Блокчейн. Часть 13. Что такое Mimblewimble?

Спартак Македонский

Mimblewimble - это вид блокчейн-сети, в которой используется новый способ структурирования и хранения транзакций. Этот протокол цепочки блоков, созданный для улучшения конфиденциальности, функциональности и масштабируемости цепочек блоков. Он был опубликован 19 июля 2016 года под псевдонимом «Том Элвис Джедусор», который является французским именем Волдеморта от Гарри Поттера.

✅ Серия из 18 статей о блокчейне.

СОДЕРЖАНИЕ:

1) История создания. Эндрю Поелстр.

2) Принцип работы блокчейн сети Mimblewimble.

3) Сравнение Mimblewimble с биткоином.

4) Блокчейн Mimblewimble и криптовалюта Grin.

5) Преимущества блокчейн сети Mimblewimble.

6) Недостатки блокчейн сети Mimblewimble.

7) Выводы о блокчейн сети Mimblewimble.

1) История создания. Эндрю Поелстр.

В октябре 2016 года на открытии международной конференции Scaling Bitcoin в Милане разработчик Blockstream Эндрю Поелстра представил предложение по масштабированию Bitcoin Mimblewimble.

White paper проекта датируется 19 июля 2016 года и опубликован под псевдонимом Tom Elvis Jedusor (имя Волан-де-Морта во французских изданиях «Гарри Поттера»). Автор рассказывает, что «назвал свое создание «Mimblewimble», поскольку оно используется, чтобы не давать блокчейну разбалтывать пользовательскую информацию» (в книге «Гарри Поттер и дары смерти» «Mimblewimble» — это заклятие косноязычия, которое связывает язык жертвы, не позволяя сказать ни слова).

Протокол предполагает совершенно другой подход к работе для блокчейнов на Proof of Work (PoW), что также повлияет на улучшение конфиденциальности и увеличение масштабируемость сети.

Mimblewimble был представлен в середине 2016 года, человеком под псевдонимом Том Элвис Джедусор. Хоть ему и удалось поделиться основными характеристиками своей идеи, первый технический документ описывающий работу Mimblewimble оставил некоторые вопросы открытыми. Это побудило исследователя из Blockstream Эндрю Поэлстра изучить и улучшить оригинальную концепцию. Вскоре после этого он написал статью под названием Mimblewimble (опубликована в октябре 2016 года).

С тех пор многие исследователи и разработчики изучают возможности данного протокола. Некоторые говорят, что его будет довольно сложно интегрировать в биткоин, однако это возможно с технической точки зрения. Поэлстра и другие исследователи предполагают, что Mimblewimble в конечном счете может улучшить работу сети первой криптовалюты с помощью решения в виде сайдчейна.

2) Принцип работы блокчейн сети Mimblewimble.

Mimblewimble меняет традиционную модель транзакций в блокчейне. Это позволяет сети обладать более компактной историей всех операций, которую гораздо проще и быстрее скачать, синхронизировать и проверить.

В MW блокчейне нет идентифицируемых или повторно использующихся адресов это значит, что все подобные транзакции со стороны выглядят как случайные. Данные о такой операции доступны исключительно для участников.

Таким образом, блок в Mimblewimble выглядит как одна большая транзакция, а не комбинация из нескольких. Это означает, что блоки всё также проверяются и подтверждаются, но не предоставляют подробную информацию о каждой транзакции. Последствием этого является отсутствие связи отдельных входных данных с соответствующей информацией на выходе.

Рассмотрим следующий пример. Алиса получает 5 MW монет от своей мамы и 5 от своего отца. Затем она отправляет эти 10 монет Джону. Все транзакции подтверждены, но данные о них не являются публичными. Джону известно только то, что Алиса переслала ему 10 монет, но он не сможет узнать, от куда она их получила.

Чтобы переводить монеты на Mimblewimble блокчейне, отправитель и получатель должны обменяться проверочной информацией. В связи с этим, нам все еще необходимы Алиса и Джон для коммуникации, но они не обязаны одновременно быть в режиме онлайн, чтобы транзакция осуществилась.

