Что такое On-Chain и Off-Chain транзакции криптовалют?

С момента своего создания в 2009 году Биткоин буквально захватил мир. Стремительный рост его популярности можно объяснить простотой и удобством этой устойчивой платёжной системы. С помощью биткоина можно совершать быстрые, простые и безопасные p2p-платежи. Благодаря децентрализации сети обеспечиваются высокий уровень прозрачности и надёжности.

Биткоин использует блокчейн в качестве реестра, в который записываются все транзакции, происходящие внутри сети (on-chain). В блокчейне используется множество нод, а не один централизованный сервер. Каждая транзакция проверяется, записывается и распределяется по различным нодам. Исключение из цепочки регулирующих органов и утомительной бумажной волокиты сокращает расходы на операции и риск ошибок.

Однако всё не так радужно. Для поддержки безопасности приходится чем-то жертвовать, например, комиссии за транзакцию могут увеличиваться во время перегрузки сети, а скорость обработки, наоборот, падать. Перенос некоторых транзакций из блокчейна может упростить, ускорить и снизить их стоимость. 

Однако возникает вопрос — эффективное ли это решение, и какие у него могут быть недостатки? Прежде чем мы начнём разбираться в этом, давайте узнаем, как работает распределённый реестр и, что такое блокчейн. 

Что такое распределённый реестр блокчейна?

Блокчейн – это тип распределённого реестра, который записывает, разделяет и синхронизирует транзакции в общей электронной базе данных. Впервые технология блокчейна была описана в 1991 году, тогда её применили для записи транзакций без возможности изменения временных меток. Когда Биткоин был запущен в 2009 году, в него уже была внедрена технология блокчейна.

В распределённом реестре независимые компьютеры, называемые нодами, записывают и отслеживают транзакции и другие данные уже в своих электронных реестрах. Именно в этом и заключается отличие блокчейна от централизованного хранилища данных, такого как традиционный банковский реестр. 

Данные организованы в соединённые блоки, которые вместе создают блокчейн. В нём любой желающий может проследить за всей историей транзакции и доказать, что на определённой монете не было двойного расходования. Затем полученный реестр распределяется по различным нодам, составляющим блокчейн-сеть.

Распределённые реестры обладают рядом преимуществ перед обычными базами данных. В таких реестрах отсутствует необходимость проверки операций посредниками; эта особенность является одной из важных в функционировании криптовалют. Блокчейн, работающий по механизму proof-of-work, предоставляет нодам объективный способ проверки порядка транзакций. Пользователи могут значительно сэкономить время, усилия и плату за транзакции в блокчейне, если не используют услуги третьих лиц и записают свои транзакции непосредственно в блокчейн.

Децентрализованный характер распределённых реестров также делает их безопасными. Злоумышленникам почти невозможно получить доступ к блокчейну. Данные, которые они содержат, прозрачны и распределены по всем нодам, при этом вся информация представлена в свободном доступе. Эта прозрачность и доступность делают блокчейн популярным не только в сфере криптовалют, но и в других индустриях.

Ко всему прочему, распределённый реестр хорошо защищён от взлома: ни один пользователь не может изменять содержащиеся в нём данные, что обеспечивает дополнительный уровень безопасности.

Что такое on-chain транзакции?

On-chain транзакции биткоина проверяются майнерами и записываются в блокчейн. Как только транзакции добавляются в реестр, сеть блокчейна обновляется, и все данные распределяются между нодами.

Транзакция должна пройти несколько этапов, прежде чем она сможет попасть в блокчейн. Чтобы выполнить on-chain транзакцию, вы должны владеть биткоином, привязанному к определённому адресу. Для отправки вашей валюты на адрес получателя нужно использовать приватный ключ. 

Любой пользователь, который выполняет on-chain транзакцию, должен заплатить комиссию. Её размер варьируется в зависимости от размера транзакции в байтах и объёма сетевого трафика в момент отправки. Перегрузка сети может задержать обработку, при этом биткоин-транзакция с самой высокой комиссией, как правило, имеет приоритет и подтверждается быстрее.

