Углубленное изучение SCP

Протокол консенсуса Stellar Consensus Protocol (SCP) является основой сети Stellar, обеспечивая безопасность и эффективность работы. Это революционный подход к достижению консенсуса в децентрализованной финансовой сети. SCP основан на концепции Federated Byzantine Agreement (FBA), которая фокусируется на идее децентрализованного контроля, когда узлы добровольно выбирают, каким другим участникам они доверяют надежную информацию. Если Вы хотите узнать больше о "Византийских проблемах": Что такое Византийская проблема генералов

Выдержка из нашей статьи: "Византийская проблема генералов, также известная как проблема двух генералов, была предложена в статье Лесли Ламберта об отказоустойчивости распределенных одноранговых сетевых коммуникаций в 1982 году. В процессе коммуникации распределенной системы некоторые локальные проблемы могут заставить компьютер отправлять сообщения об ошибках и нарушить согласованность системы. Таким образом, Византийская проблема генералов - это, по сути, проблема консенсуса в коммуникации "точка-точка"".

Чем SCP отличается от Proof of Work и Proof of Stake

SCP значительно отличается от механизмов Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS). PoW, используемый в таких сетях, как Bitcoin, требует значительных вычислительных усилий для решения сложных математических задач по проверке транзакций и созданию новых блоков. В отличие от PoS, используемой в таких сетях, как Ethereum 2.0, валидаторы должны иметь и иногда блокировать определенное количество криптовалюты, чтобы участвовать в процессе.

SCP устраняет необходимость в энергоемком майнинге, позволяя узлам достигать консенсуса с помощью процесса выбора надежных партнеров - кворумных срезов - и не требует от валидаторов блокировки капитала в виде доли. Этот сдвиг не только снижает воздействие на окружающую среду, но и демократизирует участие в обеспечении безопасности сети.

Преимущества SCP с точки зрения скорости и надежности

Преимущества SCP очевидны в его скорости и надежности. Транзакции в сети Stellar подтверждаются в течение нескольких секунд, что резко отличается от минут или даже часов, которые могут потребоваться в системах PoW или PoS. Более того, конструкция SCP изначально защищает от атак с двойным расходованием средств и гарантирует, что сеть сможет продолжать работать без сбоев, даже если некоторые узлы выйдут из строя или будут действовать злонамеренно.

SCP ставит во главу угла два из трех фундаментальных свойств механизмов консенсуса: отказоустойчивость и безопасность. Он предназначен для поддержания работы, несмотря на сбои в работе некоторых узлов, и гарантирует, что узлы сети согласуют результаты транзакций, чтобы избежать конфликтных состояний. Хотя это может иногда задерживать достижение консенсуса, когда узлы с трудом приходят к согласию, это значительно снижает вероятность системных сбоев.

Компоненты SCP

• Наборы кворума и срезы: Каждый узел в сети Stellar определяет свой собственный набор доверенных узлов, известный как набор кворума. В рамках этого набора узлы должны согласовывать наборы транзакций, формируя кворумные срезы, которые отражают части сети, находящиеся в согласии.
• Федеративное голосование: SCP использует федеративное голосование для достижения консенсуса, который проходит несколько этапов: узлы голосуют за наборы транзакций, принимают голоса других, поскольку доверяют им, и, наконец, подтверждают набор транзакций, который должен быть применен.
• Протоколы выдвижения и голосования: Эти два этапа SCP обеспечивают, чтобы узлы предлагали наборы транзакций, а затем, посредством серии голосований, подтверждали их для добавления в бухгалтерскую книгу.
  SCP - это инновационное решение классических проблем, с которыми сталкиваются децентрализованные сети. Он обеспечивает сети Stellar возможность быстрой и безопасной обработки транзакций без интенсивных вычислительных затрат, связанных с другими механизмами консенсуса. Такой дизайн отражает баланс между инклюзивностью и безопасностью, что делает Stellar привлекательной платформой для финансовых приложений, требующих как быстрого времени расчетов, так и надежных мер безопасности.

