Что такое Layer 2 и как он связан с популярной криптовалютой Ethereum. Практические выгоды использования этой технологии — читайте об этом в нашем обзоре.
О пользе Layer 2 простыми словами
Что представляет собой Layer 2, какую роль играет в криптоиндустрии и как их можно использовать.
Краткий ответ таков: Layer 2 представляет собой протокольное решение, действующее поверх базовой сети. Технология разработана для решения проблем масштабируемости при сохранении децентрализации и безопасности блокчейн-экосистем. В надстройках второго уровня транзакции совершаются с большей скоростью и меньшими затратами. Само название Layer 2 указывает, что данная сеть надстраивается поверх основного блокчейна. В роли Layer 1 может выступать Ethereum и другие экосистемы. Сайдчейны не следует относить ко второму уровню, потому что у них работают местные механизмы валидации.
И если блокчейн идёт на снижение масштабируемости, чтобы работать более децентрализованно и безопасно, то Layer 2 позволяет повышать пропускную способность финансовых операций на блокчейне и снизить комиссии.
Почему Layer 2 стал необходимым
Концепция технологии блокчейн была опубликована в 2008, и пока в сети первой криптовалюты было относительно мало узлов, транзакции выполнялись быстро. Проблемы начались позже, когда биткоин и другие криптовалюты стали вызывать коммерческий интерес. Растущая пользовательская аудитория с технической точки зрения способствует росту комиссий и снижению скорости выполнения операций в блокчейне.
Один из создателей криптовалюты Ethereum Виталик Бутерин в своё время сформулировал теорию масштабируемости блокчейна, согласно которой тот не способен к активной масштабируемости, оставаясь при этом остаточно безопасным и децентрализованным как генеральная сеть. Сегодня блокчейны способны отвечать двум из трёх вышеупомянутых критериев, но не всем из них одновременно.
Решение Layer 2 Ethereum — инновационный и очень перспективный подход. Его базой служит предположение, что масштабируемости вредит и ограничивает её чрезмерная многозадачная нагрузка. Это является следствием того, что современные блокчейн-сети способны на выполнение трёх базовых функций:
- Исполнение
- Доступность данных
- Консенсус
Исполнение — это когда в системе обрабатываются транзакции, её пропускная способность выражается в числе ежесекундных вычислительных операций. Доступность данных означают показатели того, насколько просто пользователю изучить условия и сведения об операциях, а также прочие сведения в конкретной сети. Консенсус подразумевает лёгкость координации узлов и валидаторов сети относительно проверки и выполнения транзакций. Layer 2 Ethereum предлагает достаточно результативные решения для взаимодействия с блокчейнами, в том числе ведущего альткоина ETH.
Разновидности Layer 2 для Ethereum
Не так давно экосистема эфира благополучно переключилась на механизм консенсуса PoS (Proof of Stake), что в значительной мере способствовало повышению уровня масштабируемости базового блокчейна. Тем не менее, технология Layer 2 для Ethereum по-прежнему актуальна. Решения Layer 2 Ethereum именуются роллапами. Они позволяют объединять несколько транзакций и обработать их вне цепочки на сетях второго и третьего уровня. После обработки данные транзакций публикуются на уровне 1. Сети Rollup могут быть общими и специализированными под конкретные приложения.
Layer 2 снижает нагрузку на первичную сеть. Это достигается с помощью различных механизмов, которые обеспечивают высокую скорость и безопасность транзакций. Решения второго уровня используют криптографические доказательства и периодические расчёты с блокчейном L1 для поддержания доверия и надёжности. Таким образом, они достигают масштабируемости, не жертвуя децентрализацией.
Каналы перечисления средств
Каналы состояния предоставляют возможность отправки транзакций через смарт-контракты, не полагаясь на валидаторов, гарантируя при этом, что средства дойдут до адресата и транзакция будет внесена в очередной блок.
Давайте рассмотрим один пример. Татьяна и Василий образуют канал для проведения платежей, блокируя совокупные средства в смарт-контракте, и согласуют (используя криптографические подписи), какая сумма будет доступна каждому из участников операции. В частности, когда оба блокируют токены на сумму, эквивалентную 5000 рублей (всего 10000 р.), следовательно, та и другой, вернее всего, не возражают, что каждый из них имеет право на 5000 р. в их общем канале платежа.
Сформировав такой канал, Татьяна и Василий имеют возможность проводить платежи за пределами цепочки, используя подписанные сообщения и не направляя транзакции в базовый блокчейн. Татьяна может отправлять средства Василию, и он волен делать то же самое — бесплатно и мгновенно. Происходящее в их двухстороннем канале платежей не будет обнародовано в базовом блокчейне до тех пор, пока оба участника операции не подтвердят закрытие временного соединения. И только тогда окончательные итоги сделки попадут в блокчейн для фиксации в его системе.
