От Биткоина к Ethereum: истоки DApps

3 января 2009 года Сатоши Накамото добыл генезисный блок Биткоина на небольшом сервере в Хельсинки, создав тем самым быстро развивающийся крипто-мир. Биткоин основан на технологии "распределенной бухгалтерской книги", и сущность биткоина фактически заключается в балансе, записанном в этой "распределенной бухгалтерской книге" (т.е. UXTO, неизрасходованные расходы на транзакции). Биткоин, несомненно, является гениальным изобретением, но его применение имеет некоторые ограничения. Поскольку язык сценариев, основанный на UXTO, может поддерживать только простые транзакции, реализация более сложной логики в сети Биткойн затруднена. Это ограничило использование Биткойна "цифровым золотом", что затрудняет его более широкое распространение.

Ethereum и смарт-контракты

Вдохновленный Биткойном, Виталик Бутерин опубликовал статью "Ethereum: Криптовалюта нового поколения и платформа децентрализованных приложений" в журнале Bitcoin Magazine в 2014 году, в которой он впервые предложил смарт-контракты в попытке создать более широко используемую систему блокчейн из базового протокола, который сейчас известен как Ethereum, доминирующая на данный момент смарт-цепочка общего пользования.

В "белой книге" Ethereum Виталик упоминает цели проекта: "Ethereum намерен предоставить блокчейн со встроенным полноценным языком программирования, полным по Тьюрингу, который можно использовать для создания "контрактов", которые могут быть использованы для кодирования произвольных функций перехода состояний, позволяя пользователям создавать любые системы, описанные выше, а также многие другие, которые мы еще не представили, просто написав логику в нескольких строках кода". Проще говоря, речь идет о создании платформы, которая может запускать смарт-контракты и децентрализованные приложения (DApp).

Смарт-контракт похож на "соглашение, имеющее исковую силу" между человеком и машиной, которое будет выполнено, как только будет выполнено заранее определенное условие. В результате, смарт-контракты можно рассматривать как "надежного посредника". Самой значительной инновацией Ethereum являются смарт-контракты, которые также являются основой его обширной экосистемы. В отличие от скриптов транзакций Биткойна, смарт-контракты Ethereum являются Тьюринг-полными, что означает, что они теоретически способны к любым возможным вычислениям и, таким образом, имеют безграничные возможности.

Виртуальная машина Ethereum и DApp

Если Bitcoin по сути является "распределенной бухгалтерской книгой" с функциями сценариев, то Ethereum, вероятно, ближе к "распределенной машине состояний". Счета в Ethereum делятся на два типа: счета, принадлежащие внешним пользователям, которые контролируются обычными пользователями с помощью их приватных ключей, и счета контрактов, у которых коды контрактов хранятся внутри, но нет соответствующих приватных ключей, и поэтому они никому не принадлежат.

Состояние всей сети Ethereum - это большая структура данных (дерево Меркле-Патриция), которая содержит состояние всех счетов, их балансы, а также правила изменения состояния. Состояние Ethereum постоянно меняется по мере добавления новых блоков в цепочку. Таким образом, Вы можете рассматривать Ethereum как "распределенный публичный компьютер" (виртуальную машину), а различные DApps - как программы, установленные на этом компьютере.

В Ethereum DApp - это, по сути, набор смарт-контрактов, каждый из которых имеет свой уникальный адрес контракта. Как только код контракта завершен, он должен быть запущен внешней транзакцией к счету контракта. Разработчики могут легко создавать DApps на основе смарт-контрактов и запускать их на виртуальных машинах Ethereum с помощью официальных инструментов. Поскольку виртуальная машина Ethereum имеет ограниченную вычислительную мощность, пользователи должны использовать ETH в качестве "газа" для питания DApp и виртуальной машины.

Расширение экологии DApp

С момента появления смарт-контрактов Ethereum количество DApps выросло, а зона охвата расширилась. В "белой книге" Ethereum Виталик предусмотрел три типа приложений Ethereum: нефинансовые, полуфинансовые и финансовые. Нефинансовые приложения включают онлайн-голосование, децентрализованное управление и т.д.; полуфинансовые приложения включают интеллектуальные выплаты вознаграждений и т.д.; а финансовые приложения (т.е. Defi) являются наиболее влиятельными, поскольку Ethereum предоставляет гибкий и надежный контрактный подход для создания токенов, производных от протокола, финансовых деривативов, контрактов хеджирования и других приложений.

