NEAR Protocol: Объяснение валидации без состояния

Отказ от ответственности: Данная статья носит исключительно информационный характер и не является финансовой или инвестиционной рекомендацией. Рынки криптовалюты волатильны и носят спекулятивный характер. Проконсультируйтесь с квалифицированным финансовым консультантом перед принятием инвестиционных решений.

Оглавление

• Происхождение NEAR: основатели, история и миссия
• Как работает протокол NEAR: консенсус, токены и основы
• Экосистема NEAR: что можно создать и сделать
• Понимание шардинга блокчейна: основа для всего последующего
• Дорожная карта шардинга Nightshade: от запуска до валидации без сохранения состояния (Stateless Validation)
• Что такое валидация NEAR без сохранения состояния (Stateless Validation)?
• NEAR против Ethereum и Solana: сравнение архитектур
• Часто задаваемые вопросы
• Заключение: почему валидация без сохранения состояния важна для будущего NEAR

NEAR Protocol — это блокчейн первого уровня на основе Proof-of-Stake, разработанный для масштабируемости посредством шардинговой архитектуры под названием Nightshade. Его нативная криптовалюта, токен NEAR, используется для оплаты комиссий за газ, стейкинга валидаторов и управления протоколом. Обновление протокола для валидации без сохранения состояния (Фаза 2 дорожной карты Nightshade) снижает требования к оборудованию валидаторов и способствует децентрализации сети, одновременно нацеливаясь на более чем 100 000 транзакций в секунду (TPS) в полном масштабе.

Трилемма блокчейна, обычно приписываемая Виталику Бутерину, гласит, что блокчейн может одновременно достичь не более двух из трех свойств: масштабируемости, безопасности и децентрализации. Архитектурные решения NEAR Protocol, в частности безстейтовая валидация, призваны решить все три проблемы. К концу этой статьи вы сможете объяснить, что такое NEAR Protocol, описать, чем безстейтовая валидация отличается от стейтовой валидации, понять, что делают свидетели состояния и валидаторы чанков, а также разместить безстейтовую валидацию на дорожной карте разработки NEAR относительно собственных наработок Ethereum в области безстейтовой архитектуры.

Истоки NEAR: Основатели, История и Миссия

NEAR Protocol был основан в 2018 году Ильей Полосухиным и Александром Скидановым. Полосухин является соавтором знаковой статьи 2017 года «Attention Is All You Need», исследования, в котором была представлена архитектура Transformer, лежащая в основе современных больших языковых моделей, включая GPT и BERT. Скиданов — бывший инженер Google с опытом исследований в области распределенных систем. Благодаря их совокупному опыту NEAR Protocol с момента своего основания находился в руках исследователей, которые уже создали основополагающие работы в области машинного обучения и крупномасштабных распределенных вычислений.

Основная цель создания была практической: построить блокчейн первого уровня, на котором разработчики могли бы реально выпускать приложения, не жертвуя масштабируемостью. В то время существующие блокчейны вынуждали разработчиков выбирать между удобством разработки и пропускной способностью сети. Целью проектирования NEAR было преодолеть этот компромисс, используя шардированную архитектуру, разработанную с нуля.

NEAR Protocol запустил свой мейннет в апреле 2020 года. Фонд NEAR Foundation,) — некоммерческая организация, курирует развитие протокола, грантовые программы и рост экосистемы. Фонд отличается от NEAR Protocol как сети и от токена NEAR как актива. Это различие важно при чтении официальных сообщений о проекте.

Как работает NEAR Protocol: Консенсус, Токены и основы

NEAR Protocol обеспечивает безопасность своей сети с помощью модели консенсуса proof-of-stake, в которой валидаторы вносят в стейкинг токены NEAR в качестве экономического залога для участия в производстве и валидации блоков.

