Поглиблене дослідження SCP

Протокол Stellar Consensus Protocol (SCP) є основою мережі Stellar, забезпечуючи безпечну та ефективну роботу. Це революційний підхід до досягнення консенсусу в децентралізованій фінансовій мережі. SCP базується на концепції Федеративної візантійської угоди (FBA), яка зосереджується на ідеї децентралізованого контролю, де вузли добровільно вибирають, яким іншим учасникам вони довіряють надійну інформацію. Якщо ви хочете дізнатися більше про візантійські проблеми: що таке проблема візантійських генералів

Уривок із нашої статті: «Проблема візантійських генералів, також відома як проблема двох генералів, була запропонована в статті Леслі Ламберта про відмовостійкість розподіленого однорангового мережевого зв’язку в 1982 році. У комунікації розподіленої системи деякі локальні проблеми можуть призвести до того, що комп’ютер надсилатиме повідомлення про помилки та порушуватиме узгодженість системи. Тому проблема візантійських генералів — це, по суті, проблема консенсусу в зв’язку «точка-точка».

Чим SCP відрізняється від Proof of Work і Proof of Stake

SCP значно відрізняється від механізмів Proof of Work (PoW) і Proof of Stake (PoS). PoW, який використовується такими мережами, як Bitcoin, вимагає значних обчислювальних зусиль для вирішення складних математичних проблем для перевірки транзакцій і створення нових блоків. Навпаки, PoS, який використовується такими мережами, як Ethereum 2.0, вимагає від валідаторів зберігати, а іноді й блокувати певну кількість криптовалюти, щоб брати участь у процесі.

SCP усуває потребу в енергоємному майнінгу, дозволяючи вузлам досягати консенсусу за допомогою процесу вибору надійних партнерів — зрізів кворуму — і не вимагає валідаторів для блокування капіталу як частки. Ця зміна не тільки зменшує вплив на навколишнє середовище, але й демократизує участь у безпеці мережі.

Переваги SCP з точки зору швидкості та надійності

Переваги SCP очевидні в його швидкості та надійності. Транзакції в мережі Stellar підтверджуються за лічені секунди, що різко контрастує з хвилинами або навіть годинами, які можуть знадобитися для систем PoW або PoS. Крім того, конструкція SCP за своєю суттю захищає від атак подвійних витрат і гарантує безперебійну роботу мережі, навіть якщо деякі вузли виходять з ладу або діють зловмисно.

SCP надає пріоритет двом із трьох фундаментальних властивостей механізмів консенсусу: відмовостійкість і безпека. Він призначений для підтримки роботи, незважаючи на збої деяких вузлів, і гарантує, що вузли мережі погоджують результати транзакцій, щоб уникнути конфліктних станів. Хоча це іноді може затримувати консенсус, коли вузли намагаються досягти згоди, це значно зменшує ймовірність системних збоїв.

Компоненти SCP

• Набори та сегменти кворуму: кожен вузол у мережі Stellar визначає власний набір довірених вузлів, відомий як набір кворуму. У цьому наборі вузли повинні узгодити набори транзакцій, утворюючи зрізи кворуму, які відображають узгоджені частини мережі.
• Федеративне голосування: SCP використовує федеративне голосування для досягнення консенсусу, який проходить через кілька етапів: вузли голосують за набори транзакцій, приймають голоси інших, коли вони починають довіряти їм, і, нарешті, підтверджують набір транзакцій, який буде застосовано.
• Протоколи номінації та голосування: ці два етапи SCP гарантують, що вузли пропонують набори транзакцій, а потім за допомогою серії голосувань підтверджують їх додавання до книги.
  SCP — це інноваційне рішення класичних проблем, з якими стикаються децентралізовані мережі. Він надає мережі Stellar спосіб швидкої та безпечної обробки транзакцій без інтенсивних обчислювальних витрат, пов’язаних з іншими механізмами консенсусу. Цей дизайн відображає баланс між інклюзивністю та безпекою, що робить Stellar привабливою платформою для фінансових додатків, які потребують як швидкого розрахунку, так і надійних заходів безпеки.

