Что такое уровни 2 и почему они важны?

Для начала нам нужно определить, что такое уровень 1: сеть уровня 1 — это базовый уровень или базовая инфраструктура блокчейна . Также известная как основная сеть или «основная сеть», она не только определяет Core правила экосистемы, но также может проверять и завершать транзакции, как видно на таких примерах, как Ethereum, Bitcoin и Solana.

Блокчейны уровня 1 часто начинаются с акцента на децентрализацию и безопасность — оба из которых являются Core принципами любой надежной сети и (за некоторыми исключениями) поддерживаются разнообразной глобальной сетью разработчиков и участников, таких как валидаторы.

См. также: Что такое Технологии блокчейн?

Из-за отсутствия какого-либо центрального органа или контроля эти платформы требуют, чтобы сама Технологии имела врожденный уровень безопасности для защиты пользователей от мошенничества и атак. И из-за такого приоритета в дизайне, не говоря уже об огромных ресурсах, необходимых для поддержания полнофункциональной экосистемы, им часто не хватает масштабируемости.

Хотя некоторые разработчики считают, что неспособность достичь состояния равновесия между безопасностью, децентрализацией и масштабируемостью является неумолимым недостатком Технологии (получившим название «Трилемма блокчейна» ), решения уровня 2, такие как объединение на Ethereum и сеть Lightning на Bitcoin , являются ONE решение, используемое для решения этих проблем.

Читать дальше:Как работает Технологии блокчейн?

Уровень 2 относится к набору автономных решений (отдельных блокчейнов), построенных поверх уровней 1, которые уменьшают узкие места при масштабировании и обработке данных. Подумайте об этом как о кухне ресторана: если бы каждый заказ должен был быть сделан одним человеком от начала до конца, прежде чем заказ был подтвержден и доставлен, это был бы очень медленный процесс, позволяющий выполнять только несколько заказов в час. Но уровни 2 подобны подготовительным станциям: есть станция для чистки и нарезки продуктов, станция для приготовления пищи, станция для сборки посуды — они способны сосредоточиться и выполнять каждую задачу гораздо эффективнее. Когда придет время, последний человек может сопоставить каждое собранное блюдо с заказом и подтвердить его перед отправкой конечному пункту назначения (покупателю).

Платежные платформы, такие как Visa, также используют аналогичную систему. Вместо отдельного управления тысячами ежедневных микротранзакций от такого поставщика, как Starbucks, которые заполнили бы сеть за считанные минуты, Visa группирует их в пакеты для регулярных расчетов в банковской системе. Затем банки хранят и сортируют транзакции через свой внутренний эквивалент расчетного уровня. В этом случае Visa будет уровнем 2, а более широкая сеть учреждений и правительств, которые KEEP учет транзакций и определяют правила финансовой индустрии, — уровнем 1.

Ethereum также использует аналогичный метод с помощью таких функций, как оптимистическое объединение и объединение с нулевым разглашением (ZK), которые разгружают бремя управления транзакциями из основной сети и тем самым обеспечивают большее включение транзакций и пропускную способность (более высокие транзакции в секунду). Все это обеспечивает более удобный и практичный пользовательский опыт. Примеры уровней 2 на Ethereum включают такие решения, как ARBITRUM , Optimism , Loopring и zkSync .

Читать дальше: Что такое Loopring?

Хотя децентрализация и безопасность являются принципами работы уровня 1, или основной сети, Ethereum, последовавшая за этим рыночная популярность на протяжении многих лет привела к тому, что сеть достигла своей текущей пропускной способности, составляющей чуть более 1,5 миллионов ежедневных транзакций . Кроме того, поскольку основная сеть может обрабатывать только около 15 транзакций в секунду , периоды высокой сетевой активности часто приводят к перегрузке данных. Это, в свою очередь, приводит к росту Gas (комиссий за транзакции) и замедлению производительности приложений, что в последний раз наблюдалось при продаже виртуальной земли Yuga Labs Otherside и во время бычьего рынка 2021 года.