Proof-of-Stake: как NEAR обеспечивает безопасность сети

Proof-of-stake — это механизм консенсуса, который NEAR использует для выбора валидаторов и защиты сети от недобросовестного поведения. Валидаторы блокируют токены NEAR в качестве экономического залога посредством процесса, называемого стейкингом. Затем они выбираются для создания блоков на основе размера своей доли. NEAR использует модель Proof-of-Stake (PoS) с пороговым значением: валидаторы, у которых минимальный порог доли превышен, имеют право на выбор, а более крупные доли увеличивают вероятность выбора. Валидаторы, которые ведут себя недобросовестно, рискуют быть «слэшнутыми» — примененными к ним штрафными санкциями, которые уничтожают часть токенов валидатора, внесенных в стейкинг, если они действуют вразрез с правилами протокола или отключаются от сети.

Финальность блоков в сети NEAR регулируется алгоритмом под названием Doomslug, который позволяет продолжать генерацию блоков, не дожидаясь достижения полной византийской отказоустойчивой финальности для каждого блока. Doomslug отвечает за то, как блоки достигают финальности, а Nightshade — за распределение блокчейна по шардам. Это отдельные компоненты архитектуры NEAR, и эти термины не являются взаимозаменяемыми.

Требования к оборудованию валидаторов напрямую зависят от архитектуры шардинга NEAR. До внедрения stateless validation валидаторы, хранившие полное состояние шардов, сталкивались со значительными требованиями к объему дискового пространства и оперативной памяти. Эта связь между стоимостью оборудования и участием валидаторов является архитектурной проблемой, на решение которой была направлена концепция stateless validation. Подробности доступны в документации для валидаторов NEAR Protocol.

Токен NEAR: комиссии за газ, стейкинг и управление протоколом

Токен NEAR — это нативная криптовалюта NEAR Protocol, выполняющая три основные функции: оплату комиссий за газ (транзакционных издержек, выплачиваемых валидаторам за обработку сетевой активности), предоставление залога для стейкинга валидаторам и обеспечение возможности участия в управлении протоколом.

NEAR генерирует блоки примерно каждую секунду. В настоящее время сеть обрабатывает тысячи транзакций в секунду (TPS) в своих активных шардах, а лонг-терм целью архитектуры является достижение более 100 000 TPS при полном шардинге и валидации без состояния (stateless validation). Этот показатель является целью проектирования, а не заявлением о текущей производительности. Архитектура построена таким образом, чтобы обеспечить такую пропускную способность за счет распределения обработки транзакций между параллельными шардами, а не обработки каждой транзакции в одной цепочке. Вознаграждения за стейкинг выплачиваются валидаторам за их участие в обеспечении безопасности сети в качестве стимула за участие в работе сети, а не как инвестиционный продукт.

Экосистема NEAR: что можно построить и делать

NEAR Protocol поддерживает ряд децентрализованных приложений (dApps) в таких областях, как DeFi, гейминг, NFT и социальные платформы Web3. Следующие компоненты экосистемы предоставляют разработчикам и пользователям множество способов взаимодействовать с сетью:

• Разработка смарт-контрактов: Контракты на NEAR пишутся на Rust или JavaScript/TypeScript и компилируются в WebAssembly (WASM) — переносимый бинарный формат, используемый в качестве среды исполнения смарт-контрактов на NEAR. NEAR SDK поддерживает оба языка, что делает платформу доступной для широкого круга разработчиков.
• Доступ для разработчиков Ethereum: Aurora, уровень совместимости NEAR с EVM, позволяет разработчикам Ethereum развертывать существующие смарт-контракты Solidity на NEAR с минимальными изменениями. Aurora — это отдельный продукт, построенный поверх протокола NEAR, а не часть нативной среды WASM платформы NEAR.
• Межсетевое перемещение активов: Rainbow Bridge, мост активов NEAR и Ethereum, обеспечивает передачу активов между протоколом NEAR и Ethereum без доверия сторонним лицам. В данном контексте «без доверия» означает, что мост работает без необходимости доверять центральной стороне, позволяя пользователям перемещать токены между двумя сетями, не полагаясь на централизованный кастодиан.
• Доступность данных для роллапов: NEAR также предлагает уровень доступности данных (NEAR DA), который позволяет Ethereum роллапам и другим сетям использовать шардированную архитектуру NEAR для недорогой и высокопроизводительной доступности данных, распространяя преимущества архитектуры NEAR за пределы собственной экосистемы.