Зоряні рівні мережі

Огляд стеку Stellar

Джерело: https://developers.stellar.org/docs/fundamentals-and-concepts/stellar-stack

Архітектура мережі Stellar складається з різних рівнів, які гармонійно працюють, щоб забезпечити комплексну фінансову інфраструктуру. Ці рівні створені для того, щоб мережа залишалася стійкою до збоїв, була відкритою для всіх і працювала швидко й економічно ефективно, відповідаючи реальним фінансовим сценаріям.

Ролі та взаємодія між різними рівнями мережі

• Stellar Core: це базовий рівень мережі Stellar, що включає вузли, які підтримують розподілену книгу та виконують процес консенсусу. Stellar Core оновлює реєстр кожні 5-7 секунд, демонструючи надзвичайну ефективність мережі.
• Horizon API: виступаючи мостом між Stellar Core і різними програмами, Horizon є клієнтським сервером HTTP API. Він забезпечує доступний інтерфейс для надсилання транзакцій у мережу та запиту історичних даних. Хоча можна підключитися безпосередньо до Stellar Core, використання Horizon спрощує ці взаємодії, роблячи його більш практичним для клієнтських програм.
• Soroban RPC і CLI: Soroban представляє можливості смарт-контрактів в екосистемі Stellar. Сервер Soroban RPC (Remote Procedure Call) діє як посередник для додатків, які взаємодіють із цими смарт-контрактами. CLI (інтерфейс командного рядка) пропонує розробникам прямий спосіб створення, розгортання та взаємодії з розумними контрактами за допомогою інструментів командного рядка.
• Комплекти розробки програмного забезпечення (SDK): ці комплекти полегшують процес розробки, надаючи програмістам бібліотеки для взаємодії з Horizon і Soroban RPC різними мовами програмування. Вони абстрагують деякі складності, пов’язані з безпосередньою роботою з мережевими протоколами.
• Протоколи DeFi: ці протоколи, що означають децентралізовані фінанси, дозволяють створювати фінансові послуги, які працюють автономно в блокчейні, наприклад платформи кредитування та децентралізовані біржі. Їх можна інтегрувати в програми, щоб використовувати фінансову інфраструктуру, надану Stellar, без центральних посередників.

Мережі в Stellar

• Основна мережа: основна публічна мережа, де відбуваються фактичні фінансові операції.
• Testnet: середовище ізольованого програмного середовища, яке підтримує Stellar Development Foundation (SDF), щоб розробники тестували свої програми без використання реальних коштів.
• Futurenet: мережа для тестування передових функцій і розробок в екосистемі Stellar.
  Кожен рівень стеку Stellar розроблено з певними ролями, які сприяють загальній функціональності мережі, гарантуючи, що вона залишається надійною та універсальною платформою для створення широкого спектру фінансових програм.

Конструкція мережевих рівнів Stellar і взаємодія між ними забезпечують стійку та гнучку основу, на якій можна створювати та управляти різноманітними фінансовими послугами, від повсякденних платежів до складних програм DeFi. Ця багаторівнева архітектура не тільки забезпечує операційну ефективність і надійність, але й підтримує інновації, дозволяючи розробникам зосередитися на створенні рішень, які задовольняють їхні конкретні випадки використання.

Операції в Stellar

Загальні операції та їх використання

Операції в Stellar являють собою певні дії, які можуть змінити стан книги. Кожна операція є командою, яка диктує зміни, і вони надсилаються в мережу в групах, які називаються транзакціями. Ці транзакції є атомарними; або всі вони досягають успіху, або всі зазнають невдачі. Операції можуть варіюватися від створення облікових записів до керування пропозиціями в Stellar Decentralized Exchange (SDEX).

Побудова та обробка транзакцій

Трансакції в Stellar будуються шляхом поєднання однієї або кількох операцій із додатковою інформацією, такою як вихідний рахунок і порядковий номер. Вони підписуються секретним ключем вихідного облікового запису для забезпечення автентичності, а потім надсилаються в мережу Stellar для обробки. Якщо всі операції в рамках транзакції дійсні, а на рахунку достатньо балансу для покриття комісій і самих операцій, транзакцію підтверджують і застосовують до книги.

