Cartesi ist das Betriebssystem für dezentrale Anwendungen (dApps). Es ist eine dezentrale Layer-2-Linux-Infrastruktur für skalierbare dApps. Cartesi ermöglicht die Ausführung komplexer und intensiver Berechnungen in einer Linux-Umgebung außerhalb der Blockchain, ohne die Dezentralisierung zu beeinträchtigen, und bietet Entwicklern allgemeine Produktivität und eine zufriedenstellende Benutzererfahrung.
Vor der Gründung von Cartesi hatten dApps-Entwickler erhebliche Probleme mit der Skalierung von Computerdaten und der Implementierung einer soliden Entwicklungsumgebung. Dies war auf die große Datenmenge zurückzuführen, die von den dApps erzeugt wurde. Um die mit der Skalierbarkeit von Berechnungen verbundenen Probleme zu lösen, wurden bestimmte Konsensmechanismen entwickelt. Diese Mechanismen basierten auf vollständiger Redundanz und erforderten, dass jede Transaktion dauerhaft gespeichert und von jedem Teilnehmer validiert wurde. Dies führte zu einer groben Ineffizienz und Langsamkeit der dApps.
Die Ineffizienz wurde zu einem begrenzenden Faktor für das Wachstum der TPS-Rate (Transaction Per Second), die Datenmenge und die Intensität der Berechnungen innerhalb von Transaktionen mit dApps. Die hohen Transaktionskosten und die erhöhte Latenz dieser Mechanismen wurden zu einem Hindernis für den Erfolg vieler innovativer dApps. Um dieser Bedrohung zu begegnen, wurde das Cartesi-Protokoll entwickelt.
Cartesi wurde 2018 von Erick de Moura und seinem Team gegründet und löst die Probleme der rechnerischen Skalierbarkeit und der Entwicklungsinfrastruktur für das dezentrale Web. Mit Cartesi können dApps mit der Vielzahl der heute verfügbaren Mainstream-Software-Stacks codiert werden. Diese ermöglichen es Entwicklern, dApps mit der starken Sicherheitsgarantie der Blockchain außerhalb der Kette auszuführen und gleichzeitig Rechengrenzen und Betriebskosten zu senken.
Wie Cartesi funktioniert
Cartesi ist eine Layer-2-Plattform für die Entwicklung und Bereitstellung skalierbarer dezentraler Anwendungen. Auf Cartesi aufgebaute DApps sind Hybrid. Diese dApps umfassen sowohl die Blockchain- als auch die Off-Chain-Komponenten. Die Off-Chain-Komponenten der dApps werden in einem Netzwerk von Cartesi-Knoten ausgeführt, das die Interessen der dApps-Benutzer vertritt. Diese Off-Chain-Komponente weist zwei Modalitäten auf: native Berechnungen und reproduzierbare Berechnungen.
Native Berechnungen werden direkt in der Host-Hardware ausgeführt. Diese Berechnungen haben Zugriff auf die volle Verarbeitungsleistung des Knotens. Sie sind jedoch nicht reproduzierbar. Reproduzierbare Berechnungen werden in Cartesi-Maschinen ausgeführt, die von den Cartesi-Knoten gesteuert werden. Diese Knoten sind im Allgemeinen vollständig in sich geschlossene Linux-Systeme, die auf einer deterministischen RISC-V-Architektur ausgeführt werden. Knoten interagieren mit Cartesi-Maschinen über eine detaillierte Host-Oberfläche.
Innerhalb der Blockchain kann eine auf der Cartesi-Plattform entwickelte dApp reproduzierbare Berechnungen außerhalb der Kette angeben, die über große Mengen von Daten außerhalb der Kette durchgeführt werden sollen. Die Cartesi-Knoten können automatisch den Spezifikationen dieser dApps folgen, um die Berechnung außerhalb der Kette durchzuführen. Außerdem können dApps-Entwickler die Knoten anweisen, Ergebnisse zu übermitteln oder von anderen Entwicklern übermittelte Ergebnisse zu überprüfen und zu bestreiten.
Basierend auf der Perspektive der Blockchain benötigen unbestrittene Berechnungen vernachlässigbare Ressourcen. Selbst bei Streitigkeiten sind die Abrechnungskosten nur der Logarithmus des Speichers und der Zeit, die während der Berechnung benötigt werden. Außerdem erfahren Cartesi-Knoten nie mehr als das Doppelte des für die Berechnung erforderlichen Raums und der Zeit. Auf diese Weise beseitigt die Plattform praktisch die Lücke in Bezug auf Speicher, Rechenleistung und Entwicklungsinfrastruktur zwischen intelligenten Verträgen und herkömmlichen Computerprogrammen.
