Qual é a real importância do Cross-Chain Message Passing (XCMP)?

Neste texto “conversamos” com 6 desenvolvedores do ecossistema Polkadot para falar sobre suas opiniões a respeito do XCMP. Embora seja uma conversa entre desenvolvedores, eles usaram muitas analogias para que pessoas sem formação técnica possam entender facilmente o significado de Cross-Chain Message Passing. Recomendo a todos que queiram entender o XCMP que leiam esse artigo.

O XCMP permite que as blockchains do ecossistema Polkadot interajam com segurança e eficiência

Chen Xiliang, CTO da Laminar: A rede Bitcoin é como um grande servidor com um sistema de segurança muito robusto(e caro). Apenas um Dapp pode ser executado em cima dele, que é um livro-razão. Sua velocidade e funções são limitadas, mas como é o único servidor no mundo com tal segurança, todos estão dispostos a usá-lo.

O Ethereum reconstruiu esse grande servidor, que também possui um sistema de segurança perfeito. Mas, ao contrário do Bitcoin, esse servidor executa softwares escrito por desenvolvedores que oferecem suporte a uma variedade de aplicativos diferentes. Diferentes aplicativos podem se comunicar diretamente uns com os outros, construindo um rico ecossistema. Mas como servidor, seu desempenho é limitado e diferentes aplicativos também precisam competir pelo direito de execução, o que tem várias desvantagens.

Então o que fazer com isso? Se um servidor comum tem um desempenho ruim, basta configurar mais alguns servidores. Mas construir um servidor descentralizado é muito caro e difícil. Então Polkadot forneceu uma solução: eu construí uma sala de computadores com 100 servidores e você pode alugar um deles pagando um pequeno aluguel, e em troca eu te ajudo com toda a segurança. Esta é a segurança compartilhada de Polkadot , permitindo que projetos de parachain compartilhem a segurança da rede da Polkadot a um baixo custo.

Mas apenas ter um servidor não é suficiente. Por exemplo, se você deseja desenvolver uma blockchain de jogos, precisa fornecer aos usuários uma função de recharge. O livro razão dos usuários pode ser colocado em outro servidor, e portanto, será necessário um protocolo cross-chain para carregar os dados. Se o servidor de contabilidade e o servidor do jogo não estão na mesma sala de computadores, todas as interações precisam atravessar a barreira de segurança e enfrentar muitas dificuldades. Mas a interação entre parachains e a RelayChain da Polkadot é muito mais simples, pois seus servidores estão todos na mesma sala de computadores, e podem ter cabos internos conectados diretamente entre si , então a comunicação não precisa atravessar os obstáculos da segurança. Isso permite que os projetos da Polkadot interajam de forma eficiente e segura entre as cadeias, e este protocolo é o XCMP .

De “uma coleção solta de blockchains” para um “um ecossistema interativo” John, Embaixador Técnico da Polkadot: Sabemos que o ecossistema Polkadot é composto por 2 Relay chains e muitas cadeias paralelas (incluindo parathreads e parachains). Sempre comparo a arquitetura de Polkadot com uma versão superatualizada da Ethereum : Os contratos inteligentes da Ethereum são como cadeias de aplicativos que existem na forma de parachains no ecossistema Polkadot.

Todo mundo sabe que os contratos Ethereum podem interagir uns com os outros. Por exemplo, você pode levar o DAI gerado pelo MakerDAO ao Uniswap para negociação. Isso ocorre porque a linguagem entre todos os contratos inteligentes na Ethereum é unificada, o que significa que um contrato inteligente pode entender as informações enviadas por outro contrato inteligente.

Como Polkadot é uma versão atualizada da Ethereum e os contratos podem interagir entre si, as cadeias de aplicativos também devem poder interagir entre si. O XCMP define as especificações para a interação entre essas cadeias de aplicativos. As cadeias de aplicativos podem entender as informações umas das outras, ou seja, Polkadot não é mais uma coleção solta de blockchains isoladas, mas se tornou um enorme ecossistema que permanece conectado. É graças a existência do XCMP que Polkadot se tornou líder do sharding heterogêneo, e pode-se dizer que é a próxima geração da Ethereum em termos de arquitetura de design.