Чтобы бороться с этими проблемами, уровень 2 расширяет Ethereum как отдельный блокчейн над сетью уровня 1. Как уже упоминалось, он взаимодействует и помогает разгрузить тяжелую нагрузку транзакций из основной сети посредством смарт-контрактов, которые интегрируются и извлекают выгоду из надежной децентрализованной модели безопасности Ethereum. По сути, уровень 1 отвечает за безопасность, доступность данных и децентрализацию, а уровень 2 отвечает за масштабирование, связанное с транзакциями.

По большей части блокчейны уровня 1 имеют:

Уровень 2 отличается тем, что предлагает:

Как уже упоминалось, большинство проблем масштабируемости связаны с децентрализацией. В отличие от традиционных банков, которые имеют закрытый и более эффективный метод регулирования платежей, транзакции и управление данными с помощью блокчейнов должны проходить ряд систематических шагов, таких как прием, проверка и распространение в сети (с тысячами участников), при этом сохраняя безопасность. и прозрачность.

Таким образом, такие сети, как Ethereum, должны иметь многоуровневую и масштабируемую структуру, которая может конкурировать (и в конечном итоге заменить) более оптимизированные, но ограниченные каналы таких систем, как Visa и Mastercard. Уровни 1 и 2 важны, поскольку они работают вместе, чтобы сделать сеть более быстрой и удобной для пользователя.

См. также: Узлы и клиенты Ethereum , полное руководство.

Протоколы уровня 2 обеспечивают вторую структуру, в которой транзакции могут выполняться отдельно от уровня 1. Это означает, что приличный объем работы, которая будет выполняться основной цепочкой, может быть перенесен на второй уровень. Приложения уровня 2 затем отправляют данные транзакций на уровень 1, где они сохраняются в реестре и истории блокчейна.

Как и в случае с любыми другими открытыми или закрытыми платформами, уровень 2 также различается по доступности. Некоторые из них могут использоваться различными приложениями, а другие удовлетворяют только прихоти конкретного проекта. Тем не менее, некоторые из ключевых компонентов, которые используют уровни 2, включают в себя накопительные пакеты и сайдчейны .

Объединение — это особое решение уровня 2, которое выполняет сотни транзакций за пределами уровня 1, объединяет их в единый фрагмент сжатых данных, а затем отправляет данные обратно в основную сеть, чтобы любой мог просмотреть и оспорить, если это будет сочтено подозрительным. Таким образом, накопительные пакеты не только используют безопасность Ethereum , но также могут снизить комиссию Gas в 10-100 раз.

Несмотря на то, что все сводные отчеты помогают при депозитах, снятии средств и проверке доказательств, существуют небольшие различия в том, как сводные данные, такие как сводные данные Optimism и ZK, отправляют данные обратно на уровень 1.

Оптимистичные накопительные пакеты располагаются параллельно основной цепочке Ethereum , выполняют все транзакции, а затем отправляют данные обратно на уровень 1. Пользователи заинтересованы в совершении транзакций на этих уровнях 2 из-за конкурентоспособно низких комиссий. Если есть подозрение на мошенническую транзакцию, ее можно оспорить и оценить с помощью доказательств мошенничества . В этом сценарии при объединении будут выполняться вычисления транзакции с использованием доступных данных о состоянии. По сравнению с накопительными пакетами ZK (поясняется ниже) это означает, что время выхода из накопительного пакета и вывода средств обратно на уровень 1 будет немного дольше. Однако «внутри» пользователей накопительного пакета по-прежнему будут получать быстрое подтверждение транзакции.

В целом, накопительные пакеты Optimistic являются виртуальными машинами Ethereum (EVM) и совместимы с надежностью, что означает, что все возможное на уровне 1 Ethereum может быть реплицировано на уровне 2.

Несколько примеров Optimistic накопительных пакетов включают ARBITRUM , Optimism и BOBA .