Cartesi im Vergleich zu anderen Protokollen
Die Protokolle, die eng mit Cartesi verwandt sind, sind TrueBit und Offchain Labs 'Arbitrum. Diese und andere Protokolle werden mit der Cartesi-Technologie verglichen.
- Das TrueBit-Protokoll ist am engsten mit der Cartesi-Plattform verwandt. Die Verbindung zwischen den beiden Protokollen beruht auf der Tatsache, dass beide Technologien intensive Berechnungen aus der Kette verschieben und dann ein Verifizierungsspiel innerhalb der Blockchain verwenden, um Streitigkeiten über die Ergebnisse dieser Berechnungen effizient beizulegen. Trotz dieser Ähnlichkeit unterscheiden sich diese beiden Technologien durch viele andere Entwurfsentscheidungen.
Das TrueBit-Protokoll basiert auf Web Assembly, einer ISA, die von einer W3C-Community-Gruppe zur Unterstützung effizienter Webanwendungen entwickelt wurde, während Cartesi im Gegensatz dazu auf RISC-V basiert, einer offenen ISA, die in UC Berkeley für die Implementierung durch native Hardware entwickelt wurde. Das von Cartesi verwendete RISC-V ist besser geeignet, um Entwicklern von dApps Zugriff auf die Tools, Bibliotheken, Dienste und Software zu gewähren, mit denen sie bereits vertraut sind.
In ähnlicher Weise richtet Cartesi das Interesse an Berechnungen außerhalb der Kette auf die Verantwortung für deren Ausführung aus. Dies steht im Gegensatz zur TrueBit-Plattform, bei der es keine solche Ausrichtung gibt. Diese Ineffizienz ist ein wesentlicher Bestandteil des Designs von TrueBit. Darüber hinaus stellen die hohen Speicheranforderungen realer Berechnungen eine erhebliche Herausforderung dar, die TrueBit nicht angeht. Andererseits wird eine Cartesi-Maschine zusammen mit ihrem Code und ihren Daten in der Kette durch einen Hash ihres Zustands dargestellt. Auf diese Weise können komplexe Transaktionen, die aus mehreren Runden von Off-Chain-Berechnungen erstellt wurden, vollständig in Cartesi spezifiziert werden. Darüber hinaus ist Cartesi bestrebt, Berechnungen außerhalb der Kette über verschiedene Blockchain-Plattformen hinweg zu ermöglichen.
- Arbitrum, die von Offchain Labs entwickelte Layer-2-Ethereum-Skalierungslösung, und andere Layer-2-Skalierbarkeitslösungen wurden vorgeschlagen, um die Blockchain-Skalierbarkeit im Hinblick auf den Transaktionsdurchsatz zu erhöhen. Obwohl diese Lösungen ihre eigenen Besonderheiten aufweisen, sind sie im Allgemeinen so konzipiert, dass große Mengen von Transaktionen außerhalb der Kette registriert werden, die nur in der Kette ausgeführt werden, um die Endgültigkeit zu erreichen, oder im Streitfall.
Eine häufige Anforderung dieser Lösungen ist, dass die Blockchain in der Lage sein sollte, alle Streitigkeiten zu lösen, die nach dem Beenden auftreten können. Diese Exit-Mechanismen schränken die maximale Transaktionsgröße, die diese Lösungen verarbeiten können, stark ein. Wenn sich beispielsweise zwei Parteien bei einer Transaktion außerhalb der Kette nicht einig sind, die eine umfangreiche Berechnung der Hauptkette erfordert, können diese Lösungen den Streit in der Hauptkette nicht beilegen. Im Gegensatz dazu kann Cartesi diese Technologien erheblich verbessern, da es ihnen ermöglicht, vollständige Cartesi-Berechnungen innerhalb seiner Transaktionen anzugeben. Im Streitfall hebt die Plattform die Berechnung in die Hauptkette, wo die Abwicklung effizient und sicher gelöst wird.
Zusammenfassend ist die Art und Weise, wie Berechnungen auf Cartesi formuliert werden, unabhängig von der zugrunde liegenden Blockchain. Durch die Isolierung der gesamten komplexen Smart-Contract-Logik in reproduzierbare Off-Chain-Berechnungen auf Cartesi können Entwickler, insbesondere in Ländern wie Nigeria, in denen die Einführung der Blockchain-Technologie zunimmt, ihre dApps über verschiedene Blockchains hinweg portabler machen.
Weitere Informationen zum Cartesi-Projekt finden Sie unter den folgenden Links:
Website: https://cartesi.io/
Blog: https://medium.com/cartesi
Telegrammgemeinschaft: https://t.me/CartesiProject
Twitter: https://www.twitter.com/cartesiproject
Whitepaper: https://cartesi.io/cartesi_whitepaper.pdf
Gastbeitrag von Helen IMAH - Führung bei Cartesi Nigeria
