Kurzfassung: Das innovative Transaktionsmodell von ZetaChain kombiniert die Einfachheit und Sicherheit von UTXO mit der Aussagekraft von kontenbasierten Systemen. Das hybride Design ermöglicht sowohl Chain-übergreifendes Message-Passing als auch native Omnichain Smart Contracts, die direkt mit Zuständen auf externen Blockchains interagieren können.

In unserer ausführlichen [Analyse des Blockchain-Interoperabilitätsmarktes] (https://beincrypto.com/better-blockchain-interoperability-will-attract-users-developers-traders/) weisen wir auf einige Blockchain-Projekte und -Vorschläge hin, die auf eine generische Programmierbarkeit abzielen. Das Problem ist, dass diese Projekte entweder in unterschiedlichem Maße zentralisiert sind und/oder fragwürdige Vertrauensmodelle verwenden. Dies hinterlässt eine große Lücke im Krypto-Ökosystem für einen öffentlichen, genehmigungsfreien und dezentralen Ansatz zur Omnichain-Interoperabilität. ZetaChain ist ein Pionier der ersten incentivierten öffentlichen Blockchain- und Allzweck-Cross-Chain-Smart-Contract-Plattform. Diese kühne Behauptung wirft eine Reihe von Fragen über die Grenzen der Blockchain-„Buchhaltungs“-Mechanismen zur Unterstützung Chain-übergreifender dApps und die Herausforderung der Asynchronität auf. Wir gehen in diesem Beitrag auf beide Themen ein, indem wir einen Blick unter d Haube des hybriden Transaktionsmodells von ZetaChain werfen, das von der Zeta Virtual Machine (ZVM) unterstützt wird.

Blockchain-Transaktionsmodelle

Um eine Unterstützung allgemeiner Omnichain-Smart-Contracts zu erreichen, müssen eine Reihe zentraler Herausforderungen bewältigt werden. Die erste ist, dass die Kommunikation zwischen heterogenen Blockchains von Natur aus asynchron ist. Im Gegensatz zu Smart Contracts auf einer einzelnen Blockchain, wie der Ethereum Virtual Machine (EVM), wird die Abfrage oder Änderung des Zustands einer anderen Blockchain durch Nachrichten (Beobachtungen) von externen Blockchains ausgelöst. Diese Art von Blockchain-übergreifendem Smart-Contract-Transaktionsmodell lässt sich am besten als endliche Zustandsmaschine betrachten.

Die zweite Herausforderung ist das Blockchain-Programmiermodell, das sich darauf auswirkt, wie Smart Contracts Nachrichten, Daten und Werte übertragen. Historisch gesehen gibt es zwei primäre „Buchhaltungs“-Modelle für die Aufzeichnung und Änderung des Zustands auf einer Blockchain: UTXO (unspent transaction output), das von Bitcoin, Ergo, Cardano und anderen verwendet wird und kontenbasiert, das von der EVM genutzt wird. Hier ist ein einfacher Überblick über beide Modelle:

• UTXO: Das UTXO-Modell stellt einen globalen Blockchain-Zustand durch alle ausgegebenen und nicht ausgegebenen Transaktionsoutputs dar. Man kann es sich so vorstellen, dass das Coinguthaben des Benutzers die Summe aller UTXOs ist, die der Benutzer ausgeben kann. Jede Ausgabe kann mit einem Transaktionsereignis verknüpft werden, das bis zu seiner Entstehung zurückreicht, und die Blockchain fungiert als akzeptiertes Ledger für alle Transaktionen, die jemals vom Netzwerk aufgezeichnet wurden. Jeder Node in der Blockchain verwaltet ständig das UTXO-Set, das eine Sammlung aller UTXOs zu einem bestimmten Zeitpunkt darstellt. Dies kann visuell als gerichteter azyklischer Graph (englisch DAG, directed acyclic graph) zwischen Adressen dargestellt werden (Abbildung 1).
• Kontenbasiert: Das Kontenmodell umfasst Wallets (wie Bankkonten) auf Protokollebene. Es funktioniert so, dass der Zustand des Systems auf der Grundlage der Transaktionen jedes vorherigen Blocks aktualisiert wird. Das aktuelle Set von Konten und deren Guthaben stellt den globalen Zustand dar. Im kontenbasierten System von Ethereum umfasst es beispielsweise die sogenannte Externally Owned Accounts (EOA), die durch einen privaten Schlüssel kontrolliert werden und Smart Contracts, die nach ihrer eigenen Logik arbeiten.

