Що таке Layer 2 і чому вони важливі?

Для початку нам потрібно визначити, що таке рівень 1: мережа рівня 1 є базовим рівнем або основною інфраструктурою блокчейну . Також відома як основна мережа або «мейннет», вона не лише визначає Core правила екосистеми, але також може перевіряти та завершувати транзакції, як це видно на прикладах Ethereum, Bitcoin і Solana.

Блокчейни рівня 1 часто починаються з наголосу на децентралізації та безпеці – обидва вони є Core принципами будь-якої надійної мережі та (за деякими винятками) підтримуються різноманітною глобальною мережею розробників та учасників, як-от валідатори.

Дивіться також: Що таке Технології блокчейн?

Через відсутність будь-яких центральних повноважень або нагляду, ці платформи вимагають, щоб сама Технології мала певний рівень безпеки, щоб захистити користувачів від шахрайства та атак. І через цей пріоритет у дизайні, не кажучи вже про величезні ресурси, які потрібні для підтримки повнофункціональної екосистеми, їм часто не вистачало масштабованості.

У той час як деякі розробники вважають, що нездатність досягти стану рівноваги між безпекою, децентралізацією та масштабованістю є невблаганною вадою Технології (названої трилемою блокчейну ), рішення рівня 2, такі як зведення на Ethereum , і блискавична мережа на Bitcoin є ONE рішення, яке використовується для вирішення цих проблем.

Читайте також:Як працює Технології блокчейн?

Рівень 2 відноситься до набору рішень поза ланцюгом (окремих блокчейнів), побудованих поверх шару 1, які зменшують вузькі місця з масштабуванням і даними. Подумайте про це як про кухню ресторану: якби кожне замовлення мала бути зроблена однією людиною від початку до кінця, перш ніж замовлення було підтверджено та доставлено, це був би дуже повільний процес, який міг би виконати лише кілька замовлень на годину. Але рівень 2 схожий на підготовчі станції – є станція для очищення та нарізання їжі, станція для приготування їжі, станція, яка збирає посуд, – яка здатна зосередитися та виконувати кожне завдання набагато ефективніше. Коли настане відповідний час, остаточна особа може підібрати кожну зібрану страву до замовлення та підтвердити його перед відправкою до кінцевого пункту призначення (клієнта).

Платіжні платформи, такі як Visa, також використовують подібну систему. Замість того, щоб окремо керувати тисячами щоденних мікротранзакцій від такого постачальника, як Starbucks, які забивали б мережу за лічені хвилини, Visa групує їх у пакети, які через регулярні проміжки часу здійснюються в банківській системі. Потім банки зберігають і сортують транзакції через свій внутрішній еквівалент шару розрахунків. У цьому випадку Visa буде рівнем 2, а ширша мережа установ і уряду, які KEEP облік транзакцій і визначають правила фінансової галузі, як рівень 1.

Ethereum також використовує подібний метод за допомогою таких функцій, як Optimistic і zero-knowledge rollups (ZK), які знімають тягар керування транзакціями з основної мережі та забезпечують більшу кількість транзакцій і пропускну здатність (більше транзакцій за секунду). Усе це забезпечує більш зручну та практичну роботу користувача. Приклади рівня 2 на Ethereum включають такі рішення, як ARBITRUM , Optimism , Loopring і zkSync .

Читайте також: Що таке Loopring?

У той час як децентралізація та безпека є modus operandi рівня 1, або основної мережі, Ethereum, подальша ринкова популярність протягом багатьох років призвела до того, що мережа досягла поточної потужності трохи більше ніж 1,5 мільйона щоденних транзакцій . Крім того, оскільки основна мережа може обробляти лише близько 15 транзакцій на секунду , періоди високої активності мережі часто призводять до перевантаження даних. Це, у свою чергу, спричиняє зростання Gas (комісії за транзакції) та сповільнює продуктивність програм, що нещодавно спостерігалося під час віртуального продажу землі Yuga Labs Otherside та під час «бичачого» ринку 2021 року.

