Разгадывая Тайны Блокчейна — Layer 2 Масштабируемость в Ethereum

Ключ к пониманию «Layer 2»

Сегодня термин «Layer 2» применяется для обозначения коллекции инновационных стратегий, цель которых — улучшение масштабируемости Ethereum. В своей сути, «Layer 2» — это альтернативные блокчейн-системы, которые работают вместе с Ethereum и пользуются его механизмами безопасности.

Прежде чем мы начнем рассматривать «Layer 2», необходимо уяснить, что такое «Layer 1» (L1).

Layer 1 — Это основной блокчейн. Примерами блокчейнов Layer 1 являются Ethereum и Bitcoin, которые служат стабильной платформой для создания сетей Layer 2. Среди известных примеров проектов Layer 2 можно отметить «rollups» Ethereum и Lightning Network для Bitcoina. Транзакции пользователей, осуществляемые в сетях Layer 2, в конечном итоге могут быть восстановлены в блокчейн Layer 1.

Ethereum также выступает как уровень, предоставляющий доступ к данным для решений Layer 2. Проекты Layer 2 сохраняют данные о транзакциях в блокчейне Ethereum, используя его как надежное хранилище данных. Эти данные могут быть затем использованы для восстановления состояния Layer 2 или для обжалования транзакций Layer 2.

В состав Ethereum, как блокчейна Layer 1, входят:

• Сеть узлов-операторов, обеспечивающих безопасность и валидацию сети
• Сеть майнеров, создающих блоки
• Сам блокчейн и его история транзакций
• Механизмы достижения консенсуса в сети

Почему необходим «Layer 2»?

Три атрибута идеального блокчейна: он должен быть децентрализован, безопасен и масштабируем. Однако трилемма блокчейна говорит нам о том, что только два из этих трех свойств могут быть достигнуты в рамках одной и той же архитектуры. Желаете иметь безопасный и децентрализованный блокчейн? Тогда масштабируемость придется принести в жертву.

Сегодня Ethereum способен обрабатывать более миллиона транзакций в день, и спрос на эти транзакции очень велик. Этот спрос, в сочетании с успехом Ethereum, привел к увеличению цен на газ. Вот почему возросла и потребность в масштабируемых решениях, которую призваны удовлетворить сети Layer 2.

Углубление в масштабируемость

Масштабируемость призвана повышать производительность транзакций, иными словами, увеличивать скорость их обработки и обеспечивать большую пропускную способность (количество транзакций за секунду), не затрагивая при этом децентрализации и безопасности системы.

Специалисты и энтузиасты Ethereum на протяжении долгого времени утверждали, что прогресс масштабируемости не должен достигаться за счёт ущерба децентрализации или безопасности. Перед появлением шардинга, основная сеть Ethereum (известная как «Layer 1») могла обработать только около 15 транзакций в секунду. При большом спросе на использование Ethereum, сеть может стать перегруженной, что приводит к увеличению комиссий за транзакции и увеличению затрат для пользователей, которые не могут себе позволить высокие комиссии. Именно в таких условиях на помощь приходит так называемый «Layer 2», обеспечивающий масштабирование Ethereum.

Преимущества второго уровня (Layer 2)

Снижение комиссий: Посредством совмещения нескольких операций вне сети в рамках одной транзакции первого уровня, расходы на транзакции заметно снижаются. Это делает Ethereum более доступным для широкой аудитории пользователей.

Обеспечение безопасности: Блокчейны второго уровня исполняют свои операции в основной сети Ethereum, позволяя пользователям пользоваться всеми преимуществами безопасности, которыми обладает сеть Ethereum.

Разнообразие возможностей использования: Благодаря увеличению числа транзакций в секунду, сокращению комиссий и внедрению новейших технологий, проекты могут продолжить свое расширение, предлагая новые приложения с улучшенным пользовательским интерфейсом.

Принцип работы Layer 2

Layer 2 (или уровень 2) является обобщающим термином для определения стратегий масштабирования Ethereum, которые принимают на себя задачу проведения транзакций вне основного блокчейна Ethereum (Layer 1), сохраняя при этом преимущества надежности и децентрализации, которые обеспечивает Ethereum. Подчеркнем, что Layer 2 – это самостоятельный блокчейн, служащий для расширения функционала Ethereum. Как ведет себя это в действии?

Второй уровень блокчейна постоянно находится в контакте с Ethereum, осуществляя отправку пакетов транзакций для поддержания тех же уровней безопасности и децентрализации, которые присущи Ethereum. И при этом, для всего этого не требуется никаких модификаций в протоколе первого уровня (Ethereum). Это предоставляет Ethereum (Layer 1) возможность контролировать безопасность, доступность данных и децентрализацию, тогда как Layer 2 фокусируется на масштабируемости. Layer 2 освобождает Layer 1 от транзакционного груза, возвращая на первый уровень только окончательные исправления. Такой подход снижает нагрузку на Layer 1, делая его менее занятым, и в конечном итоге улучшает масштабируемость всей системы в целом.

Свертки как ключевая технология для улучшения эффективности Ethereum

Свертки стали ведущим решением в контексте технологий Layer 2 для Ethereum. Благодаря применению сверток, пользователи получают возможность снизить стоимость газа на Ethereum в сотню раз в сравнении с использованием прямого Layer 1.

Технология сверток предполагает «упаковку» нескольких сотен транзакций в единую транзакцию, которая затем осуществляется на Layer 1 Ethereum. Это позволяет демократизировать комиссии за транзакции L1, равномерно распределяя их между всеми участниками свертки, что снижает стоимость каждой отдельной транзакции. Процессинг транзакций в рамках сверток происходит вне сети Layer 1, но данные о транзакциях фиксируются на Layer 1. Такой подход позволяет сверткам наследовать уровень безопасности, присущий сети Ethereum. Есть два основных подхода к применению сверток: оптимистические свертки и свертки на основе нулевого знания. Отличие этих подходов заключается в способе хранения информации о транзакциях на Layer 1.