Помимо всего прочего, Mimblewimble использует функцию под названием cut-through, благодаря которой уменьшается объем данных в блоке путем удаления лишней информации о транзакциях. Поэтому вместо записи каждого ввода и вывода (от родителей Алисы к ней и от Алисы к Джону) в блоке будет записана только одна пара данных (от родителей Алисы к Джону).

Технология направлена на повышение приватности, масштабируемости и взаимозаменяемости токенов сети Bitcoin, и с 2016 года сервис искал способы внедриться в проект: «Mimblewimble — это решение для блокчейна Bitcoin, которое может быть имплементировано как софтфорк или сайдчейн. Также поверх него может быть наложен протокол Lightning Network», — заявил Эндрю Поелстра. Однако в своем нынешнем виде Mimblewimble трудно совместим с протоколом Bitcoin, поскольку требует удалить скрипты, содержащиеся во входах и выходах биткоин-транзакций и подтверждающие их действительность. «Это грустно, но мы продемонстрируем, что конфиденциальных транзакций доктора Максвелла (после небольшой доработки) будет достаточно для авторизации израсходованных выходов», пишет криптовалютный Волан-де-Морт.

Под конфиденциальными транзакциями Максвелла автор white paper подразумевает технологию, позволяющую скрывать количество пересылаемых биткоинов. Впервые эта идея была предложена в 2013 году нынешним президентом Blockstream Адамом Бэком, а затем развита разработчиками Bitcoin Core Грегори Максвеллом, Питером Вюлле и Эндрю Поелстра и реализована в тестовом сайдчейне Blockstream — Elements. Для зашифровки количества биткоинов конфиденциальные транзакции используют «ослепляющие факторы», или строку случайных цифр. Но если в реализации Blockstream эти цифры задавались отправителем и расшифровывались получателем с помощью заключенной в транзакции информации, то Mimblewimble переворачивает этот прием, позволяя получателю самому генерировать строку случайных цифр и отбрасывая приватные ключи и адреса.

Как объясняет Кэтрин Николсон, CEO и сооснователь проекта для блокчейн-приложений BlockCypher, «MimbleWimble изначально приватен», без кольцевой подписи, как в монеро, и без доказательств с нулевым разглашением (zk-SNARK в Zcash), «все детали транзакции полностью скрыты, нет адресов, которые можно вновь использовать или идентифицировать, все транзакции снаружи выглядят одинаково».

Главное требование к участникам Mimblewimble-транзакции — доказать, что не было создано никаких новых монет. Для этого создается уравнение баланса, демонстрирующее, что сумма выходов минус входы равна нулю. Причем при добавлении «ослепляющих факторов» уравнение остается верным.

Николсон приводит в пример уравнение транзакции: 17 + 12 = 29, где 17 и 12 — выходы, а 29 — вход, затем добавляется произвольный «ослепляющий фактор», в данном случае — число 11, получаем: 17*11 + 12*11 = 29*11, или 187 + 132 = 319. Уравнение баланса все еще доказывает, что новые монеты не создавались, но, не зная «секретного числа» 11, нельзя получить изначальные детали транзакции.

Эта схема также позволяет решить проблему масштабирования, отбрасывая данные входов и выходов, которые уже «самоверифицировались»: при использовании Mimblewimble нодам достаточно знать, что конкретные выходы действительны, тогда как в сети Bitcoin для подтверждения последней операции необходима валидация всего блокчейна, объем которого на сегодня превышает 145Гбайт.

Mimblewimble растет с числом пользователей, а хранящиеся на блокчейне транзакционные данные не увеличиваются: ноды сохраняют лишь неиспользованные выходы и заголовки блоков. В свою очередь, удаление «лишних» данных также способствует повышению приватности.

Следующее вытекающее отсюда усовершенствование состоит в том, что пропадает понятие истории транзакций, что делает токены взаимозаменяемыми, в отличие от сегодняшних биткоинов. Кэтрин Николсон называет взаимозаменяемость ключевой характеристикой валюты, приводя в пример идентичность бумажного и чеканного долларов. Однако поскольку блокчейн биткоина сохраняет все входы и выходы, каждая монета имеет свою «историю».