Щоб усунути ці проблеми, рівень 2 розширює Ethereum як окремий блокчейн над мережею рівня 1. Як уже згадувалося, він спілкується та допомагає розвантажити важкий тягар транзакцій з основної мережі за допомогою смарт-контрактів, які інтегрують і отримують переваги від надійної децентралізованої моделі безпеки Ethereum. По суті, рівень 1 відповідає за безпеку, доступність даних і децентралізацію, тоді як рівень 2 відповідає за масштабування, пов’язане з транзакціями.

Здебільшого блокчейни рівня 1 мають:

Рівень 2 відрізняється тим, що пропонує:

Як згадувалося, більшість проблем масштабованості пов’язані з децентралізацією. На відміну від традиційних банків, які мають закритий і більш ефективний метод регулювання платежів, транзакції та управління даними за допомогою блокчейнів повинні пройти низку систематичних кроків, таких як прийняття, перевірка та розповсюдження в мережі (з тисячами учасників), зберігаючи безпеку і прозорість.

Таким чином, такі мережі, як Ethereum, повинні включати багаторівневу та масштабовану конструкцію, яка може конкурувати з (і, зрештою, замінити) більш оптимізовані, але обмежені канали систем, таких як Visa та Mastercard. Рівні 1 і 2 важливі, оскільки вони працюють разом, щоб зробити мережу швидшою та зручнішою для користувачів.

Дивіться також: вузли та клієнти Ethereum , повний посібник

Протоколи рівня 2 забезпечують другу структуру, де транзакції можуть відбуватися окремо від рівня 1. Це означає, що пристойний обсяг роботи, який буде виконуватися основним ланцюгом, може бути перенесений на другий рівень. Програми рівня 2 потім публікують дані транзакцій на рівень 1, де вони захищені в журналі та історії блокчейну.

Як і будь-які інші відкриті чи закриті платформи, рівень 2 також відрізняється доступністю. Деякі з них можуть використовуватися для цілого ряду додатків, а інші лише задовольняють примхи конкретного проекту. Тим не менш, кілька ключових компонентів, які використовують рівень 2, включають зведення та сайдчейни .

Зведення — це спеціальне рішення рівня 2, яке виконує сотні транзакцій за межами рівня 1, об’єднує їх у єдиний фрагмент стиснутих даних, а потім надсилає дані назад у основну мережу, щоб будь-хто міг їх переглянути та оскаржити, якщо вони вважаються підозрілими. Завдяки цьому зведені пакети не тільки використовують безпеку Ethereum , але й можуть зменшити плату Gas у 10-100 разів.

Незважаючи на те, що всі зведення допомагають із депозитами, зняттям коштів і перевіркою доказів, існують тонкі варіанти способу, як зведення, наприклад Optimism і ZK, повертають дані на рівень 1.

Оптимістичні зведення працюють паралельно з основним ланцюгом Ethereum , запускають усі транзакції, а потім відправляють дані назад на рівень 1. Користувачі заохочуються здійснювати транзакції на цьому рівні 2 завдяки конкурентно низьким комісіям. Якщо є підозра в шахрайській операції, її можна оскаржити та оцінити за допомогою доказів шахрайства . У цьому сценарії зведення запустить обчислення транзакції з використанням доступних даних стану. Порівняно зі зведеними ZK (пояснення нижче) це означає, що час для виходу з зведених і виведення коштів назад на рівень 1 буде трохи довшим. Однак «всередині» зведених користувачів усе одно отримають швидке підтвердження транзакції.

Загалом Optimistic зведені сумісні з віртуальною машиною Ethereum (EVM) і solidity, що означає, що все, що можливо на рівні 1 Ethereum, можна відтворити на рівні 2.

Кілька прикладів Optimistic rollups включають ARBITRUM , Optimism і BOBA .

