Блокчейни Layer 2

Вступ

Кожен блокчейн прагне бути якомога децентралізованішим, безпечнішим і масштабованішим. Побудувати мережу, яка добре дає раду всім трьом завданням, поки що нікому не вдалося. Цей виклик має назву: блокчейн-трилема.

Bitcoin та Ethereum доволі децентралізовані й безпечні, але погано масштабуються: це видно з високих комісій і довгих черг транзакцій, коли мережа завантажена. Щоб обійти це, Дослідники можуть користуватися технологіями, які різко знижують вартість транзакцій і пришвидшують їх. Разом їх називають рішеннями масштабування Layer 2 (L2).

Lightning Network це найвідоміше рішення масштабування Bitcoin: воно спирається на технологію платіжних каналів. Ethereum послаблює трилему, віддаючи транзакції різним рішенням L2, які підтримує дешеве тимчасове сховище блобів, додане до Mainnet у 2024 році (легка форма колись запланованого «шардингу»).

Платіжні канали

У блокчейні Bitcoin мережа Lightning спирається на двоспрямовані платіжні канали, які дають змогу учасникам обмінюватися BTC без транзакцій в основному ланцюгу.

Двоє користувачів відкривають канал між собою. Канал завжди лише на двох, але платежі можна маршрутизувати через мережу з'єднаних каналів, щоб дістатися до дальших користувачів. Між відкриттям і закриттям сторони вільно переміщують кошти між собою. Запис у мікрореєстрі кожного учасника оновлюється після того, як обидва підпишуть транзакцію, а для цього вузли обох сторін зазвичай мають бути доступні. Будь-яка сторона може закрити канал будь-коли, опублікувавши в блокчейні найновішу версію мікрореєстру.

Платіжні канали не підтримують складних взаємодій зі смартконтрактами, лише базові однорангові перекази.

Перевірка знань 1

Щоб робити транзакції в Bitcoin Lightning Network, ти маєш бути онлайн.

• [ ] Правда

• [ ] Неправда

Рішення масштабування Ethereum

Розробники Ethereum працюють над власними рішеннями масштабування майже стільки, скільки живе сама мережа.

Більшість спільноти вважає, що «рішення масштабування Ethereum» має усувати брак масштабованості без шкоди для безпеки чи децентралізації. Для користувачів найважливіше практичне: швидші транзакції і дешевший газ, ніж у Mainnet Ethereum. Щоб конкурувати, одні рішення йдуть на більші поступки в трилемі, ніж інші.

Ethereum визначають його смартконтракти, тому рішення масштабування мають успадкувати і цю здатність. Немає сенсу в швидких і дешевих транзакціях, якщо з Layer 2 не дістатися до улюблених dApps.

Перевірка знань 2

Рішення масштабування Ethereum:

• [ ] масштабують мережу через платіжні канали.

• [ ] не підтримують взаємодій зі смартконтрактами.

• [ ] мають підвищити масштабованість, не послабивши решту трилеми.

• [ ] пришвидшують транзакції ціною дорожчого газу.

Мости між Layer 1 і Layer 2

Як ми дізналися в уроці Основи блокчейну, блокчейни це бази даних, які називають реєстрами: вони зберігають криптографічно захищений хронологічний список транзакцій. Блокчейни L1 і рішення масштабування L2 це самостійні блокчейни, кожен зі своєю базою адрес і даних.

Щоб переносити інформацію між базами даних різних блокчейнів, використовують інфраструктуру під назвою мости. Уяви Mainnet Ethereum (чи будь-який інший блокчейн L1) як один острів, а інший блокчейн або твоє улюблене рішення масштабування як другий: криптоміст це загальна назва швидкісної траси, що з'єднує ці два цифрові острови.

Технологія дуже складна, але для кінцевого користувача все зводиться до вибору пункту призначення.

