Blockchainy Layer 2

Úvod

Ideální stav každého blockchainu je být co nejvíc decentralizovaný, bezpečný a škálovatelný. Postavit blockchain, který zvládá všechny tři věci dobře, se zatím nikomu nepodařilo. Tahle výzva má svoje jméno: blockchainové trilema.

Bitcoin i Ethereum jsou docela decentralizované a bezpečné, ale špatně škálují, což je vidět na vysokých poplatcích a dlouhých frontách transakcí, když je síť vytížená. Průzkumníci se tomu mohou vyhnout technologiemi, které výrazně snižují náklady a zrychlují transakce. Souhrnně se jim říká škálovací řešení Layer 2 (L2).

Lightning Network je nejznámější škálovací řešení Bitcoinu a ke škálování plateb mezi stranami používá technologii, které se říká platební kanály. Ethereum si trilema ulevuje tím, že transakce přenechává různým řešením L2. Pomáhá jim levné dočasné úložiště blob, přidané na Mainnet v roce 2024 jako lehčí forma kdysi plánovaného shardingu.

Platební kanály

Na blockchainu Bitcoinu staví Lightning Network na obousměrných platebních kanálech, díky kterým si více stran může vyměňovat BTC bez transakcí na hlavním řetězci.

Tato architektura umožňuje dvěma uživatelům otevřít mezi sebou platební kanál. Každý kanál je striktně jen mezi dvěma stranami, platby se ale mohou směrovat sítí propojených kanálů až ke vzdálenějším uživatelům. Mezi otevřením a uzavřením kanálu si strany mohou prostředky přesouvat. Záznam v mikroúčetní knize každého účastníka se aktualizuje poté, co transakci podepíší oba uživatelé, což obvykle vyžaduje dostupné uzly obou stran. Kanál může kdykoli uzavřít kterákoli strana tím, že na blockchain odešle nejnovější verzi mikroúčetní knihy.

Platební kanály nepodporují pokročilé interakce s chytrým kontraktem, jen základní transakce mezi dvěma stranami.

Ověření znalostí 1

K transakcím přes Bitcoin Lightning Network musíš být online.

• [ ] Pravda

• [ ] Nepravda

Škálovací řešení Etherea

Vývojáři Etherea pracují na vlastních škálovacích řešeních skoro tak dlouho, jak dlouho tahle síť běží.

Většina komunity kolem Etherea tvrdí, že „škálovací řešení Etherea“ musí řešit nedostatky ve škálovatelnosti bez obětování bezpečnosti nebo decentralizace. Pro uživatele jsou nejdůležitější rychlejší transakce a levnější gas než na Ethereum Mainnetu. Aby řešení obstálo v konkurenci, je někdy ochotné dělat v trilematu větší ústupky než jiná.

Ethereum definují jeho chytré kontrakty, takže je důležité, aby je jeho škálovací řešení podporovala také. Rychlé a levné transakce jsou k ničemu, když se uživatelé z Layer 2 nedostanou ke svým oblíbeným dApps.

Ověření znalostí 2

Škálovací řešení Etherea:

• [ ] používají ke škálování sítě platební kanály.

• [ ] nezvládají interakce s chytrými kontrakty.

• [ ] mají zvýšit škálovatelnost bez oslabení dalších částí trilematu.

• [ ] zrychlují transakce za cenu dražšího gasu.

Propojení Layer 1 a Layer 2

Jak už víme z lekce Základy blockchainu, blockchainy jsou databáze zvané účetní knihy, které vedou kryptograficky zabezpečený chronologický seznam transakcí. L1 blockchainy i škálovací řešení L2 jsou samy o sobě blockchainy s vlastními databázemi adres a dat.

K přenosu informací mezi různými blockchainovými databázemi slouží infrastruktura zvaná mosty. Představ si třeba Ethereum Mainnet (nebo jakýkoli jiný L1 blockchain) jako jeden ostrov a jiný blockchain nebo tvoje oblíbené škálovací řešení jako druhý: kryptomost je obecný název pro dálnici, která tyhle dva digitální ostrovy propojuje.

Technologie je hodně složitá, ale z pohledu koncového uživatele je to jednoduché jako výběr cíle cesty.