На відміну від оптимістичних зведень, зведені ZK генерують криптографічні докази для підтвердження автентичності транзакцій. Ці докази (опубліковані на рівні 1) називаються доказами дійсності або SNARK (короткий неінтерактивний аргумент знань), або STARK (масштабований прозорий аргумент знань).

Зведення ZK є більш ефективними, оскільки вони зберігають стан усіх передач на рівні 2, які оновлюються виключно через підтвердження дійсності. Оскільки для зведення ZK T потрібні всі дані транзакцій, простіше перевіряти блоки та передавати ефір ( ETH ), основний токен блокчейну Ethereum , на рівень 1. Підтвердження дійсності (прийняте контрактом зведення ZK) уже підтверджено достовірність угод. Тим не менш, вони не мають повної підтримки EVM і більш інтенсивні для запуску обчислень для додатків з невеликою активністю в мережі.

Кілька прикладів зведення ZK включають DYDX , Loopring і zkSync .

Як видно з таких проектів, як XDai та Polygon PoS , сайдчейн — це незалежний, сумісний з EVM блокчейн, який працює паралельно та взаємодіє з основною мережею через мости . Оскільки вони використовують окремий механізм консенсусу та не захищені рівнем 1, вони технічно не вважаються рівнем 2. Однак ланцюжок працює так само, як Ethereum , оскільки він моделює EVM. Тим не менш, існує більший рівень ризику навколо операторів сайдчейну, оскільки користувачі довіряють їм кошти, а не протоколу Ethereum (або належному рівню 2).

Читайте також: Що таке Blockchain Bridges і як вони працюють?

Валідіуми , такі як StarkWare , використовують підтвердження дійсності (подібно до зведених ZK), але T зберігають дані на рівні 1. Кілька ланцюжків перевірки можуть працювати паралельно ONE з одним, і кожен з них здатний обробити приблизно 10 000 транзакцій на секунду. Однак, оскільки потрібні більш спеціалізовані мови, існує обмежена підтримка загальних смарт-контрактів.

І сайдчейни, і валідіуми — це блокчейни, які працюють паралельно з Ethereum і взаємодіють з активами через мости, які підключаються до основної мережі. Вони не отримують безпеку або дані від самого Ethereum і тому T вважаються належним рівнем 2, як Optimistic або ZK rollups. Особливо це стосується потенційних наслідків для безпеки та довіри. Однак обидва масштабуються подібно до рівня 2, пропонуючи нижчі комісії за транзакції та високу пропускну здатність.

Було створено різні канали рівня 2, щоб запобігти будь-якій надмірній залежності або потенційному збою однієї частини мережі. Однак, оскільки ми розглянули основний рівень 2 (оптимістичні зведення, зведення ZK і бічні ланцюги), екосистема постійно змінюється, і деякі програми в кінцевому підсумку залишаються залишеними, як-от Plasma та State Channels.

Загалом, оскільки рівень 2 гармонізує та працює з усією екосистемою Ethereum , різноманітні варіанти, які може створити будь-хто, пропонують більший, збалансованіший діапазон варіантів для кінцевих користувачів. Те, чого не вистачає ONE блокчейну рівня 2, можна збалансувати перевагами іншого, і навпаки. Нижче наведено підсумок найбільш часто використовуваних шарів 2:

Загальний проект рівня 2 відображає продуктивність і функціональність основної мережі Ethereum з нижчою оплатою (Gas). Деякі приклади:

Хоча нова система, захищена від шахрайства, все ще створюється , Optimism — це система, еквівалентна EVM, яка використовує Optimistic rollups, щоб зробити транзакції швидкими, простими та безпечними.

Ризик і аналіз: https://l2beat.com/projects/ Optimism/

ARBITRUM — це ще один оптимістичний пакет, який відображає динаміку основної мережі Ethereum , але з нижчими комісіями за транзакції.

Ризик і аналіз: ARBITRUM/

Спочатку розгалужена від Optimism, BOBA — це зведений пакет Optimistic, спрямований на зниження комісії, покращення пропускної здатності транзакцій і посилення потенціалу смарт-контрактів.