Сайдчейни

Сайдчейн це окремий блокчейн, який працює незалежно від Ethereum, але з'єднаний з Mainnet мостом. Щоб перенести токени, ти блокуєш їх у контракті моста в Mainnet, а в сайдчейні випускають еквівалентні токени. Важливо: це НЕ дає твоїм коштам безпеки Ethereum. Міст і сайдчейн покладаються на власних валідаторів сайдчейну. Якщо когось із них зламають (як міст Ronin у 2022 році, збитки 625 млн доларів), заблоковані кошти можуть вкрасти.

Сайдчейни теж підпорядковані трилемі. Дешевший газ і швидші транзакції беруться з меншого, але потужнішого набору валідаторів: частину децентралізації та безпеки обміняно на масштабованість.

Сайдчейни на кшталт Polygon PoS регулярно публікують знімки стану («чекпоїнти») в Ethereum. Це надає їхній історії певної фінальності й дає змогу підтвердити баланс на виході через міст, але не робить кошти такими ж захищеними, як у Mainnet.

Перевірка знань 3

Сайдчейни:

• [ ] блокують перенесені токени в контракті на Mainnet.

• [ ] мають дешевші комісії за газ, ніж Mainnet.

• [ ] мають більші ризики централізації, ніж Mainnet.

• [ ] Усе перелічене.

Ролапи

Протоколи Layer 2 на технології ролапів тримаються ближче до рівня безпеки Mainnet Ethereum.

Як і сайдчейни, ролапи виконують транзакції поза Mainnet. Потім ці транзакції «згортають» в один пакет, а дані пакета публікують в Ethereum у дешевих тимчасових контейнерах під назвою блоби, що з'явилися в оновленні Dencun у березні 2024 року. Саме блоби головна причина, чому типові комісії L2 впали до кількох центів і менше.

Щоб довести, що ролап досить безпечний для обробки транзакцій від імені Mainnet, він має надати «переконливий доказ» того, що транзакції в кожному пакеті безпечні й дійсні. Цей доказ входить до складу ролапу, і його перевіряє контракт моста в Mainnet Ethereum.

Сьогодні є два способи надати такий доказ: оптимістичні ролапи та ZK-ролапи. Розгляньмо обидва ближче.

Оптимістичні ролапи

Протоколи L2 на кшталт Optimism, Base та Arbitrum використовують оптимістичні ролапи як архітектуру масштабування. Назва походить від того, що дані в пакеті вважають дійсними, поки не доведено протилежне: робиться оптимістичне припущення.

Щоб цим не зловживали, після запиту на виведення коштів з L2 назад у Mainnet зазвичай діє затримка на кілька днів. За цей час валідатори моста можуть опублікувати доказ шахрайства і скасувати виведення. Механізм схожий на банківський кліринг, але децентралізований.

Зверни увагу: сторонні сервіси мостів, як-от Across і Relay, переносять кошти за хвилини, а не за дні. Такі швидкі мости позичають тобі гроші зі свого фонду, тож ти береш ризик їхніх смартконтрактів і постачальників коштів: це додатковий рівень довіри порівняно з власним мостом ролапу.

Перевірка знань 4

В оптимістичних ролапах транзакції вважають дійсними, поки не доведено протилежне.

• [ ] Правда

• [ ] Неправда

ZK-ролапи

ZK-ролапи це різновид ролапів на технології нульового розголошення. На відміну від оптимістичних ролапів, вони підтверджують законність пакета транзакцій, не покладаючись на те, що хтось шукатиме ознаки шахрайства. Натомість вони подають математичний доказ дійсності, який дає Ethereum перевірити цілий пакет, не повторюючи роботу.

Головна перевага це час розрахунку, або фінальність транзакції. Замість багатоденного періоду оскарження ZK-ролапи дають доступ до коштів у Mainnet зазвичай за кілька годин, щойно подано наступний доказ дійсності. Попри назву, технологія нульового розголошення тут не про приватність: транзакції у великих ZK-ролапах такі ж публічні, як у Mainnet.

