архитектура

Архитектура Cartesi умело преодолевает разрыв между традиционной разработкой программного обеспечения и технологией блокчейна, реализуя внеланговые вычисления в среде Linux. Эта инновационная архитектура состоит из нескольких ключевых компонентов:

Машина Cartesi

Архитектура RISC-V

Cartesi Machine моделирует процессор RISC-V, который является простой и модульной архитектурой набора инструкций (ISA, Instruction Set Architecture) и идеально подходит для формальной проверки и низкоуровневых вычислений. Этот ISA является основой виртуального оборудования Cartesi Machine.

Интеграция с ядром Linux

Cartesi Machine запускает полную операционную систему Linux, что позволяет разработчикам использовать стандартные инструменты, библиотеки и языки программирования Linux. Эта интеграция достигается путем кросс-компиляции программного обеспечения Linux для архитектуры RISC-V. Это фактически превращает Cartesi Machine в виртуальный компьютер, работающий вне цепи и основанный на Linux.

Детерминированное выполнение

Cartesi Machine обладает свойством детерминированного выполнения, что означает, что одни и те же входные данные всегда приводят к одним и тем же выходным данным, независимо от среды выполнения. Это детерминированное свойство крайне важно для воспроизводимости вычислений вне цепочки, позволяя другим проверять результаты без необходимости доверия.

Взаимодействие внецепочечной и цепочечной

Cartesi Machine взаимодействует с цепочкой через серию смарт-контрактов и онлайн-компонентов. Эти контракты отвечают за предоставление Cartesi-машине данных, запуск вычислений и извлечение результатов. Такая архитектура позволяет выполнять сложные вычисления вне цепочки, якоря только необходимые данные на цепочке, что значительно снижает затраты на газ и повышает общую эффективность.

Боковая цепь Noether

Noether — это специализированный сайдчейн, который используется для обеспечения доступности данных, используемых в оффчейн-вычислениях. Этот уровень доступности данных важен, потому что вычисления вне сети Cartesi Machine опираются на данные, доступные всем вовлеченным сторонам. Noether использует механизм proof-of-stake для поддержания своей сети, где стейкеры предоставляют и проверяют хранение данных.

В отличие от постоянного хранения данных в традиционной блокчейн, Noether оптимизирован для временного хранения. Этот дизайн особенно подходит для приложений, которым требуется краткосрочное хранение больших наборов данных, таких как вычислительные задачи вне цепочки. Данные могут быть удалены после использования, что значительно снижает затраты на хранение.

Вкратце, Noether стремится управлять доступностью данных децентрализованным способом, обеспечивая, что данные не контролируются одним сущностью. Это достигается через сеть узлов: эти узлы совместно хранят и предоставляют данные, необходимые для приложений Cartesi.

Протокол

Протокол Cartesi реализует безопасные и проверяемые вычисления вне цепочки, одновременно обеспечивая целостность и безопасность блокчейна.

Структура Декарта

Фреймворк Descartes позволяет разработчикам выполнять сложные вычисления вне цепочки с использованием машины Cartesi. Он обеспечивает воспроизводимость и проверяемость результатов этих вычислений. Descartes обрабатывает среду выполнения, в которой входные данные обрабатываются внутри машины Cartesi, а результаты передаются обратно в блокчейн.

Descartes включает механизм разрешения споров, при котором, если участникы оспаривают результат вычислений, протокол Cartesi может разделить вычисления на более мелкие шаги, которые могут быть независимо проверены на цепочке. Этот процесс гарантирует, что любые неправильные результаты могут быть обнаружены и исправлены, без необходимости повторного запуска всего вычисления на цепочке.

Проверяемые вычисления

Результаты, полученные от Cartesi Machine, якорятся на блокчейне с помощью шифровального подтверждения. Эти подтверждения позволяют любой стороне проверить правильность выполнения вычислений без необходимости доверять исходному исполнителю.

Rollups (Агрегация)

Cartesi использует технологию rollup для объединения нескольких транзакций или вычислений в одну транзакцию на цепочке. Это снижает нагрузку на блокчейн и позволяет обрабатывать большее количество операций. Rollup помогает поддерживать безопасность базового уровня (например, Ethereum), одновременно перекладывая вычислительную работу на Cartesi Machine.

Cartesi поддерживает оптимистичный Rollup и Rollup с нулевым знанием (ZK). Оптимистичный Rollup предполагает, что все транзакции являются действительными и проверяются на цепочке только в случае спора. ZK Rollup использует криптографическое доказательство для обеспечения действительности каждой партии транзакций. Оба этих технологии Rollup предлагают решения для проблем масштабируемости, уменьшая количество обрабатываемых и хранимых данных на цепочке.

Основные моменты

• Машина Cartesi: моделирует процессор RISC-V с операционной системой Linux, что позволяет разработчикам выполнять вычисления вне цепочки с использованием стандартных языков программирования и инструментов.
• Детерминированное выполнение: Обеспечьте воспроизводимость вычислений, позволяя получать проверяемые и не требующие доверия результаты.
• Оффчейн- и ончейн-взаимодействия: смарт-контракты управляют отправкой данных и результатами вычислений для оптимизации использования газа и эффективности.
• Sidechain Noether: использование децентрализованной сети для управления доступностью данных и оптимизации временного хранения данных для снижения затрат.
• Rollup: поддерживает оптимистичный Rollup и нулевой знание Rollup, повышая масштабируемость путем агрегирования нескольких транзакций в одну транзакцию на цепочке.