В отличие от оптимистических накопительных пакетов, накопительные пакеты ZK генерируют криптографические доказательства для проверки подлинности транзакций. Эти доказательства (размещенные на уровне 1) называются доказательствами достоверности или SNARK (краткий неинтерактивный аргумент знаний) или STARK (масштабируемый прозрачный аргумент знаний).

Объединения ZK более эффективны, поскольку они поддерживают состояние всех передач на уровне 2, которые обновляются исключительно посредством доказательств достоверности. Поскольку для объединения ZK T нужны все данные транзакций, проще проверять блоки и передавать эфир ( ETH ), основной токен блокчейна Ethereum , на уровень 1. Доказательство действительности (принятое контрактом объединения ZK) уже проверено. подлинность сделок. Тем не менее, они не имеют полной поддержки EVM и более интенсивно выполняют вычисления для приложений с небольшой активностью в цепочке.

Несколько примеров накопительных пакетов ZK включают DYDX , Loopring и zkSync .

Как видно из таких проектов, как XDai и Polygon PoS , сайдчейн — это независимый, EVM-совместимый блокчейн, который работает параллельно и взаимодействует с основной сетью через мосты . Поскольку они используют отдельный механизм консенсуса и не защищены уровнем 1, технически они не считаются уровнем 2. Однако цепочка работает так же, как Ethereum , поскольку моделирует EVM. Тем не менее, существует более высокий уровень рисков, связанных с операторами сайдчейнов, поскольку пользователи доверяют им средства, а не протоколу Ethereum (или соответствующему уровню 2).

Читать дальше: Что такое блокчейн-мосты и как они работают?

Валидии , такие как StarkWare , используют доказательства достоверности (аналогично сводным пакетам ZK), но T хранят данные на уровне 1. Несколько цепочек достоверности могут работать параллельно ONE с другом, каждая из которых способна обрабатывать примерно 10 000 транзакций в секунду. Однако, поскольку требуются более специализированные языки, поддержка общих смарт-контрактов ограничена.

И сайдчейны, и валидии — это блокчейны, которые работают параллельно с Ethereum и взаимодействуют с активами через мосты, подключающиеся к основной сети. Они не получают безопасности или данных от самого Ethereum и поэтому T считаются подходящим уровнем 2, как Optimistic или ZK. Это особенно актуально, учитывая потенциальные последствия для безопасности и доверия. Однако оба масштабируются аналогично уровню 2, предлагая более низкие комиссии за транзакции и высокую пропускную способность.

Различные каналы уровня 2 были созданы для предотвращения любой чрезмерной зависимости или потенциального коллапса отдельной части сети. Однако, поскольку мы рассмотрели основные уровни 2 (оптимистические свертки, свертки ZK и сайдчейны), экосистема постоянно меняется, и некоторые приложения в конечном итоге закрываются, например Plasma и State Channels.

В целом, поскольку уровни 2 гармонизируются и работают со всей экосистемой Ethereum , различные варианты, которые может создать каждый, предлагают более широкий и более сбалансированный набор возможностей для конечных пользователей. То, чего не хватает ONE блокчейну второго уровня, можно компенсировать преимуществами другого, и наоборот. Ниже приводится краткое описание наиболее часто используемых уровней 2:

Общий проект уровня 2 отражает производительность и функциональность основной сети Ethereum, но с более низкими комиссиями (Gas). Вот некоторые примеры:

Хотя новая система защиты от мошенничества все еще находится в стадии разработки , Optimism — это система, эквивалентная EVM, которая использует накопительные пакеты Optimistic для обеспечения быстрых, простых и безопасных транзакций.

Риск и анализ: Optimism

ARBITRUM — еще один оптимистичный пакет, который отражает динамику основной сети Ethereum , но с более низкими комиссиями за транзакции.

Риск и анализ: ARBITRUM

Изначально созданный на основе Optimism, BOBA представляет собой пакет Optimistic, целью которого является снижение комиссий, повышение пропускной способности транзакций и усиление возможностей смарт-контрактов.