Figure 1: UTXO vs. Account-based models: network state visualization

UTXO vs. kontenbasierte Modelle

Der Hauptunterschied zwischen diesen Modellen liegt in ihrer Aussagekraft. Aufgrund des rechnerischen Charakters des kontenbasierten Modells ist seine Aussagekraft höher als die der UTXO-basierten Skripte, die eher als Verifizierungsmodell angesehen werden können. Allerdings sind UTXO-basierte Smart Contracts in der Regel einfacher, robuster, speicher- und recheneffizienter und bieten aufgrund der Einschränkungen von UTXO weniger Angriffsfläche. In der Praxis treten zum Beispiel bei Bitcoin-Skripten nur sehr selten unbeabsichtigte Sicherheitslücken auf, während Ethereum-Smart-Contracts für millionenschwere Exploits bekannt sind. Im Falle von Bitcoin beseitigt die implizite Durchsetzung der Schlüsselinvariante von UTXO das Problem der doppelten Ausgaben: Gesamteingabebetrag der Transaktion = Gesamtausgabebetrag. Die Aussagekraft der kontenbasierten Programmierung ermöglicht zwar die einfache Erstellung komplexer dApps (AMM, ICOs usw.), geht jedoch zu Lasten der Sicherheit.

Versuche mit hybriden Transaktionsmodellen

Wenn man eine dezentrale, universelle, Blockchain-übergreifende Smart-Contract-Plattform vorschlagen will, muss man sich der folgenden Herausforderung stellen: Wie kann man das UTXO-Modell so erweitern, dass es aussagekräftig genug ist, um beliebte dApps wie eine AMM DEX im Stil von Uniswap zu unterstützen und gleichzeitig einfach und sicher bleibt?

Einige fortschrittliche Projekte versuchen, dieses Dilemma zu lösen. Ergo leistete Pionierarbeit mit dem erweiterten UTXO-Modell (eUTXO), gefolgt von Cardona. In diesen eUTXO-Plattformen können AMM DEXs bis zu einem gewissen Grad implementiert werden, indem der Zustand des AMM-Paares in einem UTXO aufbewahrt wird, was jedoch nicht unproblematisch ist. Nur eine Transaktion kann einen Block erfolgreich abschließen, da nur eine Transaktion diesen UTXO ausgeben und einen neuen in einem Block erstellen kann. Das Ergebnis ist ein UTXO-Stau, bei dem abgeschlossene Transaktionen, die versuchen, denselben UTXO auszugeben, fehlschlagen und einen Block warten müssen, um den neuen UTXO auszugeben. Das ist nicht gerade optimal.

ZetaChain hybrides UTXO-Kontendesign

ZetaChain führt einen hybriden UTXO- und kontenbasierten Ansatz ein, der die Stärken beider Modelle kombiniert. Im Wesentlichen verwendet dieser UTXO, um externe Blockchain-Transaktionen zu repräsentieren und zu verfolgen (behandelt als synthetische UTXO) und nutzt kontenbasierte Smart Contracts für die Logik und die Verwaltung gemeinsamer globaler Zustände. Ein UTXO enthält den Betrag eines ZETA-Coins (verbrannt), den Betrag eines anderen Coins (z. B. BTC im Bitcoin-Netzwerk, wo es unmöglich ist, ZETA-Coins auszugeben) und eine Skript-MSG (entspricht ungefähr einer Nachricht oder einem Funktionsaufruf auf Ethereum). Das synthetische UTXO-Modell ermöglicht es ZetaChain, die Vorteile der Nachvollziehbarkeit, Einfachheit und Skalierbarkeit zu nutzen und gleichzeitig die Haupteinschränkung von UTXO, nämlich die Aussagekraft der Skripte und die Unbeholfenheit bei bestimmten wichtigen Anwendungen (z. B. eine Transaktion pro Block in einem AMM) zu vermeiden.

Betrachten wir den hybriden UTXO-Kontenstrom von ZetaChain (Abbildung 2):

1. Der Smart Contract auf ZetaChain führt die Nachricht aus und erzeugt ein Ereignis, das versucht, die UTXO auf ZetaChain auszugeben.
2. Das Ereignis wird dann von ZetaClient-Signierern aufgegriffen, die eine Transaktion an eine externe Chain signieren.
3. Die ZVM und der ZetaClient überprüfen bestimmte Invarianten. Eine davon ist, dass der Ausgangs-ZETA mit dem Eingangs-ZETA im UTXO übereinstimmen muss.
4. Nach Bestätigung und Beobachtung der ausgehenden Transaktion wird der UTXO als ausgegeben markiert und aus der Zustandsmaschine gelöscht. Schlägt die Ausgangstransaktion fehl (nicht genügend Gas usw.), wird der UTXO als rückgängig gemacht markiert und die ZETA und/oder die zugehörigen Coins werden an die Ursprungschain zurückerstattet. Wenn die Rückerstattung bestätigt ist, wird der UTXO aus der Zustandsmaschine gelöscht.