczas gdy struktura konsensusu sieci polegająca na wybieraniu konkretnych walidatorów do stakingu tokenów jest podobna do DPoS (Delegated Proof of Stake), istnieje kluczowa różnica: w DPoS, w przypadku cięcia (slashing) stawki złośliwego walidatora, użytkownicy, którzy zdeponowali swoje środki u tego walidatora, nie tracą swojej stawki. W NPoS jednak slashowaniu podlega zarówno stawka walidatora, jak i stawki użytkowników, którzy nominowali tego walidatora.

2.2. Węzły Chronicle (Chronicle Nodes)

Oprócz Timechain, Analog wykorzystuje Kontrakty Bramkowe (Gateway Contracts), które istnieją jako smart kontrakty w innych sieciach i służą jako bramy wiadomości między Analog a innymi sieciami, oraz Węzły Chronicle (Chronicle Nodes), które monitorują transakcje wchodzące do kontraktów bramkowych w połączonych łańcuchach i przekazują je do innych kontraktów bramkowych.

Aby przetwarzać żądania wiadomości międzyłańcuchowych równolegle, Timechain grupuje określoną liczbę węzłów Chronicle w shardy. Po konfiguracji shardu, węzły Chronicle wewnątrz shardu muszą okresowo dowodzić swojego statusu online Timechainowi za pomocą dowodów online (online proofs).

Jeśli węzeł Chronicle nie dostarczy dowodu online i zostanie uznany za offline, jest usuwany z shardu, a jego zdeponowana kwota podlega slashingowi. Ponadto Analog używa TSS (Threshold Signature Scheme) dla konkretnych żądań transakcji międzyłańcuchowych, wymagając od określonej liczby węzłów weryfikacji ważności transakcji i osiągnięcia konsensusu 2/3, co zapobiega złośliwym działaniom ze strony węzłów Chronicle.

Chociaż zespół Analog obecnie obsługuje 24 węzły Chronicle w sieci testowej, planuje zaktualizować system, aby umożliwić użytkownikom obsługę węzłów Chronicle poprzez staking określonej kwoty $ANLOG. Dzięki tej strukturze, z Timechain zapewniającym bezpieczeństwo i decentralizację w centrum, a węzłami Chronicle wykrywającymi i wykonującymi transakcje przesłane do Analog z innych sieci, Analog zapewnia funkcje interoperacyjności międzyłańcuchowej, takie jak Analog GMP, Analog Watch i Analog Automation.

3. Funkcje interoperacyjności Analog

3.1. Analog GMP (General Message Passing)

Analog GMP to funkcja przesyłania wiadomości międzyłańcuchowych Analog, która obsługuje wywołania funkcji smart kontraktów między różnymi łańcuchami. Programiści mogą używać GMP do implementacji różnych funkcji międzyłańcuchowych wykraczających poza proste mostkowanie, takich jak:

Wymiana międzyłańcuchowa (Cross-chain Swaps): Wykonywanie mostkowania aktyw i wymiany między dwiema sieciami w pojedynczej transakcji użytkownika.
Pożyczki międzyłańcuchowe (Cross-chain Lending): Używanie aktyw z jednej sieci jako zabezpieczenia dla pożyczek w innej sieci.
NFT międzyłańcuchowe (Cross-chain NFTs): Emitowanie NFT, które można swobodnie przenosić i które są kompatybilne w różnych sieciach.
Zarządzanie międzyłańcuchowe (Cross-chain Governance): Wykonywanie zintegrowanego zarządzania w wielu łańcuchach.

Frax Finance stanowi wybitny przykład projektów planujących wykorzystanie Analog GMP, z planami implementacji zjednoczonego zarządzania przy użyciu ich tokena zarządzania veFXS rozprowadzanego w wielu sieciach.

3.1.1.

Jak działa Analog GMP

Gdy transakcja zawierająca żądanie komunikatu międzyłańcuchowego jest przesyłana do aplikacji międzyłańcuchowej (cross-chain dApp) wykorzystującej Analog, komunikat jest dostarczany do innej sieci w następującym procesie:

Aplikacja międzyłańcuchowa, z którą wchodzi w interakcję użytkownik, inicjuje komunikację międzyłańcuchową, przesyłając transakcję do kontraktu bramowego Analog (Analog gateway contract) wdrożonego w określonej sieci.
Fragment (shard) węzła Chronicle odpowiedzialny za kontrakt bramowy w tej sieci waliduje transakcję, wykonuje TSS (Threshold Signature Scheme) i przesyła ją do Timechaina.
Timechain przeprowadza końcową walidację i zapisanie transakcji przesłanej przez fragment, a następnie generuje transakcję do wykonania w sieci docelowej i dostarcza ją do fragmentu wchodzącego w interakcję z kontraktem bramowym wdrożonym w tej sieci.
Fragment przesyła transakcję otrzymaną z Timechaina do kontraktu bramowego w sieci docelowej.

W trakcie tego procesu, choć użytkownicy potrzebują opłat w natywnych tokenach dla sieci początkowej, Timechaina oraz sieci docelowej, Analog zapewnia płynne doświadczenie użytkownika, podobne do działania w pojedynczej sieci, poprzez włączenie opłat dla pozostałych dwóch sieci w opłacie transakcyjnej sieci początkowej.