Разработчики, готовые приступить к работе, могут начать с документации для разработчиков NEAR на docs.near.org, которая полностью охватывает NEAR SDK, развертывание смарт-контрактов и инструменты для разработчиков.

Понимание архитектуры шардинга NEAR — это следующий шаг к осознанию того, как сеть обеспечивает работу этой экосистемы в таких масштабах.

Понимание шардинга блокчейна: Основа для всего, что последует

Шардинг — это архитектурный метод, лежащий в основе дизайна масштабируемости протокола NEAR, и его понимание является фундаментом для понимания валидации без сохранения состояния.

Что такое шардинг блокчейна?

Шардинг блокчейна — это техника горизонтального секционирования, заимствованная из проектирования баз данных, которая разделяет нагрузку по обработке транзакций блокчейна на несколько параллельных секций для обработки, называемых шардами. Вместо того чтобы каждый узел обрабатывал каждую транзакцию (именно так работают Биткоин и Ethereum до внедрения шардинга), шардинг позволяет параллельно обрабатывать транзакции на нескольких цепочках одновременно. Представьте себе это как параллельные кассы в супермаркете: вместо одной очереди, обрабатывающей всех клиентов последовательно, несколько касс одновременно обслуживают разных клиентов, что увеличивает эффективную пропускную способность системы.

Шардинг привносит проблему координации, которой удается избежать в одночейн-архитектурах. Когда транзакция затрагивает аккаунты или смарт-контракты в разных шардах, протокол должен координировать действия между ними для её завершения, что требует использования квитанций (receipts) и сообщений обратного вызова (callback messages) через границы шардов. Такие транзакции называются кросс-шард транзакциями, и управление этими накладными расходами на координацию является одной из центральных проблем проектирования в архитектуре шарированных блокчейнов. Это напрямую связано с тем, почему валидация без сохранения состояния (stateless validation) важна для долгосрочной масштабируемости NEAR.

Nightshade: архитектура шардинга NEAR

Nightshade — это архитектура шардинга NEAR Protocol, которая поддерживает один логический блокчейн, разделяя обработку транзакций между параллельными шардами, каждый из которых генерирует подмножество транзакций, называемое чанком, за блок. Все чанки со всех шардов включаются в один и тот же блок, сохраняя видимость единой унифицированной цепи, обеспечивая при этом параллельную обработку.

Вот как Nightshade обрабатывает транзакции:

1. Каждому аккаунту в NEAR назначается определенный шард на основе его ID аккаунта
2. Транзакции направляются в шард, которому принадлежит аккаунт отправителя
3. Каждый шард создает чанк (chunk) транзакций для этого периода блока
4. Все чанки из всех активных шардов собираются в единый блок
5. Продюсеры блоков валидируют блок; валидаторы чанков (после Фазы 2) проверяют отдельные чанки

По состоянию на 2024 год NEAR работает с шестью активными шардами, согласно документации NEAR по шардингу Nightshade.). Фаза 3+ дорожной карты Nightshade вводит динамический решардинг, который позволит количеству шардов масштабироваться автоматически в зависимости от спроса в сети, а не оставаться фиксированным.

Межшардовые транзакции требуют дополнительных этапов координации: отправляющий шард генерирует квитанцию, которую принимающий шард обрабатывает в последующем блоке. Сложность этой координации растет вместе с количеством шардов. Безглючное (stateless) подтверждение снижает накладные расходы на стороне валидатора по управлению состоянием между границами шардов, полностью отделяя хранение состояния от работы по его проверке, что способствует более эффективному межшардовому выполнению при масштабировании.

Понимание поэтапной разработки Nightshade является необходимым контекстом для включения валидации без сохранения состояния (stateless validation) в дорожную карту, которую освещает следующий раздел.

Дорожная карта шардинга Nightshade: от запуска до валидации без состояния

Шардинговая архитектура Nightshade была развернута поэтапно, и каждый этап менял то, как валидаторы взаимодействуют с состоянием шарда.