Операція створення облікового запису

Ця операція використовується для створення та фінансування нового облікового запису Stellar. Він вимагає початковий баланс і створює новий запис у книзі для облікового запису.

Платіжна операція

Платіжна операція дозволяє обліковим записам надсилати суму певного активу на рахунок призначення. Це фундаментальна частина передачі цінностей у мережі Stellar.

Операції з оплати шляху

Шляхові платіжні операції дозволяють здійснювати платежі за допомогою різних активів; мережа знаходить найкращий шлях між надісланим і отриманим активом. Існують версії платежів із суворим надсиланням і суворим отриманням, які гарантують або надіслану, або отриману суму відповідно.

Керування операціями з пропозиціями

Ці операції використовуються для створення, оновлення або видалення пропозицій у Stellar Decentralized Exchange. Існують окремі операції для керування пропозиціями купівлі та продажу, а також створення пасивних пропозицій, які не приймають одразу відповідну пропозицію.

Операція встановлення параметрів

Ця операція використовується для налаштування різних параметрів облікового запису, наприклад встановлення місця призначення інфляції, керування підписувачами або встановлення позначок, які можуть змінювати дозволи облікового запису.

Зміна довірчої операції

Ця операція створює, оновлює або видаляє лінію довіри, яка є способом Stellar дозволити обліковому запису зберігати та здійснювати операції з активами, випущеними іншими обліковими записами.

Операція злиття облікових записів

Операція злиття рахунків переносить баланс одного облікового запису на інший і видаляє вихідний рахунок із книги.

Керування даними

Облікові записи можуть приєднувати до себе записи даних, які, по суті, є парами ключ-значення. Операція керування даними встановлює, змінює або видаляє ці записи даних.

Зоряні структури даних

Бухгалтерські книги: як вони ведуться та оновлюються

Леджер у Stellar є еквівалентом блоку в інших технологіях блокчейну та фіксує стан мережі в певний момент часу. Він містить усі баланси, замовлення та інші дані, наприклад інформацію про смарт-контракт. Реєстри пов’язані в хронологічному порядку, і кожна нова версія книги є результатом застосування набору транзакцій до попередньої версії. Заголовок книги — це зведення книги, що містить такі метадані, як версія книги, попередній хеш книги та хеш результату набору транзакцій.

Облікові записи: створення, керування та типи

Облікові записи є основною структурою даних у Stellar, яка представляє користувачів системи. Обліковий запис створюється за допомогою операції «Створити обліковий запис» і повинен мати мінімальний баланс XLM, який визначається вимогою базового резерву, помноженою на кількість підзаписів, які має обліковий запис. Обліковий запис має різні властивості, наприклад унікальний ідентифікатор (ідентифікатор облікового запису), баланси для різних активів, підписувачів і порогові значення для низького, середнього та високого рівня безпеки.

Активи: випуск нативних і спеціальних активів на Stellar

Активи в мережі Stellar можуть представляти фіатні валюти, криптовалюти або будь-які інші форми вартості. Кожен актив ідентифікується кодом активу та рахунком емітента. Випуск активу здійснюється через платіжну операцію від емітента на інший рахунок. Активи контролюються обліковими записами-емітентами, які можуть встановлювати позначки авторизації та посилатися на метадані про актив. Активи, випущені на Stellar, також можна використовувати в смарт-контрактах через Stellar Asset Contract.

Операції та транзакції: типи та як вони змінюють стан

Операції – це окремі інструкції, які можна включити в транзакцію. Вони варіюються від платежів до керування пропозиціями на децентралізованій біржі та змін конфігурації облікового запису. Транзакції об’єднують ці операції та надсилають їх у мережу для застосування до книги. Транзакції є атомарними; якщо будь-яка операція в межах транзакції зазнає невдачі, вся транзакція зазнає невдачі.