На цій технології будують свої рішення масштабування ZKsync, Starknet і Linea. Розробка ще на ранньому етапі, але потенціал великий.

Перевірка знань 5

Порівняно з оптимістичними ролапами, ZK-ролапи:

• [ ] роблять транзакції в Mainnet приватними.

• [ ] використовують докази дійсності без багатоденного оскарження.

• [ ] залежать від спостерігачів, які подають докази шахрайства.

Сумісність dApps між ланцюгами

Порівнюючи оптимістичні ролапи та ZK-ролапи, більшість користувачів дивиться на час виведення коштів. Але цю затримку знімають сторонні мости, тож вона не має бути головним аргументом у виборі рішення масштабування.

Багато оптимістичних ролапів «еквівалентні EVM»: L2 нативно підтримує будь-який dApp, що працює у віртуальній машині Ethereum (EVM). Така еквівалентність дає змогу розгорнути будь-який смартконтракт, який уже працював у Mainnet, і користувачі L2 отримують доступ до улюблених dApps.

Сайдчейни на кшталт Polygon PoS теж нативно запускають EVM, а більшість сучасних ZK-ролапів (ZKsync, Linea, Scroll) еквівалентні EVM або майже. Тому твої улюблені dApps Ethereum доступні майже в усій екосистемі L2.

Перевірка знань 6

Рішення масштабування, еквівалентні EVM, можуть легко перевикористати смартконтракти, розгорнуті в Mainnet.

• [ ] Правда

• [ ] Неправда

Підсумок уроку

Блокчейни L1, як Bitcoin та Ethereum, зараз обмежені блокчейн-трилемою. Платіжні канали в мережі Bitcoin, а також сайдчейни й ролапи в Ethereum, допомагають цим мережам масштабуватися і послаблюють трилему.

Мости з'єднують блокчейни L1 із сайдчейнами та ролапами, і від того, як працює контракт моста, залежать властивості під'єднаної мережі.

Кошти в сайдчейні не успадковують безпеки Ethereum: перенесені токени заблоковані в контракті на Mainnet, але їхня збереженість залежить від валідаторів самого сайдчейну та його контракту моста. Такі мережі мають малий, але потужний набір валідаторів, що дає їм швидші транзакції й нижчі комісії за газ ціною децентралізації та безпеки.

Ролапи, як і сайдчейни, самі перевіряють і обробляють свої транзакції, але контракт моста вимагає від них «переконливого доказу» дійсності транзакцій, перш ніж дані визнають чинними. Це дає їм тримати рівень безпеки та децентралізації, суголосний із цінностями Ethereum. Доказ надають двома способами. Оптимістичні ролапи витримують багатоденну затримку перед розрахунком у Mainnet, і за цей час валідатори моста виявляють і повідомляють про шахрайство. ZK-ролапи дають математичну гарантію законності завдяки технології нульового розголошення.

Сьогодні і оптимістичні, і сучасні ZK-ролапи дуже добре сумісні зі смартконтрактами Mainnet Ethereum, тож dApps з Mainnet легко розгортаються в їхніх мережах. Багато хто вважає, що майбутнє за ZK-ролапами завдяки швидкій фінальності та надійним гарантіям дійсності.

Почни свою подорож Layer 2 з Optimism або Base 🙂

Optimism і Base це еквівалентні EVM оптимістичні ролапи, чудовий старт для Дослідників. Користуватися dApps на будь-якому з них відчувається як на L1, тільки дешевше і швидше, а газ в обох платиться в ETH. Твій наступний квест це перший крок подорожі на Optimism або Base!

Обидві екосистеми глибоко просякнуті цінностями Ethereum, а Optimism відомий фінансуванням суспільних благ, які додають вартості екосистемі, як-от безкоштовна освіта від Bankless Academy.

Optimism і Base не просто платформи на оптимістичних ролапах: вони показують, як блокчейни розв'язують реальні задачі й відкривають нові способи проводити транзакції та діяти спільно. І це привід для оптимізму. 🙂