XCMP é o protocolo TCP/IP no mundo blockchain

Zhang Xiao, fundador da Ice Chain Technology, embaixador da Polkadot, membro do comitê Ethereum Community Fund

A julgar pelo desenvolvimento atual da tecnologia blockchain, a futura rede blockchain deve coexistir com várias outras blockchains . Diferentes casos de uso têm necessidades diferentes para o design da blockchain, por exemplo, algumas blockchains precisam ser eficientes, outras precisam proteger a privacidade, algumas precisam suportar um hardware específico e outras precisam ser compatíveis com um determinado país … “projetar um blockchain para controlar tudo e satisfazer todos os casos de uso possíveis” é irreal e impossível de alcançar. Do ponto de vista da engenharia da computação, não há melhor design, tudo é um trade-off .

Como o futuro deve ser a coexistência de várias blockchains, a interoperabilidade e a comunicação entre cadeias são extremamente importantes, caso contrário, voltaríamos para a era das ilhas da informação. A maior vantagem do design cross-chain da Polkadot é que ele pode realizar a conexão de valor e informação entre as cadeias. Para fazer uma analogia simples, você pode pensar em cada blockchain como um país. A interoperabilidade de valor é equivalente à construção de um mercado financeiro internacional, permitindo que capital e bens fluam através das fronteiras. A comunicação da informação equivale à construção de uma Internet internacional, permitindo que a informação seja compartilhada entre todos os países. Dessa forma, todos os países do mundo entraram em uma era de divisão global do trabalho e grande desenvolvimento a partir do estado de busca por seus próprios assuntos. É evidente o papel disso na evolução da civilização humana.

O papel e o significado do protocolo Cross-Chain Message Passing (XCMP) para Polkadot são equivalentes ao protocolo TCP/IP no mundo da Internet . Parachains com diferentes estruturas e diferentes funções são conectadas através do protocolo XCMP . Cada parachain pode se concentrar em fazer aquilo em que é boa, e, então, por meio de uma estrutura elaborada e efeitos de rede, inovações inesperadas são criadas. Por exemplo, agora estamos demonstrando o design de uma cadeia pública de ativos de dados, que pode usar funções relacionadas ao armazenamento de dados, confirmação de depósito, stablecoins, Tokenização e cálculos de privacidade. Cada função é fornecida por uma parachain diferente, e quando combinadas, formam uma cadeia pública e única de dados.

Vale ressaltar que não são poucas as redes públicas que usam cross-chain como slogan. No entanto, esse tipo de “cross-chain” não é o mesmo da Polkadot. O protocolo XCMP pode ser implementado na Polkadot e é inseparável da camada de infraestrutura da Polkadot, especialmente o modelo de segurança compartilhada. Os outros tipos de cross-chain são através de Bridges.

Vamos usar o exemplo dos países citado acima. O país A informa o país B que Alice do país A fez uma transferência para Bob do país B, e o país B entrega o dinheiro para Bob. Depois que Bob pega o dinheiro, o país A informa ao país B que os contadores do banco são todos estagiários e calcularam mal as contas. Se a transferência agora se tornar inválida, como ficará o país B? De acordo com a teoria do barril, a capacidade do barril depende da tábua de madeira mais curta. Portanto, sob o modelo de Bridge, a segurança coletiva de blockchains interconectadas depende da cadeia com a pior segurança. Em outras palavras, a crosschain sob o modelo de bridge é baseada em confiança. Usando o modelo de segurança compartilhada da blockchain Polkadot, todas as parachains podem compartilhar o mais alto nível de segurança fornecido pelos nós validadores na RelayChain Polkadot. A preocupação de que algumas parachains quebrem a cadeia por meio de forks não existe mais, de modo que a intercomunicação cross-chain sem confiança possa ser realizada entre as parachains.