Переход от Фазы 1 к Фазе 2 является концептуальным ядром этой статьи. В Фазе 1 каждый валидатор локально хранил полное состояние своей назначенной шарды, что создавало значительную нагрузку на оборудование, которая росла по мере накопления шардом большего количества данных учетных записей и хранилища контрактов. В Фазе 2 это требование к хранению полностью устраняется для валидаторов чанков: они получают именно то состояние, которое им нужно для каждого чанка, в виде свидетельства состояния (state witness), проверяют чанк и отбрасывают свидетельство.

Этап 2 (валидация без сохранения состояния) становится предметом рассмотрения в следующем разделе: что это такое, как это работает и что это меняет как для валидаторов, так и для пользователей.

Что такое валидация NEAR без состояний?

Stateless validation (валидация без сохранения состояния) — это обновление протокола NEAR (Фаза 2 Nightshade), при котором валидаторы чанков проверяют чанки транзакций без хранения полного состояния шарда. Вместо локального хранения постоянных данных о состоянии валидаторы получают свидетелей состояния (state witnesses) — криптографические пакеты данных, создаваемые производителями блоков и содержащие именно ту информацию, которая необходима для проверки каждого чанка.

Безстатусная валидация не является уникальной для NEAR; это архитектурный подход, который исследуется в различных блокчейн-экосистемах. Реализация NEAR — это конкретное, материальное развертывание на уровне исполнения, отличающееся от дорожной карты Ethereum по безстатусным клиентам, которая работает на уровне доступа к данным. Официальная терминология NEAR для этой функции — «безстатусная валидация», а не «безстатусные клиенты» (термин Ethereum) или «безстатусное исполнение».

Полную техническую спецификацию см. в объявлении о stateless validation от NEAR Foundation.)

Проблема: Почему stateful validation не масштабируется

В модели шардинга с состоянием (stateful sharding) каждый валидатор должен локально хранить и поддерживать полное состояние назначенного ему шарда. По мере роста блокчейна это создает три нарастающие проблемы: инфляцию стоимости оборудования, которая вытесняет мелких валидаторов; давление централизации, из-за которого валидация концентрируется среди хорошо финансируемых операторов узлов; и потолок масштабируемости, при котором добавление новых шардов пропорционально увеличивает требования к хранилищу для всего набора валидаторов.

Таблица ниже демонстрирует, как stateful и stateless валидация сравниваются по пяти измерениям:

По мере роста сети и накопления данных о состоянии, модель с хранением состояния (stateful) со временем вынуждает сделать выбор: еще больше повысить требования к оборудованию, сократить количество шардов или смириться с централизацией валидаторов. Безгосударственная валидация (stateless validation) устраняет это ограничение, разделяя функции хранения состояния и проверки транзакций.

Решение: Определение безгосударственной валидации

Безстатусная валидация устраняет требование хранения состояния от валидаторов чанков. Вместо поддержания локального использования состояния шардов, валидатор чанка получает именно те данные состояния, которые ему необходимы для каждого проверяемого чанка, упакованные в виде свидетельства состояния от производителя блока. После проверки свидетельство отбрасывается. Постоянное хранение не происходит.

Практическое следствие заключается в том, что валидаторам больше не требуется значительный дисковый объем для хранения состояния шардов. Сеть может увеличить количество шардов для повышения пропускной способности без пропорционального увеличения требований к хранению данных для каждого валидатора. Работа по валидации и работа по хранению состояния теперь выполняются различными участниками с разными аппаратными профилями: производители блоков, которые поддерживают состояние, и валидаторы чанков, которые проверяют его, не храня.

Свидетели состояния: Криптографический ключ

Свидетель состояния (state witness) в NEAR Protocol — это криптографический пакет данных, генерируемый продюсером блоков, который содержит все балансы счетов и значения хранилища контрактов, необходимые валидатору чанков для проверки конкретного чанка транзакций, без необходимости для валидатора локально хранить полное состояние шарды.