3.2. Analog Watch

Analog Watch to podprotokół Analog, który zapewnia możliwości indeksowania i zapytań o dane, pozwalając programistom na efektywne zbieranie i wykorzystywanie danych on-chain z różnych sieci połączonych z Analog.

Aby skorzystać z Analog Watch, należy najpierw wymienić smart kontrakty, z których pochodzą dane do zebrania. Następnie można utworzyć widoki (views), definiujące zakres i formę danych do zebrania z wymienionych smart kontraktów, oraz wykonać zbieranie danych i zapytania, opłacając określoną ilość $ANLOG w celu aktywacji widoku.

Chociaż wykonywanie zapytań o dane zebrane przez Analog Watch pierwotnie wymaga języka GraphQL oraz środowiska do jego wykonania (GraphQL IDE), Analog udostępnia Watch SDK, które upraszcza zapytania i pomaga pisać oraz wykonywać GraphQL w różnych środowiskach, oferując wygodny dostęp do Analog Watch.

W rezultacie użytkownicy mogą wymieniać smart kontrakty, tworzyć widoki i wykonywać zapytania w środowisku web poprzez Watch Portal zbudowany przy użyciu SDK.

Interfejs Watch Portal, Źródło: Watch Portal

Dane zebrane i przetworzone poprzez Watch mogą być wykorzystywane w aplikacjach (dApps), które działają w oparciu o dane zewnętrzne lub do wyświetlania danych on-chain potrzebnych użytkownikom w interfejsie aplikacji. Frax Finance, wspomniane w sekcji GMP, planuje wykorzystać zarówno Analog GMP, jak i Analog Watch, aby zapewnić zagregowane dane cenowe dla tokenów $FRAX i$ FXS rozproszonych w wielu sieciach.

Podczas gdy Analog Watch jest obecnie świadczony jako scentralizowana usługa przez zespół Analog, planują wprowadzenie "Usługi Walidacji Danych na Żądanie" (On-Demand Data Validation Service), w której węzły Chronicle wykonują TSS, a Timechain przeprowadza końcową walidację wyników zapytań, podobnie jak w przypadku GMP, w celu zapewnienia stabilności danych.

3.3. Analog Automation

Wszystkie smart kontrakty blockchain działają tylko wtedy, gdy wystąpi transakcja wywołująca ich funkcje. Dlatego też, aby zautomatyzować określone akcje on-chain, należy korzystać z usług świadczonych przez podmioty scentralizowane lub protokoły takie jak Chainlink czy Gelato, ale nawet te protokoły nie automatyzują akcji w wielu łańcuchach.

Analog Automation to protokół automatyzujący określone akcje on-chain w środowisku międzyłańcuchowym. Użytkownicy mogą korzystać z automatyzacji, określając komunikat międzyłańcuchowy z akcją do wykonania i ustawiając wyzwalacze (triggery) dla momentu przesłania transakcji. Automation wykrywa wyzwalacze poprzez Analog Watch i przesyła komunikaty międzyłańcuchowe poprzez Analog GMP.

Jako protokół łączący kluczowe funkcje Analog, czyli GMP i Watch, programiści aplikacji międzyłańcuchowych mogą wykorzystywać automatyzację do implementacji funkcji takich jak:

Zlecenia oczekujące (limit orders) w międzyłańcuchowych giełdach DEX.
Automatyzacja roszczeń o nagrody i depozytów w międzyłańcuchowym DeFi.
Ochrona zabezpieczeń poprzez funkcje automatycznej likwidacji w międzyłańcuchowych protokołach pożyczkowych.

Należy jednak zauważyć, że funkcja automatyzacji została obecnie wprowadzona jedynie w whitepaperze i na blogu i nie jest dostępna w obecnym testnecie, więc konieczne będzie monitorowanie postępów aktualizacji funkcji przez Analog.

4. Podsumowanie

Wraz z pojawieniem się rozwiązań interoperacyjności międzyłańcuchowej, doświadczenie użytkownika w środowisku wielołańcuchowym poprawiło się drastycznie w porównaniu z przeszłością. Jednak nawet przy wykorzystaniu istniejących rozwiązań interoperacyjnych, programiści tworzący aplikacje międzyłańcuchowe wciąż napotykają wyzwania w budowie wysokiej jakości aplikacji z wygodnymi funkcjami, takimi jak wykorzystywanie danych on-chain i automatyzacja transakcji.

W odpowiedzi na to Analog ma na celu zapewnienie środowiska, w którym programiści mogą budować różnorodne aplikacje międzyłańcuchowe, używając wyłącznie Analog, bez potrzeby korzystania z wielu protokołów, oferując zintegrowane rozwiązania niezbędne do rozwoju takich aplikacji, w tym Analog GMP, Analog Watch i Analog Automation, skupione wokół Timechaina.

Choć Analog prezentuje wyraźnie wyższą wizję w porównaniu z istniejącymi rozwiązaniami interoperacyjności, wiele mechanizmów określonych w whitepaperze Analog, takich jak decentralizacja węzłów Chronicle, Usługa Walidacji Danych na Żądanie oraz Analog Automation, nie zostało jeszcze wdrożonych. Dlatego też pomyślna aktualizacja tych funkcji będzie kluczowa dla Analog, aby w przyszłości osiągnąć zadeklarowaną wizję.

Bibliografia

Analog Timepaper Analog Youtube Analog Blog Analog (ANLOG) : l'interopérabilité enfin réalité ? The HTTPS for Web3