Сеть Биткоина безопасна и надёжна благодаря своей прозрачности. Данный блокчейн открыт, а публичный реестр доступен для всех участников сети, фальсификация или двойное расходование маловероятны. Безопасность обеспечивается за счёт неизменности блокчейна. 

В реестре ничего нельзя изменить: ни детали транзакций, ни временные метки, ни любые другие данные, содержащиеся в блоках. Получается, возможности для хакерских атак исключаются заранее.

Недостатки on-chain транзакций в Биткоине

On-chain транзакции предлагают хороший уровень безопасности, но существуют ограничения, связанные с масштабируемостью блокчейна, его скоростью и стоимостью транзакций.

Масштабируемость была проблемой, преследующей Биткоин почти с самого его зарождения. Он может обрабатывать только около семи транзакций в секунду, что делает его довольно дорогим и неудобным. По этой причине многие пользователи проводят свои транзакции off-chain (вне блокчейна), чтобы уменьшить нагрузку на сеть. 

Нагрузка на сеть может привести к задержкам. On-chain транзакции могут слишком медленно подтверждаться, а принятие неподтвержденной транзакции сопряжено с рисками. Например, транзакции в биткоине подтверждаются в среднем за десять минут, но данный процесс может занять и час в зависимости от состояния сети. Транзакция off-chain может быть подтверждена сразу же, что исключает риск отмены платежа.

Наконец поговорим о комиссиях: они являются необходимой частью ведения бизнеса как на блокчейне, так и вне его. Майнеры взимают её за подтверждение транзакций. К сожалению, эти комиссии могут резко вырасти по мере увеличения загруженности сети, что приводит к увеличению стоимости проведения транзакций. 

Что такое «каналы состояния»

Каналы состояния позволяют пользователям совершать биткоин-транзакции непосредственно с блокчейна, чтобы минимизировать использование on-chain операций. В этом случае используются смарт-контракты, которые определяют правила проведения транзакции вне блокчейна. Каждая такая транзакция создаёт новые состояния и должна быть подписана обеими сторонами. Новое состояние делает недействительными все предыдущие.

Чтобы использовать канал состояния, каждая сторона должна открыть канал транзакции и внести нужную сумму валюты. После этого стороны могут провести off-chain транзакцию, при этом смарт-контракт будет гарантировать отсутствие двойного расходования. Объединённые транзакции будут равны общей сумме внесённой валюты. Когда канал закрывается, окончательная сумма добавляется в блокчейн.

Как работают off-chain транзакции?

Off-chain транзакции – это транзакции, обрабатываемые вне блокчейна. Это протоколы второго уровня, нацеленные на обход недостатков сети и обеспечение более дешёвых и быстрых транзакций.

Пользователи могут открыть канал и обмениваться приватными ключами кошельков, таким образом можно осуществлять переводы средств вне блокчейна. Пока канал активен, можно продолжать обмениваться валютой неограниченное количество времени. Когда пользователи будут готовы завершить сделку, они закрывают канал, и информация об окончательном расчёте заносится в блокчейн. 

Существует целое множество off-chain протоколов, в том числе Lightning Network, Liquid Network и многие другие. Стоит узнать о них подробнее. 

Lightning Network

Lightning Network – это протокол второго уровня, построенный на основе блокчейна Биткоина. С помощью него пользователи могут быстро и дешёво совершать неограниченные по сумме транзакции. Lightning также позволяет осуществлять cross-chain atomic swaps (обмены криптовалютой между разными блокчейнами). В таком случае пользователям не нужно обращаться к посредникам, что делает этот протокол удобным и универсальным.

Кроме того, это децентрализованная p2p-сеть, а значит, участники могут совершать транзакции, блокируя свои биткоины на адресе, к которому привязано сразу несколько пар ключей, с помощью транзакций финансирования. Участники могут многократно выполнять любые транзакции, используя адрес, находящийся вне блокчейна, пока данные о балансах не будут внесены в блокчейн. 