Механизм работает в пять шагов:

1. Производитель блока поддерживает полное состояние шарда и создает чанк для назначенного ему шарда
2. Производитель блока генерирует свидетеля состояния (state witness) для этого чанка, содержащего соответствующие значения состояния, взятые из дерева состояний (state trie) NEAR (криптографической структуры данных, фиксирующей все балансы аккаунтов и данные в хранилищах контрактов)
3. Свидетель состояния передается валидаторам чанков, назначенным для этого шарда в данном блоке
4. Валидаторы чанков используют свидетеля для проверки корректности каждой транзакции в чанке
5. Валидаторы чанков удаляют свидетеля после проверки, не сохраняя состояние в постоянном хранилище

Представьте себе доказательство состояния (state witness) как заверенную квитанцию от производителя блока. Она подтверждает, что на счету был достаточный баланс, а состояние контракта было действительным на момент транзакции, при этом валидатору не требуется хранить весь реестр. Квитанция содержит ровно то, что необходимо для проверки конкретной транзакции, и ничего больше.

Термин, используемый во всей спецификации протокола NEAR, — это «свидетельство состояния» (state witness), а не «доказательство состояния» (state proof) или любой другой вариант. Читатели, ищущие техническую глубину спецификации, могут ознакомиться с Предложениями по усовершенствованию NEAR (NEP) repository.

Валидаторы чанков против Производителей блоков: Два уровня участия в сети

Валидатор чанков в сети NEAR — это узел валидатора, который проверяет конкретный чанк транзакции с использованием свидетельства состояния, предоставленного производителем блоков, без локального хранения полного состояния шарда.

Производители блоков и валидаторы чанков образуют двухуровневую архитектуру:

• Блок-продюсеры поддерживают полное состояние шарда, создают блоки и генерируют свидетельства состояния для каждого создаваемого ими чанка. К ним предъявляются более высокие требования к оборудованию, так как они должны постоянно хранить и обновлять состояние шарда.
• Валидаторы чанков получают свидетельства состояния от блок-продюсеров, используют их для проверки транзакций в конкретном чанке, а затем удаляют их. Они не поддерживают постоянное состояние и не создают блоки.

Валидаторы чанков случайным образом перераспределяются по шардам за каждую эпоху. Каждая эпоха на NEAR длится примерно 12 часов. Такое перераспределение не позволяет ни одному валидатору находиться на одном и том же шарде достаточно долго, чтобы вступить в сговор с другими или стать целью для целенаправленной атаки на данный шард.

Поскольку валидаторы чанков не хранят постоянное состояние, капитальные затраты на их запуск существенно ниже, чем на запуск ноды валидатора, производящего блоки. Это расширяет круг лиц, которые могут участвовать в обеспечении безопасности сети NEAR.

Что валидация без хранения состояния означает для децентрализации и масштабируемости

Валидация без состояния обеспечивает три взаимосвязанных результата для сети NEAR: более широкую децентрализацию, улучшенную масштабируемость и измеримый прогресс в решении трилеммы блокчейна.

Децентрализация. Более низкие требования к оборудованию для валидаторов чанков (chunk validators) расширяют набор валидаторов, снижая капитальный барьер для запуска узла валидатора. Производителям блоков по-прежнему требуются более высокие характеристики оборудования, но валидаторы чанков представляют собой большую и растущую долю активной работы по валидации по мере увеличения количества шардов. Результатом является более широкий и доступный путь к участию в обеспечении безопасности сети.

Масштабируемость. Разделение хранилища состояний и процессов валидации означает, что NEAR может увеличивать количество шардов без пропорционального повышения требований к оборудованию для каждого валидатора. Сеть нацелена на показатель 100 000+ TPS при полном шардинге и валидации без сохранения состояния (stateless validation) — это заложенная в архитектуру цель проектирования, а не текущий показатель производительности. Пропускная способность валидации больше не ограничивается вводом-выводом хранилища состояний, что было основным ограничением в Фазе 1.

Продвижение трилеммы блокчейна. Трилемма блокчейна (общепринято приписываемая Виталику Бутерину) утверждает, что блокчейн может одновременно достичь максимум двух из масштабируемости, безопасности и децентрализации. Безстатусная валидация решает все три задачи одновременно. Масштабируемость улучшается за счет более высокой пропускной способности валидации на шардах. Децентрализация улучшается за счет снижения требований к оборудованию для валидаторов чанков. Безопасность улучшается за счет случайной ротации валидаторов чанков, что предотвращает целевые атаки на конкретные шарды.