Таким образом, создается иерархия монет, где самыми ценными являются полученные биткоины при добыче нового блока. За приобретение таких «чистых» монет зачастую доплачивают, тогда как токены с даркнет-прошлым значительно труднее потратить. А поскольку Mimblewimble отбрасывает входы и выходы по завершении операции, все монеты равны и взаимозаменяемы.

Кроме того, при обработке биткоин-транзакции в ее сегодняшнем виде платежные сервисы, майнеры и биржи видят входы и историю, оценивая «качество транзакции», тогда как конфиденциальные транзакции Mimblewimble позволяют пользователю выбирать, какие данные ему раскрывать, а также определять время и способ использования этих данных третьими сторонами.

С технической стороны, Mimblewimble осуществляет поддержку сети и расширяет концепцию конфиденциальности транзакций, которую предложил Адам в 2013 году, после чего она была реализована Грегом Максвеллом и Питером Уиллом. Выражаясь простыми словами, КT - это инструмент обеспечения конфиденциальности, который скрывает количество переводов в блокчейне.

3) Сравнение Mimblewimble с биткоином.

Блокчейн биткоина осуществляет поддержку данных для каждой транзакции, начиная с генезис-блока, это означает, что каждый может скачать и проверить его публичную историю в последовательном порядке, от одной транзакции к другой.

В свою очередь, Mimblewimble осуществляет хранение только необходимой информации и обеспечивает высокий уровень конфиденциальности для всех операций. Валидаторы отслеживают подозрительную активность и пресекают различные неблагоприятные события (например двойное расходование), а также отвечают за точность количества циркулирующих монет.

Помимо этого, данный протокол убирает систему сценариев биткоина, которая представляет собой список инструкций, определяющий всю структуру транзакций. Отсутствие данного скрипта позволило MW блокчейнам быть более приватными и масштабируемыми. Повышенная приватность обеспечена за счет адресов, которые нельзя отследить, а масштабируемость увеличилась благодаря тому, что данные в блокчейне стали более компактными.

Еще одно ключевое различие между биткоином и Mimblewimble заключается в относительном размере данных их блокчейнов, что также связано вышеупомянутой функцией cut-through. Удаляя ненужные данные из транзакций, сеть Mimblewimble потребляет меньшее количество вычислительных ресурсов.

4) Блокчейн Mimblewimble и криптовалюта Grin.

В конце 2016 года разработчик под псевдонимом Игнотус Певерелл (обладатель мантии-невидимки в книгах о Гарри Потере) начал вести Github проекта под названием Grin. В разделе «благодарность» называются имена Tom Elvis Jedusor — «за первое формулирование MimbleWimble», Эндрю Поелстра — «за его вклад», Джона Тромпа — «за создание proof-of-work-алгоритма Cuckoo Cycle» и Джоан Роулинг — «за то, что она сделала это, несмотря на чрезвычайные трудности».

В сентябре 2017 года разработчики сообщили о создании собственной криптовалюты Grin. Из-за сложностей в интеграции с Bitcoin было решено пойти по пути создания независимого блокчейна: «Хотя Grin и стартовал немного не с того места, которое я бы предпочел, все идет в правильном направлении: в сторону повышения конфиденциальности и масштабирования биткоина», — сказал Эндрю Поелстра. Он также не исключает, что в будущем криптовалюта Grin будет привязана к биткоину.

В ноябре прошлого года проект запустил тестовую сеть Testnet1 и тестовые токены, которые можно пересылать другим участникам сети. Основная цель — обнаружить уязвимости перед запуском основной сети и реальной криптовалюты. «Мы надеемся получить как можно больше сообщений о багах, чтобы мы могли исправить недочеты, которые просмотрели», — сообщил ведущий разработчик под псевдонимом Игнотус Певерелл. По его словам, это первая сеть, которая тестирует то, что было разработано на данный момент: одноранговую сеть, механизм достижения консенсуса, криптографический протокол цепи Mimblewible, ПО кошелька. Но планируются и дальнейшие тестовые версии (следующая намечена на весну этого года), которые будут включать «бесскриптовые скрипты» для внедрения Lightning Network, мультиподписей и технологии приватности Bulletproofs.

