Protocolo Hydra Head: uma solução de código aberto para escalabilidade

Protocolo Hydra Head: uma solução de código aberto para escalabilidade

Cardano-Fundação - Equipe Fundação Cardano

Autor: Matthias Benkort | Diretor Técnico de Desenvolvimento Open Source

O Hydra Head Protocol , aqui referido simplesmente como Hydra, é uma solução de escalabilidade na Cardano. Ele se materializa como uma estrutura de código aberto para a criação de livros contábeis off-chain e pode ajudar os desenvolvedores a usar a blockchain de maneira mais eficiente.

O projeto resulta de um esforço conjunto de engenheiros da Fundação Cardano e da IOG . Além de tornar o código público, há um processo igualmente público para interagir com a equipe e propor contribuições. No entanto, apesar das muitas menções anteriores à Hydra, ainda há alguma confusão sobre o projeto e como ele atende à comunidade. Portanto, vamos revisar rapidamente os fundamentos da Hydra, onde está o projeto atualmente e para onde está indo.

o que é Hydra

O protocolo Head apresenta uma solução isomórfica de camada 2 que pertence à família de soluções de canal de estado.

De um modo geral, um canal é um link de comunicação bidirecional entre dois ou mais pares. Aplicado a blockchains, significa um instrumento que permite que duas ou mais partes troquem transações que não sejam transmitidas para a rede principal. Nesse contexto, um canal de estado oferece fundamentalmente uma forma de construir pequenas redes que operam em paralelo com uma rede principal. Os canais de estado também vêm como uma generalização dos canais de pagamento, que foram usados ​​para construir a Lightning Network, o protocolo de pagamento de camada 2 do Bitcoin para facilitar transações mais rápidas. Enquanto os canais de pagamento suportam apenas a transferência de ativos, os canais de estado permitem a execução de scripts, bem como transações mais elaboradas, incluindo metadados, UTxO multi-ativos e assim por diante.

No caso de Hydra, podemos imaginá-la como uma parte replicada da cadeia Cardano que funciona independentemente da Cardano e entre um conjunto mais limitado de atores. Dessa forma, os atores têm a possibilidade de realizar transações em ritmo acelerado em sua rede privada, também conhecida como Hydra Head. Eles podem, então, estabelecer o resultado de suas operações na cadeia Cardano principal para que o restante da rede saiba sobre o resultado de suas interações. Como tal, as cabeças da Hydra podem ser criadas à vontade em um ambiente semicontrolado e por qualquer ator que veja a necessidade de um tráfego tão acelerado. Daremos mais exemplos mais adiante.

No contexto da tecnologia de contabilidade distribuída (DLT), a camada 1 - ou a camada base - refere-se à cadeia principal de uma blockchain, enquanto a camada 2 corresponde a qualquer solução ou produto montado no topo da cadeia principal. As soluções de camada 2 frequentemente trazem escalabilidade extra para uma cadeia. O protocolo Hydra Head é, portanto, considerado uma solução de camada 2 porque é construído no topo da cadeia principal Cardano.

Além disso, o Hydra aparece caracterizado como isomórfico porque as transações em um cabeçote Hydra compartilham os mesmos recursos que as transações executadas no Cardano. O próprio termo sugere essa semelhança: iso- significa igual, e -mórfico denota forma, forma ou estrutura - literalmente, tendo a mesma forma. Além disso, em Matemática um isomorfismo indica um mapeamento bidirecional entre elementos de um domínio para outro que preserva a estrutura dos elementos entre os dois domínios. Dito de outra forma, há uma correspondência estrutural direta entre as transações executadas no Cardano e aquelas executadas no Hydra Head. Por consequencia, Hydra também suportará qualquer linguagem de programação suportada pela Cardano. Como a Cardano permite o uso de linguagens convencionais e especializadas, isso significa que as transações na Hydra podem ser construídas usando as mesmas ferramentas existentes já familiares aos desenvolvedores.

Por outro lado, enquanto um Hydra Head possui uma tecnologia de ledger semelhante à usada no mainchain Cardano, os dois divergem quando se trata de estabelecer consenso, bem como validar e propagar transações entre pares. Em uma cabeça de Hydra não há nenhum tipo de participação envolvida, e o consenso entre os participantes de uma cabeça é um consenso total: todos precisam concordar em todas as transações. Isso oferece fortes garantias de segurança aos participantes de uma cabeça Hydra, mas limita o número total de participantes de uma única cabeça. Também sugere que, embora os participantes não necessariamente confiem uns nos outros, eles ainda têm um interesse comum – ou incentivo – em participar do protocolo.

Vale a pena repetir que, ao contrário da crença popular, um hard fork não habilita a Hydra, nem a Hydra se tornará uma capacidade da própria camada de base. A Hydra é, antes de tudo, uma estrutura e um pacote de infraestrutura que os projetos em execução na Cardano podem aproveitar para acelerar uma parte de seu caso de uso.

De certa forma, Hydra atua como um DApp para desenvolvedores de DApp que buscam escalar seus próprios protocolos. É um bloco de construção em uma paisagem maior e vem principalmente em duas partes:

  • um conjunto de scripts on-chain que orientam e protegem a execução do protocolo Hydra Head;
  • um pacote de software, chamada Hydra node, que oferece aos desenvolvedores uma interface de alto nível usando tecnologias da Web amplamente difundidas, como WebSocket e JSON.

Hydra em retrospectiva

Muita coisa aconteceu em torno da Hydra no ano passado. Se a resumir em uma frase, pode-se dizer que 2022 foi sobre aumentar a qualidade do software e preparar a Hydra para os primeiros pioneiros construírem.