Риск и анализ: https://l2beat.com/projects/bobanetwork/

Для сравнения, сети уровня 2, ориентированные на конкретные приложения, более специализированы и ориентированы на повышение производительности нишевого сектора рынка. Примеры включают в себя:

Loopring — это пакет ZK, целью которого является обеспечение той же безопасности, что и в основной сети Ethereum, но с большей масштабируемостью, например, пропускная способность увеличена в 1000 раз, а транзакционные издержки снижены до 0,1% от уровня 1.

zkSync, используемый такими платформами, как Binance, представляет собой накопительный пакет ZK от Matter Labs. Он уже работает в сети Ethereum и поддерживает платежи, обмен токенами и чеканку невзаимозаменяемых токенов (NFT).

Не каждый эксперимент или идея для слоя 2 работает. Вот несколько примеров проектов, которые были направлены на решение проблемы, но не прижились.

Как сказано в сообщении в блоге, опубликованном в январе 2020 года, исследовательская организация Ethereum Plasma Group объявила о прекращении деятельности в ее нынешнем виде и пожертвовала оставшиеся средства Gitcoin. Вместо этого было принято решение сосредоточиться на оптимистичных сводных данных.

Как видно из таких проектов, как Polygon , OMG Network и Gluon, плазменные цепи представляют собой отдельные блокчейны, привязанные к основной сети Ethereum . Они используют средства защиты от мошенничества, такие как накопительные пакеты Optimistic, для регулирования споров и управления безопасностью. Поскольку они представляют собой уменьшенные копии основной сети Ethereum , их также называют «дочерними цепочками». Деревья Меркеля позволяют создать бесконечный стек этих цепочек, которые могут помочь разгрузить большую пропускную способность данных из родительских цепочек, включая основную сеть. Однако плазма T для произвольных контрактов, а только для передач. И, следовательно, наряду с такими проблемами, как высокие затраты и трудности с выводом средств из цепочки плазменной системы, от нее отказались в пользу Оптимистических накопительных пакетов.

Каналы состояния — это пути, открытые между двумя пользователями, которые хотят общаться друг с другом посредством транзакций. Используя контракты с несколькими подписями (тип контракта, для исполнения которого требуются подписи нескольких сторон), они позволяют участникам свободно совершать транзакции вне цепочки и рассчитываться с основной сетью. Это обеспечивает высокую пропускную способность транзакций и минимизирует перегрузки и комиссии. Двумя основными типами каналов являются государственные каналы и каналы оплаты. Однако из-за жесткости требования к пользователям блокировать средства, а также отсутствия поддержки смарт-контрактов общего назначения и приложений DeFi в 2021 году от него также по большей части отказались. По данным Ethhub , в число команд, которые все еще работают над этим, входит CelerX Connext Network . Raiden Network также может быть NEAR или находится в разработке.

Из-за появления этих платформ второго уровня все еще существуют риски и разная степень ошибочных предположений о доверии по сравнению с транзакциями в основной сети. Также стоит отметить, что, несмотря на использование безопасности уровня 1, уровни 2 по-настоящему безопасны только в том случае, если на них включены доказательства мошенничества, чего (на момент написания этой статьи) у них нет.

Мосты блокчейна (которые люди могут использовать для передачи активов на уровень 2) также находятся на ранних стадиях разработки и несут высокую степень риска. Учитывая все это, перед взаимодействием с любым уровнем 2 рекомендуется провести тщательную комплексную проверку с помощью таких ресурсов, как L2BEAT. L2BEAT — это комплексная платформа для анализа рисков и анализа, предназначенная для обучения пользователей проектам, которые соответствуют их высоким стандартам и строгим определениям того, что значит быть слой 2.

Дополнительная литература: Дорожная карта Ethereum , ориентированная на накопительные пакеты, и неполное руководство по накопительным пакетам от Виталика Бутерина