В середине декабря Grin также объявил первый фандрайзинг, призванный собрать $30,000 в биткоинах на поддержание фулл-тайм работы разработчика Майкла Корднера в течение года. Одной из первых средства проекту пожертвовала компания Кэтрин Николсон, BlockCypher. На данный момент по сообщению Игнотуса Певерелла, полноценный запуск готовится «когда-нибудь в 2018-м».

5) Преимущества блокчейн сети Mimblewimble.

1) Размер блокчейна.

Как упоминалось ранее, Mimblewimble обеспечивает сжатие данных, уменьшая общий размер блокчейн-сети. Благодаря этому узлы могут проверять историю транзакций намного быстрее, используя меньшее количество ресурсов, что также отразится на новых узлах, которым будет намного проще скачать и синхронизироваться с данным видом блокчейна.

Снижение затрат на присоединение к сети и запуск своей ноды может в конечном счете привести к более диверсифицированному и распределенному сообществу, и вероятнее всего отразится на снижении централизации майнинга, что является довольно распространенным явлением во многих блокчейнах на PoW.

2) Масштабируемость.

В конечном счете, Mimblewimble может использоваться в качестве решения в виде боковой цепи, что также описывается как сайдчейн, для биткоина или любой другой родительской цепочки. Вдобавок к этому, конструкция MW может обеспечить улучшенную производительность платежных каналов, которые используются в Lightning Network.

3) Конфиденциальность.

Удаление системы сценариев биткоина, в сочетании с использованием концепции конфиденциальности транзакций, обеспечивает высокий уровень приватности каждого пользователей, за счет исключения некоторых деталей операции.

Кроме того, все монеты основанные на Mimblewimble блокчейнах могут считаться взаимозаменяемыми. Взаимозаменяемость - это свойство, которое делает каждую единицу монеты равнозначной с любой другой единицей (они неразличимы).

6) Недостатки блокчейн сети Mimblewimble.

1) Пропускная способность транзакций.

Конфиденциальность транзакций значительно снижает их пропускную способность. По сравнению с работой публичной системы, блокчейн использующий КT обладает высокой конфиденциальностью, но более низкой скоростью TPS (транзакций в секунду). Тем не менее мы можем сказать, что компактный размер MW компенсирует ограниченное количество транзакций в секунду, за счет высокого уровня конфиденциальности.

2) Отсутствие квантово-устойчивости.

Системы Mimblewimble не устойчивы к квантовым компьютерам, а также такой вид сети опирается на относительно простые свойства цифровых подписей. Однако до первого зрелого квантового компьютера еще далеко, и криптовалюты использующие Mimblewimble вероятнее всего найдут способы предотвращения квантовых атак в ближайшие годы.

7) Выводы о блокчейн сети Mimblewimble.

Введение Mimblewimble знаменует собой важный этап в истории технологии блокчейн. С одной стороны, функция cut-through делает MW-сети дешевле в обеспечении и улучшает масштабируемость. С другой стороны, данный протокол может быть реализован только в виде сайдчейн или платежного канала, что и обеспечивает вышеупомянутые преимущества.

На данный момент лишь несколько блокчейн-проектов работают над разработкой Mimblewimble, включая команду Litecoin, а также два таких проекта как Grin и Beam. В то время как Grin управляется сообществом и работает над упрощенным доказательством концепции протокола MW, Beam использует подход, подобный стартапу. Хоть оба этих проекта основываются на Mimblewimble, технически они отличаются друг от друга, поскольку у каждого есть свой способ реализации структуры MW.

Пока что вопрос остается открытым, сможет ли Mimblewimble достичь значительного уровня надежности, а также всеобщего принятия технологии. Это захватывающая и многообещающая идея, но пока что она остается только на этой стадии. По этой причине, потенциально возможные варианты использования находятся под вопросом, как и будущее Mimblewimble.