Основные выводы:

• Валидация без состояния (Stateless validation) — это вторая фаза обновления Nightshade в сети NEAR, которая отменяет требование к хранению состояния для валидаторов чанков
• Продюсеры блоков создают свидетельства состояния (state witnesses); валидаторы чанков используют их для проверки чанков, а затем удаляют их
• Валидаторы чанков не хранят полное состояние шарда. В этом заключается основное отличие от валидации с хранением состояния (stateful validation)
• Более низкие требования к оборудованию для валидаторов чанков расширяют возможности участия в обеспечении безопасности сети
• NEAR стремится к показателю более 100 000 TPS при полном шардинге; валидация без состояния устраняет основное препятствие на этом пути

Чтобы понять, как подход NEAR сравнивается с тем, что строят Ethereum и Solana, следующий раздел рассматривает архитектурные компромиссы в этих трех сетях.

NEAR против Ethereum против Solana: Сравнение архитектур

NEAR Protocol, Ethereum и Solana представляют собой три различных архитектурных подхода к решению одной и той же основной задачи: достижение высокой пропускной способности транзакций при масштабировании. Понимание этих различий помогает оценить компромиссы в проектировании каждого протокола, не выделяя какой-либо из них как превосходящий.

NEAR против Ethereum: шардинг исполнения против шардинга данных

NEAR и Ethereum различаются по трем фундаментальным архитектурным параметрам: их подход к шардингу, реализация stateless-архитектуры и инструментарий для разработчиков.

Что касается шардинга, NEAR реализует шардинг исполнения через Nightshade. Сама рабочая нагрузка по обработке транзакций распределяется между параллельными шардами, при этом каждый шард создает чанки, которые собираются в блоки. Ethereum реализует шардинг данных через danksharding (подход Ethereum к шардингу доступности данных), который ориентирован на предоставление дешевого хранилища данных для роллапов второго уровня (Layer-2), а не на шардинг исполнения на базовом уровне. Масштабирование исполнения в Ethereum обеспечивается роллапами, построенными поверх базовой сети, а не разделением самой базовой сети.

В архитектуре без сохранения состояния, stateless-валидация NEAR является активной реализацией Фазы 2. Ethereum имеет дорожную карту для клиентов без сохранения состояния, построенную на основе деревьев Веркле — криптографической структуры данных, которая позволяет легким клиентам Ethereum проверять состояние без хранения полного state trie, что находится в активной разработке. И NEAR, и Ethereum стремятся к архитектурам без сохранения состояния, но на разных уровнях. Подход NEAR находится на уровне выполнения и валидации; работа Ethereum над клиентами без сохранения состояния осуществляется на уровне доступа к данным. Это параллельные подходы к одной и той же фундаментальной проблеме, а не конкурирующие реализации одного и того же дизайна.

В области инструментов для разработчиков NEAR использует WebAssembly (WASM) как среду выполнения смарт-контрактов, а Rust и JavaScript/TypeScript — как основные языки для смарт-контрактов. Ethereum использует виртуальную машину Ethereum (EVM) с Solidity в качестве основного языка. NEAR обеспечивает совместимость с EVM через Aurora, делая платформу доступной для Solidity-разработчиков без необходимости изучать Rust или JavaScript для разработки контрактов.

NEAR и Ethereum разработаны с учетом различных архитектурных компромиссов, поэтому их нельзя сравнивать по одной лишь оси производительности. Для получения подробной информации о дорожной карте сегментирования данных Ethereum см. дорожную карту данкшардинга Ethereum.

NEAR против Solana: шардированное масштабирование против скорости одной цепочки

Solana выбирает иной путь к высокой пропускной способности: архитектура на основе одной цепи, которая обрабатывает все транзакции в рамках одной цепи без шардинга, полагаясь на высокие требования к аппаратному обеспечению валидаторов для поддержания производительности сети. Такая конструкция обеспечивает значительную пропускную способность, но перекладывает бремя расходов на оборудование на каждого валидатора в сети, что ограничивает количество независимых участников, которые могут экономически эффективно запускать узлы валидаторов.