В итоге Василий и Татьяна оплачивают всего пару операций на цепочке — для открытия и закрытия канала платежей. И пока он функционирует, в нём можно проводить многие тысячи транзакций мгновенно и бесплатно непосредственно между парой подключённых юзеров.
Как работают криптовалютные роллапы?
Роллапы помогают заметно повысить пропускную способность, оптимизировать работу сети и снизить накладные расходы.
Как мы уже говорили, Rollup устраняют перегрузку на уровне 1, обрабатывая и проверяя транзакции вне цепочки на сетях уровня 2/3. Пользователи сетей Rollup имеют возможность платить комиссию за газ в своём собственном токене или в валюте L1.
Роллапы разделяют на две разновидности на основе методов доказательств и записи, транслируемых ими в Layer 1 данных.
- Оптимистичные роллапы (к ним относятся Optimism и Arbitrum) используют схему «доказательство ошибки», сравнивая результаты транзакции с изначально предполагаемыми.
- ZK-роллапы также обрабатывают транзакции вне цепочки на L2/L3. Они используют математические вычисления и предоставляют криптографические доказательства, которые отправляются на уровень 1 для обеспечения действительности транзакций. Это устраняет необходимость обработки транзакций узлами базовой цепочки. ZK-Rollups идеально подходят для проектов, требующих огромной масштабируемости, почти мгновенного расчёта транзакций, конфиденциальности и проверенной в боях безопасности, например, для игровых проектов Web3, платёжных решений, где частые и массовые транзакции происходят ежедневно.
Масштабируемость при использовании роллап-технологий реализуется нижеследующими способами:
- Роллапами пользуются для транзакционных операций за пределами блокчейна, от которого в этом случае требуется лишь ограниченная верификация, чтобы проверять активность сети и хранить первоначальные сведения об операциях.
- Роллапы помогают группировать транзакционную информацию перед подачей её в блокчейн, за счёт чего пользователю удаётся экономить средства.
- Чтобы подтвердить достоверность операции в блокчейне базового уровня, роллапам требуется не менее одного честного валидатора, что означает снижение запроса на их количество и рост требовательности к «железу», причём безопасность особо от этого не снижается.
Реализация офф-чейн
Базовая специфика роллапов состоит в их способности выполнения операций за пределами основной цепи. Следовательно, Layer 2 производит обработку операций (транзакции с партнёрами и смарт-контракты) от имени базового блокчейна. А если прибавить сюда пониженные запросы на число валидаторов и усиленные требования к аппаратному обеспечению, мы получаем более высокую пропускную способность при помощи Layer 2, чем у блокчейнов первого уровня.
Поясним вышесказанное элементарным языком: блокчейну в этом случае приходится работать меньше и фиксировать не так много данных об операциях, происходящих на втором уровне сети, поэтому транзакционные издержки заметно снижаются.
Почему Layer 2 безопасен?
Доказательство ошибок не вызывает особых затруднений. Layer 2 по умолчанию исходит из действительности каждой транзакции. Но в течение некоторого времени все фигуранты сети имеют право заявить о споре и предъявить смарт-контракту информацию, доказывающую ошибочность определённой операции и возможных изменений вследствие неё. В таком случае проводится повторная проверка, в результате которой исходное утверждение может быть отменено.
Именно такого рода схема практикуется в упомянутых выше оптимистичных роллапах. «Оптимизм» смарт-контракта базируется на первоначальном допущении действительности всех предлагаемых операций и предоставления доказательств обратного. Что касается zk-Rollups, то они обеспечивают предварительную верификацию действий. Именно поэтому специалисты отдают должное безопасности Layer 2.
Подводя итог
Итак, что такое Layer 2? Что больше всего нравится пользователям в этом инновационном решении? Во-первых, это решение ускоряет выполнение операций и способствует снижению комиссионных выплат за их выполнение. Кроме того, данная технология делает работу с блокчейном более безопасной и эффективно помогает решать вопросы масштабируемости. Появление множества свежих DeFi проектов и соответствующего ПО сегодня уже не представляется возможным без возможностей Layer 2.
Развитие блокчейн-технологии напрямую зависит от непрерывной эволюции решений уровня 2. Благодаря достижениям в криптографии и совместимости эти технологии готовы преодолеть текущие ограничения и открыть новые возможности для отрасли. В долгосрочной перспективе решения Layer 2 станут основой масштабируемого, безопасного и децентрализованного будущего блокчейна, приближая технологию к массовому внедрению.