Li recentemente o design da API do XCMP e abstraí uma interface muito concisa para desenvolvedores que é muito conveniente para usar. Também estamos ansiosos para acompanhar os testes e novidades de lançamento.

Deixe que as blockchains interajam umas com as outras como os DAPPs, mas não disputem recursos como os DAPPs fazem CTO da Rede Acala Wang Jianjiang:

Ao longo dos anos, o poderoso ecossistema de DAPPs da Ethereum fez inveja em outros blocchains.

Na Ethereum, a grande maiora dos Dapps são complementares e interconectados . Por exemplo, o DeFi que estamos familiarizados é uma unidade de negócios que agrega muitos DAPPs, como stablecoins de empréstimos com garantias excessivas, DEXs e empréstimos peer-to-peer.

Com base no ambiente operacional consistente e nas interfaces fornecidas pela Ethereum, os DAPPs podem transmitir informações livremente e interoperar entre si. O ecossistema Ethereum parece ser um simbionte que diverge e circula continuamente. No entanto, o design da camada subjacente determina a insuficiência e a extrema fragilidade desse simbionte. Todos os DAPPs estão usando os mesmos recursos subjacentes. Normalmente, quando a pressão da rede não é alta, ela parece funcionar bem. Mas em uma situação como um colapso de preços, a rede Ethereum geralmente fica congestionada.

Não podemos deixar de pensar, como o fraco desempenho da Ethereum irá suportar a demanda por aplicativos comerciais descentralizados?

Em primeiro lugar, a necessidade de transmitir informações entre DAPPs não significa que todos os negócios precisam se comunicar através de DAPPs, nem significa que todos os DAPPs devem se comunicar entre si. A indústria de blockchain precisa encontrar uma solução melhor para alcançar a transmissão de informações de alto desempenho e baixo custo.

O XCMP da Polkadot permite que os DAPPs escolham executar uma parachain de recursos de computação independentes, com alto TPS para processar transações e que todo o processo esteja sujeito a um consenso. Recursos independentes podem se comunicar entre si ao mesmo tempo, e a situação de competição entre DAPPs por recursos não existirá mais. Essa experiência de vida conjunta entre parachains e relaychains é mais robusta e tem mais possibilidades comerciais. Esta também é uma razão importante pela qual a Acala escolheu a Polkadot. Se o modelo de negócios descentralizado provou ser viável no Ethereum, então Polkadot será a terra onde os negócios descentralizados realmente crescerão.

Efeitos de rede e melhorias de eficiência Marvin, cofundador da Phala Network:

É sábido na indústria que a dificuldade do cross-chain é alcançar a verdadeira interoperabilidade e manter a segurança e o desempenho: a dificuldade desta parte é a necessidade de realizar a comunicação de dados cross-chain, pois existem muitas soluções disponíveis para ativos de cadeia cruzada. Portanto, se os recursos cross-chain da Polkadot não puderem ser totalmente utilizados, não faz sentido se tornar uma parachain. Quando uma parachain está conectada a Polkadot, significa que ela tem a capacidade de se comunicar com outras parachains. O protocolo XCMP realiza a comunicação entre as cadeias.

Parachains podem enviar mensagens para outras cadeias, e o XCMP garante que as mensagens sejam entregues ao destinatário em ordem e com precisão. A cadeia que recebeu as mensagens pode interpretá-las como quiser. A Polkadot percebeu de forma criativa a “segurança compartilhada” entre as cadeias, não apenas garantindo a produção e validação de blocos das parachain, mas, mais importante, mantendo a consistência de todo o estado da rede. Em uma rede sem segurança compartilhada, qualquer operação requer muito tempo de confirmação do bloco (assim como uma exchange centralizada faz). A certeza da rede é a chave para a implementação do XCMP. Deixe-me falar sobre isso de dois ângulos:

O primeiro é o efeito de rede . Atualmente, vemos duas maneiras de implementar o cross-chain:

-A primeira é uma bridge independente , como a bridge ETH-BTC, que geralmente é usada para conectar duas cadeias independentes . Um exemplo típico é o RSK. Ele é implementado por uma aliança de várias instituições que usam uma wallet multi-signature no BTC. Essas instituições emitirão os ativos cross-chain correspondentes na cadeia RSK quando comprovarem os recebimentos e vice-versa. Ambas as extremidades da bridge suportam contratos inteligentes e um protocolo mais descentralizado pode ser realizado.