Оптимистические свертки: Оптимистические свертки работают по принципу «оптимизма», согласно которому все транзакции считаются корректными до момента возникновения подозрений в некорректности какой-либо из транзакций. Если такие подозрения возникают, происходит процесс проверки, который определяет, действительно ли было нарушение.

Свертки с нулевым знанием: В свертках с нулевым знанием применяются доказательства с нулевым знанием. Сначала транзакции обрабатываются вне цепи, после чего сжатая информация о них передается в основную сеть Ethereum. Это доказательство действительности транзакций и их соответствия нормам сети.

Исследование Layer 2

Layer 2 для Ethereum, хотя и обещает преимущества в виде повышенной эффективности и сниженных комиссий, несет в себе ряд потенциальных рисков, которые следует учитывать. Благодаря прямой связи с Ethereum, сети Layer 2 в теории обеспечивают такую же безопасность, как и Ethereum Layer 1. Однако многие из этих проектов все еще находятся в стадии развития и могут быть подвержены некоторым техническим неопределенностям и дополнительным предположениям о доверии.

Многие проекты Layer 2 только начинают свой путь после годов исследований и разработки, а значит, их технологии все еще молоды и могут быть подвержены определенным рискам. Кроме того, некоторые проекты могут предполагать дополнительные уровни доверия в процессе децентрализации своих сетей.

Поэтому всегда важно проводить собственное исследование, прежде чем вкладываться в проекты Layer 2, чтобы полностью понимать связанные с ними риски. Сайт L2BEAT может быть полезным ресурсом для тех, кто хочет углубиться в изучение технологий, рисков и доверительных предположений Layer 2, поскольку он предоставляет комплексную систему оценки рисков для каждого проекта.

При использовании сетей Layer 2 необходимо помнить, что управление адресом учетной записи EOA (счет, контролируемый единственным закрытым ключом) остается в ваших руках, как и в основной сети Ethereum. Однако, если вы используете контрактный счет, например, Safe или Argent, контроль над этим адресом на Layer 2 будет у вас только после переустановки контрактного счета на этот адрес в сети Layer 2. Важно помнить, что отправка средств на контрактный счет без контроля над соответствующим адресом может привести к потере этих средств.

Обобщенный Layer 2

Обобщенные решения Layer 2 представляют собой масштабируемые сети, которые работают по тем же принципам, что и Ethereum, но при этом значительно снижают затраты на транзакции. Все возможности, доступные на Ethereum (Layer 1), можно использовать и на Layer 2. Многие децентрализованные приложения уже переходят на Layer 2 или даже пропускают основную сеть Ethereum, чтобы развернуться непосредственно на Layer 2.

Рассмотрим несколько примеров обобщенных решений Layer 2:

1. Arbitrum One — Это решение, известное как Optimistic Rollup, создано для эффективного взаимодействия с Ethereum, но при этом стоимость транзакций заметно ниже, чем в основной сети Ethereum (L1). Однако, важно отметить, что возможность обжалования транзакций в Arbitrum доступна только пользователям из «белого списка», который пока еще не открыт для всех.
2. Optimism — Это быстрое, надежное и простое решение Optimistic Rollup, которое соответствует Ethereum Virtual Machine (EVM). Optimism масштабирует Ethereum, расширяя его преимущества через механизм ретроактивного финансирования общественных благ. На данный момент функции для обнаружения неисправностей в сети все еще разрабатываются.
3. Boba Network — Этот Optimistic Rollup был изначально создан на основе Optimism. Он предназначен для масштабирования Ethereum и направлен на снижение комиссий за газ, увеличение пропускной способности транзакций и расширение функциональности умных контрактов.

Layer 2 для конкретных приложений

Решения Layer 2, специфичные для определенных приложений, представляют собой проекты, целью которых является улучшение эффективности конкретных приложений через оптимизацию, что ведет к усовершенствованию производительности.

Примеры таких решений включают:

1. «Loopring»: Используя концепцию zkRollup, решение Layer 2 от Loopring предоставляет защиту, схожую с Ethereum Layer 1, и значительно увеличивает возможности масштабирования. В частности, его пропускная способность возрастает в тысячу раз, при этом стоимость транзакций уменьшается до 0,1% от стоимости на Layer 1.
2. «zkSync»: Это пользовательская платформа основанная на принципе zkRollup, разработанная командой Matter Labs. zkSync уже функционирует в основной сети Ethereum, обеспечивая масштабируемость. Среди поддерживаемых на платформе транзакций с токенами можно выделить оплату, обмен и minting NFT.
3. «ZKSpace»: Платформа ZKSpace состоит из трех основных компонентов: DEX Layer 2 на базе ZK-сверток под названием ZKSwap, платежный сервис ZKSquare и торговую площадку для NFT, известную как ZKSea.
4. «Aztec»: Сеть Aztec является первым в Ethereum приватным решением на основе zkRollup, которое позволяет децентрализованным приложениям использовать преимущества конфиденциальности и масштабируемости.

Вывод

Решения уровня 2 (Layer 2) представляют собой важную инновацию в сфере блокчейн, которая позволяет масштабировать децентрализованные приложения, уменьшая нагрузку на основной блокчейн Ethereum. Эти решения помогают увеличить пропускную способность транзакций, снизить их стоимость и улучшить общую производительность сети, сохраняя при этом ее безопасность и децентрализацию. Очень интересно, что же нам предложит «Layer 2»