Хотя Ethereum - самая популярная публичная цепочка с самой разнообразной экосистемой DApp, она также сталкивается с перегруженностью сети, низкой эффективностью и высокими комиссиями. Позже, когда появилось новое поколение высокопроизводительных интеллектуальных публичных цепочек, таких как EOS, Solana и Flow, они создали свои собственные экосистемы DApp. В настоящее время наиболее популярными категориями DApp являются игры, Defi, коллекции NFT и Social-Fi. Игровые DApps имеют значительное преимущество по общему количеству и UAW (количество уникальных активных кошельков), тогда как проекты Defi (такие как Dex, lending и так далее) лидируют по объему транзакций.

Вы можете проверить активных пользователей, объем транзакций и другие данные различных DApps на основных блокчейнах на таких сайтах данных, как DAppRadar и DAppReview. Количество DApps, перечисленных только на DappRadar, превысило 12 000 по состоянию на ноябрь 2022 года.

Источник: DAppRadar

Состав и особенности DApp

DApp имеют много сходств с приложениями в традиционном интернете, а отношения между DApp и блокчейном похожи на отношения между приложениями и операционными системами, такими как IOS или Android. DApp работает на блокчейн, точно так же, как приложение работает на различных операционных системах. Использование DApp в браузере может показаться пользователю похожим на использование программного обеспечения SaaS.

Типичный DApp состоит из трех частей, функциональность которых аналогична трехуровневой структуре типичного приложения: back-end (бизнес-модуль), база данных (модуль хранения) и front-end (пользовательский интерфейс).

Бизнес-модуль: Смарт-контракт

Смарт-контракты служат программной основой для реализации бизнес-логики DApp. Умные контракты хранятся на блокчейне в адресах контрактов, а входные данные передаются между адресами контрактов для реализации функций DApp в соответствии с предопределенной логикой и запуска трансформации состояния всей виртуальной машины. Однако, в отличие от традиционного приложения, смарт-контракт также хранит текущее состояние DApp, что также является природой самого блокчейна.

Модуль хранения: хранение данных

Процесс потока данных лежит в основе любого приложения или DApp. Данные передаются из модуля хранения в бизнес-модуль для обработки, чтобы пользователи могли взаимодействовать с фронтэндом. Данные приложений обычно хранятся на централизованном сервере, тогда как данные DApp могут храниться полностью на цепочке; однако, по соображениям эффективности и стоимости, многие DApp хранят большинство данных вне цепочки, на таких сервисах, как IPFS, и только важные данные бизнес-модулей хранятся на блокчейне.

Пользовательский интерфейс: внешнее взаимодействие

Фронтенд - это место, где обычные пользователи могут легко получить доступ к использованию кода смарт-контракта даже без детальных знаний программирования. Разница в разработке внешнего интерфейса между DApp и App невелика; оба они построены с использованием общих технологий, таких как HTML и JavaScript. Однако, поскольку использование DApp требует взаимодействия с умными контрактами, фронт-энд должен предоставлять программный интерфейс, позволяющий использовать приложения для кошельков (такие как Metamask).

Источник: Архитектура Ethereum DApp Источник: Архитектура приложения Web3

DApps имеют следующие особенности по сравнению с традиционными приложениями:

DApps полагаются не на централизованные серверы, а на блокчейн, работающий на децентрализованных виртуальных машинах. Это основные характеристики DApps, но они также имеют некоторые существенные преимущества и недостатки:

Преимущества

Нулевое время простоя

Если централизованный сервер выйдет из строя, программа будет полностью недоступна; однако для DApp выход из строя одного узла никак не влияет на работу программы на блокчейне. DApps часто имеют более низкие операционные расходы, чем традиционные приложения, потому что смарт-контракты никогда не прекращают работу, как только они включаются в цепочку. DApps часто имеют более низкие операционные расходы, чем традиционные приложения.