Sidechainy

Sidechain je samostatný blockchain, který běží nezávisle na Ethereu, ale s Ethereum Mainnetem ho spojuje most. Když chceš přenést tokeny, zamkneš je v kontraktu mostu na Mainnetu a na sidechainu vznikne jejich ekvivalent. Důležité je, že tvoje prostředky tím NEZÍSKAJÍ bezpečnost Etherea: most i sidechain spoléhají na vlastní validátory sidechainu. Když je některý z nich prolomený (jako u hacku mostu Ronin za 625 milionů dolarů v roce 2022), zamčené prostředky jde ukrást.

Sidechainy pořád podléhají blockchainovému trilematu. Nižší poplatky za gas a rychlejší transakce plynou z menší, ale výkonnější sady validátorů, která mění část decentralizace a bezpečnosti za škálovatelnost.

Sidechainy jako Polygon PoS pravidelně zveřejňují na Ethereu snímky stavu („checkpointy“). Ty dávají jejich historii jistou formu finality a umožňují při odchodu přes most doložit zůstatky, prostředky na sidechainu tím ale nejsou stejně bezpečné jako na Mainnetu.

Ověření znalostí 3

Sidechainy:

• [ ] zamykají přemostěné tokeny v kontraktu na Mainnetu.

• [ ] mají levnější poplatky za gas než Mainnet.

• [ ] nesou větší riziko centralizace než Mainnet.

• [ ] Vše výše uvedené.

Rollupy

Protokoly Layer 2, které používají technologii rollup, drží blíž úrovni bezpečnosti Ethereum Mainnetu.

Stejně jako sidechainy umožňují rollupy provádět onchain transakce mimo Ethereum Mainnet. Tyto transakce se pak „srolují“ do jedné dávky a data dávky se na Ethereum zapíšou v levných dočasných datových balíčcích zvaných bloby, které přinesl upgrade Dencun v březnu 2024. Bloby jsou hlavní důvod, proč běžné poplatky na L2 klesly na pár centů nebo méně.

Aby rollup prokázal, že je dost bezpečný na zpracování transakcí za Mainnet, musí dodat „přesvědčivý důkaz“, že transakce v každé odeslané dávce jsou bezpečné a platné. Tento důkaz je součástí rollupu a ověřuje ho kontrakt mostu na Ethereum Mainnetu.

Takový důkaz dnes umí dodat dvě metody rollupů: optimistické rollupy a ZK rollupy. Pojďme se na oba postupy podívat blíž.

Optimistické rollupy

Protokoly L2 jako Optimism, Base a Arbitrum používají jako architekturu svého škálovacího řešení optimistické rollupy. Jmenují se tak proto, že informace v dávce rollupu se považují za platné, dokud se neprokáže opak: dělá se optimistický předpoklad.

Aby se tenhle postup nedal zneužít, obvykle platí několikadenní zpoždění, když uživatel požádá o přesun prostředků z L2 zpět na Mainnet. Během té doby mohou validátoři mostu zveřejnit důkaz o podvodu a výběr zrušit. Tenhle mechanismus se podobá zúčtovacím procesům v bankovnictví, jen je decentralizovaný.

Poznámka: mosty třetích stran, jako Across a Relay, pomáhají přesunout prostředky během minut místo dnů. Tyto rychlé mosty ti peníze půjčí z vlastního poolu, takže bereš na sebe riziko jejich chytrých kontraktů a poskytovatelů prostředků, tedy vrstvu důvěry navíc oproti vlastnímu mostu rollupu.

Ověření znalostí 4

U optimistických rollupů se transakce považují za platné, dokud se neprokáže opak.

• [ ] Pravda

• [ ] Nepravda

ZK rollupy

ZK rollupy jsou typ rollupu, který staví na technologii zero-knowledge. Na rozdíl od optimistických rollupů potvrzují legitimitu dávky transakcí, aniž by spoléhaly na to, že někdo bude hledat důkazy podvodu. Místo toho posílají matematický důkaz, důkaz platnosti, díky kterému Ethereum ověří celou dávku bez opakování práce.

Hlavní výhodou ZK rollupů je doba vypořádání, jinak taky finalita transakce. Místo několikadenní lhůty na námitky se uživatelé ke svým prostředkům na Mainnetu obvykle dostanou během pár hodin, jakmile dorazí další důkaz platnosti. Navzdory názvu se tu technologie zero-knowledge nepoužívá kvůli soukromí: transakce na velkých ZK rollupech jsou stejně veřejné jako na Ethereum Mainnetu.

Technologii ZK rollupů používá několik velkých protokolů, včetně ZKsync, Starknet a Linea. Vývoj je pořád na začátku, ale potenciál je velký.