Шардированная архитектура NEAR распределяет рабочую нагрузку между параллельными шардами и, благодаря безстатусной валидации, снижает требования к аппаратному обеспечению для валидаторов чанков. Разница в философии дизайна заключается в компромиссах: Solana отдает приоритет согласованности производительности единой цепи, а NEAR распределяет нагрузку между шардами, чтобы сохранить доступность валидаторов по мере масштабирования пропускной способности.

Часто задаваемые вопросы о NEAR Protocol и валидации без состояния

Следующие вопросы посвящены наиболее частым поисковым запросам о NEAR Protocol и валидации без сохранения состояния.

Что такое NEAR Protocol?

NEAR Protocol — это блокчейн первого уровня на базе алгоритма Proof-of-Stake, разработанный для высокой пропускной способности благодаря архитектуре шардинга под названием Nightshade. Валидаторы вносят в стейкинг токены NEAR для участия в производстве блоков и обеспечении безопасности сети. Протокол нацелен на более чем 100 000 TPS при полном масштабировании шардинга и запустил свой мейннет в апреле 2020 года. Обновление «валидация без состояния» (Phase 2) снижает требования к оборудованию для валидаторов и расширяет возможности участия в сети.

Что такое валидация без состояния в NEAR?

Безстатейная валидация — это обновление Nightshade Фазы 2 от NEAR, в рамках которого валидаторы чанков проверяют чанки транзакций без локального хранения полного состояния шарды. Производители блоков генерируют криптографические пакеты данных, называемые «свидетелями состояния», для каждого чанка. Валидаторы чанков получают эти свидетели, проверяют транзакции и отбрасывают свидетели. В результате снижаются требования к аппаратному обеспечению для валидации и обеспечивается более доступная модель участия валидаторов.

Что такое шардинг Nightshade?

Nightshade — это архитектура шардинга NEAR Protocol, которая поддерживает один логический блокчейн, разделяя обработку транзакций между параллельными шардами, каждый из которых формирует фрагмент транзакций за блок. Все фрагменты собираются в один блок. Транзакции назначаются шардам по идентификатору учетной записи. По состоянию на 2024 год NEAR использует шесть шардов, при этом Фаза 3+ вводит динамический решардинг для масштабирования количества шардов в зависимости от спроса.

Кто создал NEAR Protocol?

NEAR Protocol был основан в 2018 году Иллией Полосухиным и Александром Скидановым. Полосухин является соавтором статьи 2017 года «Attention Is All You Need», которая представила архитектуру Transformer, лежащую в основе современных моделей ИИ, включая GPT. Скиданов — бывший инженер Google, обладающий экспертизой в распределенных системах. Протокол был запущен в мейннет в апреле 2020 года, а NEAR Foundation выступает в качестве некоммерческого управляющего.

Что такое валидатор чанков?

Валидатор чанков на NEAR — это узел-валидатор, который проверяет конкретный чанк транзакции внутри блока, используя свидетельство состояния (state witness), предоставленное производителем блока, без хранения полного состояния назначенного ему шарда. Валидаторы чанков случайным образом ротируются между шардами каждую эпоху, что снижает риск сговора. Поскольку они не требуют постоянного хранения состояния, их требования к оборудованию существенно ниже, чем у валидаторов, производящих блоки.

Что такое свидетельства состояния (state witnesses)?

Свидетели состояния — это криптографические пакеты данных, которые производители блоков генерируют для каждого создаваемого ими чанка. Каждый свидетель содержит балансы счетов и значения хранилища контрактов, необходимые для проверки транзакций в этом чанке, извлеченные из дерева состояний. Валидаторы чанков используют свидетель для проверки корректности транзакций, а затем отбрасывают его. Свидетели состояния делают возможной безстатестную валидацию: они несут именно ту информацию о состоянии, которая необходима для проверки, без необходимости для валидатора хранить полный реестр.

Насколько быстр протокол NEAR?

NEAR создает блоки примерно каждую секунду, обеспечивая низкое время финальности транзакций по сравнению со многими сетями первого уровня. Текущая стабильная пропускная способность во всех активных шардах измеряется тысячами TPS, а архитектура разработана для достижения более 100 000 TPS при полном шардинге и масштабировании валидации без сохранения состояния. Скорость в NEAR имеет два измерения: пропускная способность (TPS во всех шардах) и задержка (время до финальности), и оба этих показателя улучшаются по мере роста количества шардов в модели Nightshade.