Слои звездной сети

Обзор стека Stellar

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

Архитектура сети Stellar состоит из различных слоев, которые работают в гармонии, обеспечивая комплексную финансовую инфраструктуру. Эти уровни предназначены для того, чтобы сеть оставалась устойчивой к сбоям, открытой для всех, работала быстро и экономично, удовлетворяя реальным финансовым сценариям.

Роли и взаимодействие между различными сетевыми уровнями

• Stellar Core: Это фундаментальный уровень сети Stellar, состоящий из узлов, которые поддерживают распределенную бухгалтерскую книгу и выполняют процесс консенсуса. Stellar Core обновляет бухгалтерскую книгу каждые 5-7 секунд, демонстрируя поразительную эффективность сети.
• API Horizon: Служащий мостом между Stellar Core и различными приложениями, Horizon - это HTTP API-сервер, ориентированный на клиента. Он предоставляет доступный интерфейс для отправки транзакций в сеть и запроса исторических данных. Хотя можно подключиться непосредственно к Stellar Core, использование Horizon упрощает эти взаимодействия, делая их более практичными для клиентских приложений.
• Soroban RPC и CLI: Soroban представляет возможности смарт-контрактов в экосистеме Stellar. Сервер RPC (Remote Procedure Call) компании Soroban выступает в качестве посредника для приложений, взаимодействующих с этими смарт-контрактами. CLI (интерфейс командной строки) предлагает разработчикам прямой путь к созданию, развертыванию и взаимодействию с умными контрактами с помощью инструментов командной строки.
• Наборы для разработки программного обеспечения (SDK): Эти наборы облегчают процесс разработки, предоставляя программистам библиотеки для взаимодействия с Horizon и Soroban RPC на различных языках программирования. Они абстрагируют некоторые сложности, связанные с непосредственной работой с сетевыми протоколами.
• Протоколы DeFi: Расшифровываясь как "децентрализованные финансы", эти протоколы позволяют создавать финансовые услуги, автономно работающие на блокчейне, например, кредитные платформы и децентрализованные биржи. Они могут быть интегрированы в приложения, чтобы использовать финансовую инфраструктуру, предоставляемую Stellar, без центральных посредников.

Сети внутри Stellar

• Mainnet: Основная публичная сеть, в которой происходят реальные финансовые транзакции.
• Testnet: Песочница, поддерживаемая Фондом развития Stellar (SDF), позволяет разработчикам тестировать свои приложения без использования реальных средств.
• Futurenet: Сеть для тестирования передовых функций и разработок в экосистеме Stellar.
  Каждый уровень стека Stellar выполняет определенные функции, которые способствуют общей функциональности сети, гарантируя, что она остается надежной и универсальной платформой для создания широкого спектра финансовых приложений.

Дизайн сетевых уровней Stellar и взаимодействие между ними обеспечивают устойчивую и гибкую основу, на которой может быть построен и работать целый ряд финансовых услуг, от повседневных платежей до сложных DeFi приложений. Такая многоуровневая архитектура не только обеспечивает эксплуатационную эффективность и надежность, но и поддерживает инновации, позволяя разработчикам сосредоточиться на создании решений, отвечающих их специфическим потребностям.

Операции внутри Stellar

Общие операции и их использование

Операции в Stellar представляют собой определенные действия, которые могут изменить состояние бухгалтерской книги. Каждая операция - это команда, которая диктует изменения, и они передаются в сеть группами, называемыми транзакциями. Эти транзакции атомарны; они либо все успешны, либо все неудачны. Операции могут варьироваться от создания аккаунтов до управления предложениями на децентрализованной бирже Stellar (SDEX).

Создание и обработка транзакций

Транзакции в Stellar создаются путем объединения одной или нескольких операций с дополнительной информацией, такой как исходный счет и порядковый номер. Они подписываются секретным ключом исходного аккаунта, чтобы гарантировать подлинность, а затем передаются в сеть Stellar для обработки. Если все операции в рамках транзакции действительны и на счёте достаточно средств для покрытия комиссии и самих операций, транзакция подтверждается и вносится в бухгалтерскую книгу.