-O segundo é uma bridge em uma parachain Polkadot . O que a Polkadot realmente fornece é a capacidade de comunicação entre parachains, mas se uma parachain precisa se comunicar com uma cadeia fora do ecossistema Polkadot, ela precisa usar uma bridge. Uma ou mais bridges podem ser implementadas em parachains, assim como a bridge independente que mencionei, e várias tecnologias podem ser usadas. Mas como o Polkadot fornece comunicação entre parachains, uma bridge implementada por uma parachain pode servir não apenas a si mesma, mas também para outras parachains. Isso cria um efeito de rede .

A segunda é a melhoria da eficiência baseada na segurança compartilhada .

Se você seguir os funcionários da Polkadot, descobrirá que eles mencionam repetidamente o conceito de “segurança compartilhada”, que é uma característica muito, muito importante. Pode-se dizer que sem segurança compartilhada, o significado de cross-chain seria bastante reduzido. Polkadot permite chamadas mútuas entre parachains. Por exemplo, um token emitido em uma cadeia pode ser usado por outra cadeia DEX. Todo mundo que já usou uma DEX sabe que os depósito e as retiradas de moedas precisam aguardar algumas confirmações de bloqueio, isso acontece para garantir a segurança da transferência. Se você não esperar e a transação ainda não tiver sido liquidada, a exchange perderá dinheiro se a cadeia tiver problemas com o rollback. O design do Polkadot resolve esse problema. As transações em todas as cadeias são executadas simultaneamente e verificadas pelos validadores da Polkadot.

Essa capacidade de crosschain seguro é a principal razão pela qual escolhemos a Polkadot.

XCMP é uma infraestrutura de nível muito baixo. Usar diretamente o XCMP para implementar o cross-chain da camada de aplicação ainda é um trabalho muito pesado, porque o XCMP é responsável apenas pelo envio de mensagens, mas não define como o destinatário responde. A solução proposta pela Polkadot chama-se SPREE (Shared Security Zone): SPREE permite que uma zona de segurança independente da parachain seja aberta em cada parachain, na qual é executado um código seguro para garantir que este código não seja afetado pela parachain. Isso pode resolver o problema da falta de confiabilidade do receptor. O uso do SPREE pode realizar uma transferência de ativos de cadeia cruzada muito eficiente. Essa parte é muito parecida com a ideia do TEE.

**Quanto mais cadeias conectadas, mais casos de uso são ativados SotaWatanabe, CTO da Astar

Polkadot é a base da próxima geração da inovação. Do meu entendimento, isso significa que podemos criar casos de uso conjuntos . Por exemplo, se assumirmos que a rede Astar e a rede Acala estão conectadas uma à outra, podemos criar um sistema de pagamento de moedas escalável e instantâneo. Este é apenas um caso de uso simples. Quanto mais blockchains estiverem conectadas, mais casos de uso podemos fazer. Essa é a virada de jogo.

Artigo original em:Why Polkadot’s Cross-Chain Message Passing (XCMP) Protocol is Needed?

Giorge Abdala

Twitter: https://twitter.com/AbdalaGiorge

Wallet DOT: 16XUE2ByWUV3xU3Lmpi2fiba122ZgnARFZcHyY7QxXB468uv

Formado em TI pela UFPR, com pós graduação em Gestão de Marketing e MBA em Mercado Financeiro. É um membro ativo da comunidade DotSama Brasileira, desenvolvedor de softwares, apaixonado pelo ecosssitema de Polkadot, Kusama e suas parachains. Produz conteúdo original no Medium Blog PolkaMix e traduz conteúdos ainda não traduzidos para o português sobre o mundo DotSama no geral.