No início do ano, a equipe explorou e quantificou as limitações dos protocolos por meio de benchmarks, principalmente no que diz respeito às restrições on-chain. De fato, com um conjunto de scripts on-chain conduzindo-o, o protocolo não está imune às restrições usuais em recursos de execução comuns no desenvolvimento de DApps. Como consequência, a equipe elaborou o CIP-0042 para solicitar a introdução de novos núcleos primitivos no Plutus, simplificando algumas das operações on-chain no Hydra.

O projeto também ampliou seu alcance, abraçando o código aberto com boas-vindas e incentivando os colaboradores a se juntarem ao esforço. Desde fevereiro de 2022, a Hydra mantém um roadmap público. Da mesma forma, no mês seguinte, a equipe lançou um site para hospedar todas as informações sobre o projeto e o pacote de software Hydra. O site fornece uma quantidade bastante considerável de informações: não apenas um manual do usuário com instruções de instalação, demonstrações e referência de API, mas também registros de decisões arquitetônicas, resultados de cobertura de teste, benchmarks e muito mais. Definitivamente, um ótimo lugar para quem quer começar a construir na Hydra.

Além disso, março teve o significado extra de testemunhar o primeiro Hydra Head aberto em uma rede de teste pública como resultado de um hackathon de equipe em Lyon, na França. A partir daí, a equipe começou a preencher a lacuna para aproximar a solução de um pacote de software pronto para produção.

Em particular, o trabalho começou na formalização do Protocolo da Cabeça Coordenada - uma pequena variação do papel original da Hydra atualmente em fase de implementação. Como sempre, quando a pesquisa encontra a engenharia, ajustes da teoria tiveram que ser feitos para refletir melhor a realidade. Parte do esforço incluiu o desenvolvimento da nova biblioteca de testes quickcheck-dynamic, que combina testes baseados em propriedades, testes de modelos e lógica temporal para formular e verificar propriedades fortes sobre um protocolo como o protocolo Hydra Head.

Então, durante o verão, a equipe trabalhou diligentemente na integração da nova era Babbage introduzida pelo hard fork Vasil. Como um projeto executado na Cardano, o Hydra também pode aproveitar novos recursos - como scripts de referência e entradas de referência - para ampliar ainda mais alguns limites de limitação. O verão também ofereceu uma grande oportunidade para fazer vários tipos de melhorias de usabilidade para facilitar a experiência do desenvolvedor. Paralelamente, os primeiros pioneiros já estavam ativos e experimentando o projeto.

Entre agosto e setembro, a equipe permaneceu ocupada integrando três novos membros ao projeto. À medida que o projeto amadurece, ele se torna mais apto e capacitado para ampliar sua equipe interna e diversificar suas atividades.

Nos bastidores, os primeiros construtores se preparavam para anunciar alguns projetos empolgantes. Em outubro, durante o evento Rare Bloom, o SundaeSwap Labs mostrou como eles poderiam executar parte de seu protocolo através de uma cabeça Hydra. Foi a primeira demonstração pública de um contrato inteligente substancial executado por meio de uma cabeça Hydra. Embora ainda em redes de teste e com várias notas de rodapé, representa um grande passo à frente na adoção do Hydra. E levou apenas um mês para que a Obsidian Systems e a IOG anunciassem o Hydra for Payments, um kit de desenvolvimento de software aberto sob medida para pagamentos por meio de cabeças Hydra. Ao mesmo tempo, o TxPipe demonstraram como eles estavam trabalhando para fornecer Hydra Head como um serviço por meio de sua nova plataforma Demeter.

Todos esses projetos demonstram uma coisa claramente: o interesse pela Hydra está crescendo e os primeiros construtores começaram a adotá-la. De fato, como sinal de reconhecimento, a comunidade nomeou e elegeu Sebastian Nagel, o líder da equipe de Hydra, para a categoria de palestrante “Equipe de Desenvolvimento” na Cardano Summit 2022.

Finalmente, enquanto o Summit proporcionou a toda a comunidade um grande momento para se reunir e se encontrar, também deu à equipe Hydra a oportunidade de sentar em frente a um quadro branco e repensar os objetivos do projeto, bem como a estratégia para os próximos anos.

Para onde a Hydra está indo

Até novembro de 2022, o projeto Hydra pretendia que 99% de todo o tráfego Cardano ocorresse fora da cadeia nas cabeças Hydra - uma meta ambiciosa usada como estrela-guia para priorizar as decisões. No entanto, em novembro de 2022, a equipe estabeleceu um novo objetivo: ser o DApp número um na Cardano por todas as métricas conhecidas, seja considerando valor total bloqueado (TVL), tráfego, volume ou outros padrões. Ambos os objetivos ilustram fundamentalmente a ideia de aumentar a adoção e permitir o crescimento do ecossistema Cardano, mas o segundo parece mais concreto e ajudará a conduzir melhor o roteiro do projeto.

A Hydra há muito é vista como um interruptor mágico que tornará a Cardano mais rápida. A equipe quer romper com essa narrativa e fazer com que mais construtores do ecossistema entendam que a próprio Hydra é, em essência, um DApp, exigindo integração e adoção para se tornar verdadeiramente útil.

Onde 2022 priorizou principalmente ganhar estabilidade e chegar a um ponto em que os primeiros pioneiros poderiam embarcar com mais facilidade na Hydra, 2023 se concentrará na adoção. Desde o início, o projeto Hydra sempre teve a intenção de equipar os pioneiros e ajudar os projetos a começar. Muitos casos de uso já estão sendo explorados, como pagamentos, jogos, governança e mercados. E o final de 2022 demonstrou como os primeiros pioneiros começaram a utilizar a estrutura Hydra. Seguindo em frente, a equipe Hydra pretende habilitá-los ainda mais e ajudar novos pioneiros a adotarem Hydra como parte de seu pacote de ferramentas.