Операция создания учетной записи

Эта операция используется для создания и пополнения нового счета Stellar. Он требует начального баланса и создает новую запись в бухгалтерской книге для данного счета.

Платежная операция

Операция оплаты позволяет счетам отправлять сумму определенного актива на счет назначения. Это фундаментальная часть передачи стоимости в сети Stellar.

Платежные операции

Операции оплаты по пути позволяют осуществлять платежи, используя различные активы; сеть находит наилучший путь между отправленным и полученным активом. Существуют строгие версии платежей по пути отправки и строгие версии платежей по пути получения, которые гарантируют либо сумму отправки, либо сумму получения, соответственно.

Управление операциями с предложениями

Эти операции используются для создания, обновления или удаления предложений на децентрализованной бирже Stellar. Существуют отдельные операции для управления предложениями на покупку и продажу, а также для создания пассивных предложений, которые не сразу принимают соответствующее предложение.

Настройка параметров Операция

Эта операция используется для настройки различных параметров учетной записи, таких как установка назначения инфляции, управление подписантами или установка флагов, которые могут изменить права доступа к учетной записи.

Изменить доверительное управление

Эта операция создает, обновляет или удаляет доверительную линию - способ, используемый компанией Stellar для того, чтобы позволить счету хранить активы, выпущенные другими счетами, и совершать с ними сделки.

Операция слияния счетов

Операция слияния счетов переносит баланс одного счета на другой и удаляет исходный счет из бухгалтерской книги.

Управление операциями с данными

Учетные записи могут прикреплять к себе записи данных, которые, по сути, являются парами ключ-значение. Операция управления данными устанавливает, изменяет или удаляет эти записи данных.

Звездные структуры данных

Леджеры: как они ведутся и обновляются

Книга в Stellar является эквивалентом блока в других технологиях блокчейн и фиксирует состояние сети в определенный момент времени. В нем содержатся все балансы, ордера и другие данные, например, информация о смарт-контрактах. Бухгалтерские книги связаны между собой в хронологическом порядке, и каждая новая версия бухгалтерской книги является результатом применения набора операций к предыдущей версии. Заголовок бухгалтерской книги - это краткое описание бухгалтерской книги, содержащее такие метаданные, как версия бухгалтерской книги, хэш предыдущей бухгалтерской книги и хэш результата набора транзакций.

Счета: Создание, управление и типы

Счета - это основная структура данных в Stellar, представляющая пользователей системы. Счет создается с помощью операции "Создать счет" и должен иметь минимальный баланс в размере XLM, который определяется базовым резервом, умноженным на количество субаккаунтов, имеющихся на счете. Учетная запись обладает различными свойствами, такими как уникальный идентификатор (Account ID), остатки по различным активам, лица, подписавшие ее, и пороговые значения для низкого, среднего и высокого уровня безопасности.

Активы: Выпуск собственных и пользовательских активов на Stellar

Активы в сети Stellar могут представлять собой фиатные валюты, криптовалюты или любые другие формы стоимости. Каждый актив идентифицируется кодом актива и счетом эмитента. Выпуск актива осуществляется посредством операции платежа от эмитента на другой счет. Активы контролируются выдавшими их учетными записями, которые могут устанавливать флаги авторизации и связываться с метаданными об активе. Активы, выпущенные на Stellar, также могут быть использованы в смарт-контрактах с помощью контракта Stellar Asset Contract.

Операции и транзакции: Типы и как они изменяют состояние

Операции - это отдельные инструкции, которые могут быть включены в транзакцию. Они варьируются от платежей до управления предложениями на децентрализованной бирже и изменения конфигурации аккаунта. Транзакции объединяют эти операции и передают их в сеть для внесения в бухгалтерскую книгу. Транзакции атомарны; если какая-либо операция в рамках транзакции завершится неудачно, вся транзакция завершится неудачно.