Лицензия не требуется

Взаимодействие с DApps осуществляется исключительно через адрес кошелька без необходимости предоставлять полную личную информацию, когда Вы подаете заявку на общий финансовый счет. Это не только устраняет необходимость раскрывать личную конфиденциальность, но и значительно снижает порог, так что любой человек с криптокошельком может легко получить доступ к большинству DApps.

Кодекс - это закон

Благодаря свойству блокчейна не допускать взлома, DApps полагаются в своей работе на логику кода смарт-контрактов, поэтому после загрузки приложения в цепочку его невозможно изменить, если только разработчик не сохранит разрешение на изменение; а после того, как приложение будет развернуто, оно будет существовать вечно, и теоретически невозможно ограничить доступ к нему любого человека в мире.

Недостатки

Ограниченность масштабируемости, эффективность DApp низкая

DApps обычно работают менее эффективно, чем традиционные приложения, из-за децентрализации и даже могут быть временно недоступны из-за перегруженности блокчейна.

Теоретически, все действия в цепи требуют платы за газ

Из-за ограниченной вычислительной мощности виртуальной машины блокчейна, пользователям необходимо платить определенную плату сети за взаимодействие с Dapp, что затруднительно для пользователей, привыкших к традиционным бесплатным приложениям.

Высокая сложность обслуживания смарт-контрактов

Как только код смарт-контракта попадает в цепочку, его трудно изменить, что делает разработку и обслуживание DApp более сложным. Кроме того, трудно вовремя исправить код, как только он пойдет не так.

Код DApp, как правило, имеет открытые источники

Поскольку блокчейн децентрализован, код DApp должен быть общедоступным для всех членов сообщества. Это также позволяет пользователям проводить анализ кода и прогнозировать потенциал проекта.

Экономическая система токенов

Функции DApps часто реализуются через различные токены, либо токен соответствующего блокчейна (например, ETH), либо токен, выпущенный самим DApp (например, UNI).

Узкие места в разработке DApp

Хотя экосистема DApp быстро развивается, общее влияние DApps остается ограниченным по сравнению с приложениями мирового уровня в Web2. Во время экореализации DApp могут возникнуть следующие узкие места.

1.Масштаб пользователя и порог обучения:

Что касается UAW, только около 100 данных DApps превышают 10 000. Даже самые популярные DApps получают только сотни тысяч независимых адресов в день, что определенно меркнет по сравнению с пространством Web2.

Для использования DApps пользователи должны изучить базовые знания, такие как кошельки и блокчейн. Поэтому переход от Web2-приложений к DApps повлечет за собой затраты на обучение. На данный момент обещанные функции DApps, направленные против цензуры и конфиденциальности, не продемонстрировали своей реальной ценности, в результате чего DApps остаются нишевым продуктом среди криптогиков.

2.Итерация продукта и риски безопасности

Чтобы первыми получить пользователей и улучшить качество продукта в процессе эксплуатации, продукты в Web2 часто следуют правилу разработки "маленькие шаги, быстрая итерация". Однако изменить контрактный код DApp после его выхода в сеть довольно сложно. Если после запуска в коде будут обнаружены серьезные ошибки, это приведет к серьезным последствиям. В результате, владелец проекта должен провести полный аудит дизайна и кода продукта до того, как DApp выйдет в сеть, чтобы избежать всех возможных проблем.

3.Публичная инфраструктура блокчейна

Ethereum, нынешняя "умная" публичная цепочка номер один, страдает от низкой эффективности и высокой стоимости. По сравнению с 24 000 TPS VISA, TPS Ethereum составляет около 15, что недостаточно для реализации его концепции стать "глобальным расчетным уровнем". Время покажет, сможет ли блокчейн будущего прорваться через невозможный треугольник и найти баланс между эффективностью, безопасностью и децентрализацией.

Заключение

DApps имеют решающее значение для следующего поколения Интернета, известного как Web3, и могут стать началом новой бизнес-модели для информационной индустрии. Что касается удобства использования, DApps очень похожи на Web2-приложения, но DApps имеют отличительные особенности, такие как антицензура и конфиденциальность.

Более того, использование DApps требует подключения к кошельку, что делает его тесно связанным с личной собственностью пользователя. Чтобы избежать потери имущества, Вам следует тщательно оценить безопасность DApp, прежде чем подключать к нему свой кошелек. Лучше всего выбирать DApp с надежным аудитом кода агентства.