На каком этапе дорожной карты шардинга сейчас находится NEAR?

По состоянию на конец 2024 года NEAR работает в Фазе 2 (валидация без сохранения состояния), которая активна в мейннете. Фаза 0 (запуск мейннета без шардинга состояния) и Фаза 1 (шардинг состояния с хранением состояния валидаторами) завершены. Фаза 3+ (динамический решардинг, при котором количество шардов масштабируется в зависимости от спроса) находится в активной разработке. Проверьте текущий статус развертывания и обновления дорожной карты на near.org/blog.

Чем NEAR отличается от Ethereum?

NEAR и Ethereum различаются прежде всего в трех областях. Во-первых, их подходом к шардингу: NEAR использует шардинг исполнения (Nightshade) для распределения обработки транзакций; Ethereum использует шардинг данных (danksharding) для поддержки роллапов второго уровня (Layer-2), при этом масштабирование исполнения возложено на эти роллапы. Во-вторых, состоянием их безгосударственной архитектуры: в NEAR реализована активная безгосударственная валидация; разработка безгосударственного клиента Ethereum на базе деревьев Веркла (Verkle trees) все еще находится в процессе. В-третьих, инструментарием для разработчиков: нативная среда NEAR использует WASM и Rust/JavaScript; Ethereum нативно использует EVM и Solidity.

Является ли NEAR Protocol хорошей инвестицией?

Эта статья не содержит инвестиционных рекомендаций и не может служить оценкой NEAR Protocol в качестве объекта инвестирования. Цены на токены и показатели внедрения сети быстро меняются. Информацию о технической дорожной карте можно найти на официальном сайте NEAR Foundation на near.org. Для принятия инвестиционных решений ознакомьтесь с актуальными рыночными данными и независимым финансовым анализом от квалифицированного финансового консультанта.

Заключение: Почему валидация без сохранения состояния важна для будущего NEAR

Обновление протокола NEAR, основанное на валидации без сохранения состояния, представляет собой наиболее структурно значимое изменение в архитектуре Nightshade с момента запуска мейннета. Разделяя хранение состояния валидатора и работу по валидации с помощью свидетелей состояния (state witnesses) и валидаторов чанков (chunk validators), валидация без сохранения состояния разрывает прямую связь между ростом блокчейна и стоимостью оборудования валидаторов. Это практический ответ на вызов трилеммы блокчейна, который открыл эту статью: больше участников могут валидировать, можно добавлять больше шардов, и сеть становится труднее атаковать посредством целенаправленной концентрации на шардах.

Фаза 3+ (динамическое шардирование) — следующая веха на дорожной карте NEAR. Она позволит автоматически масштабировать количество активных шардов в зависимости от нагрузки на сеть, а не требовать ручных обновлений протокола. Архитектура, созданная в рамках Фазы 2, закладывает основу для функционирования такого динамического масштабирования без пропорционального увеличения аппаратной нагрузки на отдельных валидаторов.

Для читателей, которые хотят пойти дальше, следующие шаги зависят от вашего подхода:

• Инвесторы и исследователи: следите за официальным сайтом NEAR Foundation на near.org и блогом NEAR Foundation, чтобы получать анонсы дорожной карты, обновления разработки Фазы 3+ и новости экосистемы.
• Разработчики: документация для разработчиков NEAR на docs.near.org охватывает NEAR SDK, развертывание смарт-контрактов на Rust и JavaScript/TypeScript, а также полную техническую архитектуру Nightshade.
• Валидаторы и операторы узлов: документация для валидаторов протокола NEAR содержит подробные сведения о требованиях к валидаторам, механике стейкинга и технических характеристиках оборудования как для производителей блоков, так и для валидаторов чанков в рамках безгосударственной валидации.

Безстатусная валидация — это не оптимизация производительности. Это архитектурное переосмысление того, кто может участвовать в обеспечении безопасности шардированного блокчейна, и это переосмысление дает NEAR Protocol достоверный путь к масштабированию пропускной способности без масштабирования централизации.