Смарт-контракти: можливості та обмеження Stellar

Stellar представив розумні контракти через платформу Soroban. Розумні контракти на Stellar — це фрагменти коду, які можуть виконувати операції в блокчейні. Вони складаються з байт-коду Wasm і зберігаються в записах книги CONTRACT_DATA. Розумні контракти можуть мати власні записи про зберігання в книзі, які можуть бути тимчасовими або постійними, а також пов’язані з ними різні витрати та терміни служби.

Кожна з цих структур даних і компонентів відіграє вирішальну роль у здатності Stellar забезпечувати масштабовану та гнучку фінансову інфраструктуру. Дизайн мережі навколо цих елементів дозволяє здійснювати широкий спектр фінансових операцій, від простих платежів до складних фінансових інструментів і смарт-контрактів.

Розширені функції Stellar

Життєвий цикл транзакції від подання до підтвердження

Ось підсумок життєвого циклу транзакцій Stellar:

1. Створення: транзакцію ініціює користувач, який вказує вихідний рахунок, порядковий номер, операції, комісію та будь-які необхідні попередні умови.
2. Підписання: Конверт транзакції формується шляхом підписання транзакції за допомогою необхідних ключів. Для більш складних налаштувань це може залучати кількох підписувачів.
3. Подання: Конверт трансакції надсилається в мережу Stellar за допомогою Horizon або безпосередньо в Stellar Core.
4. Розповсюдження: після перевірки Stellar Core поширює транзакцію на всі підключені сервери, забезпечуючи її доступ до мережі.
5. Підготовка набору транзакцій-кандидатів: під час закриття книги кожен валідатор збирає дійсні транзакції за останній період і збирає набір транзакцій-кандидатів. Якщо необхідно, транзакції встановлюються пріоритетом на основі комісії за включення.
6. Номінація набору транзакцій: кожен валідатор номінує свій набір транзакцій-кандидатів у мережу.
7. Розв’язання протоколу Stellar Consensus Protocol (SCP): SCP вирішує будь-які розбіжності між наборами транзакцій-кандидатів, визначаючи остаточний набір транзакцій, час закриття книги та будь-які оновлення протоколу.
8. Визначення порядку застосування транзакції: порядок застосування транзакції обчислюється шляхом перетасування набору для внесення невизначеності та підтримки порядку порядкових номерів в облікових записах.
9. Збір комісії: комісія за всі транзакції стягується одночасно.
10. Застосування транзакції: кожна транзакція застосовується у визначеному порядку, використовуючи порядкові номери облікового запису, перевіряючи дійсність і виконуючи операції.
11. Оновлення протоколу: якщо відбулося оновлення протоколу, впроваджуються необхідні оновлення, змінюючи стан книги та параметри заголовка. Це означає кінець життєвого циклу, і процес починається заново.

Пропозиції зоряної екосистеми (SEP)

SEP — це пропозиції щодо вдосконалень або функцій, які покращують взаємодію та функціональність мережі Stellar. Вони служать стандартизованими протоколами, які розробники та організації можуть впровадити для забезпечення сумісності та безперебійної взаємодії в екосистемі Stellar.

SEP охоплює різні аспекти роботи мережі Stellar, від базових протоколів транзакцій до більш складних функцій, таких як транскордонні платежі та відновлення облікового запису. Вони обговорюються, створюються та оновлюються спільно, часто за участю ширшої спільноти Stellar.

Відомі SEP включають:

• SEP-0001: файли Stellar TOML, які надають важливу інформацію про учасників мережі.
• SEP-0006: API для внесення та зняття коштів, що спрощує процес внесення та зняття активів.
• SEP-0010: автентифікація, яка пропонує клієнтам метод автентифікації користувачів.
• SEP-0012: KYC API, що стандартизує обмін інформацією Know Your Customer.
• SEP-0024: Інтерактивні депозити та зняття, що покращує взаємодію з користувачем, не пов’язану з API.
• SEP-0031: API транскордонних платежів, що визначає протоколи для взаємодії фінансових установ.
  Ці SEP мають вирішальне значення для забезпечення безперебійного та стандартизованого підходу до звичайних випадків використання мережі Stellar, суттєво сприяючи розвитку мережі та інтеграції нових послуг і функцій.