Liquid Network

Liquid Network – это сайдчейн-протокол, использующий блокчейн биткоина только для передачи данных, а сами операции выполняются отдельно. Как и Lightning Network, он построен на основе Биткоина и позволяет совершать транзакции вне блокчейна, сохраняя при этом безопасность и конфиденциальность. Liquid Network работает быстрее, чем основной блокчейн, он более доступен и надёжен, а сумма валюты, проведённой в конкретной транзакции, не раскрывается. Единственным недостатком является то, что Liquid Network не децентрализован – за работой этой сети следят.

Разберём на примере: 

Пользователь А отправляет один биткоин (BTC) peg-in транзакцией. Затем Liquid Network привязывает биткоин к Liquid (L-BTC) — эквиваленту реального биткоина в этой сети. L-BTC используются в Liquid Network для выполнения неограниченных по сумме транзакций до тех пор, пока участники не завершат сделку. Как только это происходит, пользователи «отвязывают» свои деньги, обменивая L-BTC на BTC в соотношении один к одному.

Ethereum Plasma

У Биткоина есть Liquid Network, а у Эфириума — протокол Plasma Chain, работающий вне сети (off-chain). Plasma функционирует независимо от основного блокчейна Эфириума, и считается «дочерней сетью». Этот протокол позволяет совершать переводы токенов, свопы и другие базовые транзакции вне сети Эфириум с меньшими затратами и более высокой скоростью. Plasma Chain использует “fraud proofs” и независимые механизмы проверки блоков для обеспечения безопасности.

Кастодиальные услуги

Термин «кастодиальные услуги» описывает независимую сторону, которая хранит и защищает токены, чаще всего для корпоративных инвесторов, совершающих операции с большими объёмами криптовалют. Для хранения токенов также используются онлайн-кошельки и приватные ключи, однако они недостаточно надёжны. 

Ключи каждого пользователя содержат сложные буквенно-цифровые коды, которые может быть трудно запомнить и использовать, к тому же они уязвимы. Хакеры могут взломать любой онлайн-кошелёк. Кастодиальные услуги – это инновация, сигнализирующая о растущем интересе корпоративных инвесторов к экосистеме криптовалют.

Что же лучше off-chain или on-chain транзакции?

Оба вида транзакций обладают определёнными преимуществами и недостаткам. Технология блокчейна имеет проблему масштабируемости, которая частично решается с помощью off-chain решений. Время подтверждения on-chain транзакций может сильно варьироваться в зависимости от загруженности сети, при этом транзакции off-chain выполняются очень быстро. 

Стоимость транзакций вне блокчейна ниже, при этом она не взимается, пока транзакция не будет добавлена в блокчейн. Такие транзакции также могут обеспечить большую конфиденциальность, при этом их детали хранятся вне основного блокчейна в закрытом доступе.

Однако off-chain транзакции предполагают компромисс. Например, Liquid Network жертвует децентрализацией Биткоина ради peg-in транзакций, а Lightning Network требует, чтобы BTC был заблокирован, кроме того, пропускная способность каждого платёжного канала ограничена. 

По сути, пока что нет идеального решения для on-chain транзакций. Есть только компромиссы, которые удовлетворяют требованиям, основанным на чьих-то потребностях. Возможно, именно off-chain решения станут универсальными, однако что будет в итоге, покажет лишь время.

Вывод

Многие факторы могут повлиять на принятие решения о том, следует ли проводить транзакции в блокчейне или за его пределами. Решения off-chain лучше всего подходят для тех, кто ищет быстрые, недорогие и конфиденциальные транзакции. Транзакции on-chain лучше для тех, кто стремится к безопасности, надёжности и неизменности данных. Понимание того, что такое блокчейн и распределённый реестр, преимуществ и недостатков on-chain и off-chain транзакций, а также ваших личных нужд, поможет в принятии наилучшего решения.