Ризик і аналіз: https://l2beat.com/projects/bobanetwork/

Для порівняння, мережі рівня 2 для конкретної програми є більш спеціалізованими та зосереджені на покращенні продуктивності ринкової ніші. Приклади:

Loopring — це зведений пакет ZK, який має на меті забезпечити таку саму безпеку, як і основна мережа Ethereum, із більшою масштабованістю, наприклад, пропускна здатність збільшена в 1000 разів і витрати на транзакції зменшені до 0,1% рівня 1.

Використовується такими платформами, як Binance, zkSync є зведеним пакетом ZK від Matter Labs. Він уже працює в основній мережі Ethereum і підтримує платежі, обмін токенами та карбування незамінних токенів (NFT).

Не кожен експеримент чи ідея для шару 2 працює. Ось кілька прикладів проектів, які мали на меті вирішити проблему, але не змогли зачепити.

Як зазначено в публікації в блозі , опублікованій у січні 2020 року, дослідницька організація Ethereum Plasma Group оголосила про припинення діяльності в її нинішньому вигляді та пожертвувала решту коштів Gitcoin. Натомість було прийнято рішення зосередитися на Optimistic rollups.

Як видно з таких проектів, як Polygon , OMG Network і Gluon, плазмові ланцюжки — це окремі блокчейни, прив’язані до основної мережі Ethereum . Вони використовують засоби захисту від шахрайства, такі як Optimistic rollups, щоб регулювати суперечки та керувати безпекою. Оскільки вони є меншими копіями основної мережі Ethereum , їх також називають «дочірніми ланцюжками». Дерева Меркеля забезпечують нескінченний стек цих ланцюжків, які можуть працювати, щоб допомогти розвантажити велику пропускну здатність даних з батьківських ланцюжків, включаючи основну мережу. Однак плазма T корисна для довільних контрактів, лише для переказів. Тому, разом із такими проблемами, як дорогі витрати та труднощі з виведенням коштів із плазмового ланцюжка, від нього відмовилися на користь Optimistic rollups.

Канали стану — це шляхи, відкриті між двома користувачами, які бажають спілкуватися один з одним за допомогою транзакцій. Використовуючи контракти з кількома підписами (тип контракту, для виконання якого потрібні підписи кількох сторін), вони дозволяють учасникам вільно здійснювати транзакції поза мережею та розраховуватися з основною мережею. Це забезпечує високу пропускну здатність транзакцій і мінімізує затори та комісії. Два основних типи каналів – державні та платіжні. Однак через жорсткість необхідності блокування коштів користувачами в поєднанні з відсутністю підтримки смарт-контрактів загального призначення та програм DeFi у 2021 році від нього також переважно відмовилися. Згідно з Ethhub , команди, які все ще працюють над цим, включають CelerX Connext Network . Raiden Network також може бути NEAR або у виробництві.

Через зародження цих платформ рівня 2 все ще існують ризики та різний ступінь хибних припущень щодо довіри порівняно з транзакціями в основній мережі. Варто також зазначити, що незважаючи на використання безпеки рівня 1, рівні 2 справді безпечні, лише якщо вони мають увімкнені докази шахрайства, чого (на момент написання цієї статті) вони не мають.

Блокчейн-мости (які люди можуть використовувати для передачі активів на рівень 2) також знаходяться на ранніх стадіях розробки та несуть високий ступінь ризику. Пам’ятаючи про все це, перед тим, як працювати з будь-яким рівнем 2, рекомендується провести ретельну перевірку ресурсів, таких як L2BEAT. L2BEAT — це комплексна платформа аналізу ризиків, спрямована на навчання користувачів проектам, які відповідають їхнім високим стандартам і суворим визначенням того, що означає бути шар 2.

Додаткова інформація: Дорожня карта Ethereum , орієнтована на зведення, і неповний посібник із зведення від Віталіка Бутеріна