Смарт-контракты: Возможности и ограничения в Stellar

Stellar представила смарт-контракты через платформу Soroban. Смарт-контракты на Stellar - это части кода, которые могут выполнять операции на блокчейне. Они состоят из байткода Wasm и хранятся в записях бухгалтерской книги CONTRACT_DATA. Умные контракты могут иметь свои собственные записи в бухгалтерской книге, которые могут быть временными или постоянными, а также иметь различные затраты и время жизни, связанные с ними.

Каждая из этих структур данных и компонентов играет важную роль в способности Stellar предоставлять масштабируемую и гибкую финансовую инфраструктуру. Дизайн сети, основанный на этих элементах, позволяет осуществлять широкий спектр финансовых операций, от простых платежей до сложных финансовых инструментов и смарт-контрактов.

Расширенные возможности Stellar

Жизненный цикл транзакции от подачи до подтверждения

Вот краткое описание жизненного цикла транзакций Stellar:

1. Создание: Транзакция инициируется пользователем, который указывает исходный счет, порядковый номер, операции, комиссию и все необходимые предварительные условия.
2. Подписание: Конверт транзакции формируется путем подписания транзакции необходимыми ключами. Для более сложных конфигураций может потребоваться несколько подписывающих лиц.
3. Передача: Конверт с транзакцией подается в сеть Stellar с помощью Horizon или непосредственно в Stellar Core.
4. Распространение: После подтверждения Stellar Core распространяет транзакцию на все подключенные серверы, обеспечивая ее охват всей сети.
5. Подготовка набора транзакций-кандидатов: Во время закрытия бухгалтерской книги каждый валидатор собирает действительные транзакции за последний период и составляет набор транзакций-кандидатов. При необходимости транзакции приоритезируются по размеру платы за включение.
6. Номинация набора транзакций: Каждый валидатор номинирует свой набор транзакций-кандидатов в сеть.
7. Разрешение протокола консенсуса Stellar (SCP): SCP разрешает любые расхождения между наборами транзакций-кандидатов, определяет окончательный набор транзакций, время закрытия бухгалтерской книги и любые обновления протокола.
8. Определение порядка применения транзакций: Порядок применения транзакций вычисляется, перемешивая набор, чтобы внести неопределенность и сохранить порядок порядковых номеров внутри счетов.
9. Взимание платы: Плата за все операции взимается одновременно.
10. Применение транзакций: Каждая транзакция применяется в определенном порядке, потребляя порядковые номера счетов, перепроверяя валидность и выполняя операции.
11. Обновления протокола: Если произошло обновление протокола, выполняются необходимые обновления, изменяющие состояние бухгалтерской книги и параметры заголовка. На этом жизненный цикл заканчивается, и процесс начинается заново.

Предложения по звездным экосистемам (SEPs)

SEP - это предложения по усовершенствованиям или функциям, которые улучшают совместимость и функциональность сети Stellar. Они служат стандартизированными протоколами, которые разработчики и организации могут применять для обеспечения совместимости и бесперебойного взаимодействия в экосистеме Stellar.

SEP охватывают различные аспекты работы сети Stellar, от базовых протоколов транзакций до более сложных функций, таких как трансграничные платежи и восстановление счетов. Они обсуждаются, создаются и обновляются совместными усилиями, часто с участием всего сообщества Stellar.

К числу заметных SEP относятся:

• SEP-0001: Файлы Stellar TOML, которые предоставляют важную информацию об участниках сети.
• SEP-0006: API для пополнения и вывода средств, упрощающий процесс пополнения и вывода активов.
• SEP-0010: Authentication, который предлагает клиентам метод аутентификации пользователей.
• SEP-0012: KYC API, стандартизирующий обмен информацией о клиентах (Know Your Customer).
• SEP-0024: Интерактивные депозиты и снятие средств, улучшение пользовательского опыта при взаимодействии не с API.
• SEP-0031: API трансграничных платежей, определяющий протоколы для взаимодействия финансовых учреждений.
  Эти SEP очень важны для обеспечения бесперебойного и стандартизированного подхода к общим случаям использования сети Stellar, что значительно способствует развитию сети и интеграции новых услуг и функций.