Ověření znalostí 5

Ve srovnání s optimistickými rollupy ZK rollupy:

• [ ] drží transakce uživatelů na Mainnetu v soukromí.

• [ ] používají důkazy platnosti a obejdou se bez několikadenní lhůty.

• [ ] spoléhají na hlídače, kteří ve lhůtě podávají důkazy o podvodu.

Kompatibilita dApps napříč řetězci

Při srovnání optimistických rollupů a ZK rollupů uživatele nejvíc zajímá doba výběru. Protože ale zpoždění výběrů umí vyřešit mosty třetích stran, nemělo by to být hlavní kritérium při výběru škálovacího řešení.

Řada optimistických rollupů je „EVM ekvivalentních“, což znamená, že L2 nativně podporuje jakoukoli dApp, která běží na Ethereum Virtual Machine (EVM). Ekvivalence s EVM umožňuje nasadit jakýkoli chytrý kontrakt dřív nasazený na Mainnetu, takže uživatelé L2 mají přístup ke svým oblíbeným dApps.

Sidechainy jako Polygon PoS také běží nativně na EVM a většina moderních ZK rollupů (třeba ZKsync, Linea a Scroll) je EVM ekvivalentní nebo velmi blízko. Tvoje oblíbené aplikace na Ethereu jsou tak dostupné napříč většinou ekosystému L2.

Ověření znalostí 6

Škálovací řešení ekvivalentní s EVM umí snadno znovu použít chytré kontrakty nasazené na Mainnetu.

• [ ] Pravda

• [ ] Nepravda

Shrnutí lekce

L1 blockchainy jako Bitcoin a Ethereum dnes omezuje blockchainové trilema. Platební kanály v síti Bitcoinu nebo sidechainy a rollupy na Ethereu pomáhají těmto sítím škálovat a trilema zmírňovat.

Mosty propojují L1 blockchainy se sidechainy a rollupy a způsob, jakým kontrakt mostu funguje, ovlivňuje vlastnosti připojené sítě.

Prostředky na sidechainu nedědí bezpečnost Etherea: přemostěné tokeny jsou zamčené v kontraktu na Mainnetu, ale jejich bezpečí závisí na validátorech a kontraktu mostu daného sidechainu. Tyto řetězce mají malou, ale výkonnou sadu validátorů, díky které zrychlují transakce a snižují poplatky za gas, a to za cenu decentralizace a bezpečnosti.

Rollupy si stejně jako sidechainy ověřují a zpracovávají vlastní transakce, jejich kontrakt mostu ale vyžaduje „přesvědčivý důkaz“ platnosti transakcí, než jsou data uznána za platná. Díky tomu drží úroveň bezpečnosti a decentralizace v souladu s hodnotami Etherea. Takový důkaz jde dodat dvěma způsoby: optimistickými rollupy a ZK rollupy. Optimistické rollupy drží několikadenní zpoždění, než své dávky vypořádají na Mainnetu, a během té doby validátoři mostu odhalují a hlásí podvody. ZK rollupy dávají matematickou jistotu o legitimitě transakcí díky technologii zero-knowledge.

Dnes nabízejí optimistické i moderní ZK rollupy vysokou kompatibilitu chytrých kontraktů s Ethereum Mainnetem, takže dApps z Mainnetu jdou snadno nasadit i na jejich sítích. Mnozí věří, že ZK rollupy budou škálovacím řešením budoucnosti díky rychlé finalitě a silným zárukám platnosti.

Začni svoji cestu na Layer 2 se sítí Optimism nebo Base 🙂

Optimism a Base jsou optimistické rollupy ekvivalentní s EVM a pro Průzkumníky jsou skvělým začátkem mezi L2. Používání dApps na obou sítích působí podobně jako na L1, jen levněji a rychleji, a obě používají na gas ETH. Tvoje nadcházející výprava je prvním krokem cesty na síti Optimism nebo Base!

Oba ekosystémy hluboce ovlivňují hodnoty Etherea. Optimism je známý financováním veřejných statků, které přinášejí ekosystému hodnotu, jako je bezplatné vzdělávání od Bankless Academy.

Optimism a Base nejsou jen platformy postavené na optimistických rollupech: ukazují, jak mohou blockchainy řešit reálné problémy a otevírat nové způsoby, jak spolu obchodovat a koordinovat se. A díky tomu můžeme být všichni optimističtí. 🙂