Решают ли блокчейны первого уровня проблемы масштабируемости сети блокчейн?
Когда концепция технологии блокчейн была представлена миру в 2009 году с появлением Биткойна (BTC), основное внимание было уделено созданию децентрализованной и безопасной технологии распределенной базы данных, способной обеспечить прозрачность транзакций.
Это вызвало необходимость создания собственного токена для облегчения оплаты транзакций в сети, что привело к появлению таких популярных криптовалют, как BTC. Однако, поскольку экосистема блокчейн продолжала расти экспоненциальными темпами, это выявило фундаментальную проблему низкой скорости транзакций и недостаток масштабируемости, присущий таким блокчейнам первого уровня.
Блокчейн первого уровня, такой как Bitcoin и Ethereum, является базовым протоколом, который затем используется в сочетании со сторонними протоколами второго уровня, и также известен как блокчейн L1, mainnet или основная цепочка.
Основная проблема масштабируемости сети блокчейн связана, прежде всего, с механизмом консенсуса proof-of-work (PoW), принятым в блокчейнах первого уровня, который требует чрезмерного количества вычислительных ресурсов для создания каждого блока данных транзакций в сети.
Более того, объем транзакций, которые может обрабатывать блокчейн первого уровня, обратно пропорционален времени, необходимому для их завершения, что приводит к увеличению платы за транзакции или газ в таких сетях.
Поскольку такие блокчейны первого уровня обрабатывают и завершают транзакции на своем собственном блокчейне, любые изменения в базовом протоколе могут потенциально нарушить его функционирование и делают задачу изменения механизма консенсуса рискованным предложением.
Ethereum, еще один блокчейн первого уровня, планирует перейти от механизма консенсуса PoW к модели доказательства ставки (PoS), чтобы решить эту проблему масштабируемости. Хотя это снизит вычислительные требования и повысит энергоэффективность блокчейна, он все же полагается на решения масштабирования первого уровня, такие как шардинг, чтобы в конечном итоге масштабироваться до 100 000 транзакций в секунду.
Шардинг, более популярное из двух решений масштабирования первого уровня, предполагает разделение транзакций на небольшие наборы данных, а затем использование горизонтально разделенного алгоритма обработки для их параллельной обработки.
Однако, поскольку в модели консенсуса PoS полномочия по проверке предоставляются крупнейшим участникам, это приводит к централизации, которая требует решения, особенно для финансовых приложений.
Что такое блокчейн-сеть второго уровня и зачем она нужна?
Несомненно, несмотря на недостатки масштабируемости и скорости блокчейн первого уровня, их растущая популярность и последующая достаточная ликвидность привели к появлению блокчейн-решений второго уровня, таких как блокчейн Polygon на базе Ethereum или Lightning Network на базе Bitcoin.
Эти решения второго уровня, или блокчейн L2, позволяют обрабатывать тысячи малоценных транзакций после проверки на параллельных блокчейнах, а затем передавать записи в основной блокчейн, или mainnet, для обеспечения их неизменного учета.
Решения второго уровня, первоначально созданные как собирательный термин для описания определенного набора решений по масштабированию Ethereum, были предназначены для удовлетворения спроса, превышающего возможности блокчейна в 1+ млн. транзакций в день.
Сегодня эти вторичные блокчейны расширяют сферу использования, чтобы обеспечить более высокий уровень обслуживания конечных пользователей благодаря более высокой скорости транзакций в секунду, более низким тарифам на газ и уверенности в том, что все транзакции после их завершения необратимо записываются в основной сети.
Гарантируя, что основная сеть обрабатывает критические аспекты децентрализации, доступности данных и безопасности, решения L2 blockchain эффективно перекладывают бремя транзакций на свою параллельную сеть и в процессе де-конгрессируют основную сеть.
Это решает проблему масштабирования, с которой сталкиваются блокчейны первого уровня, такие как Bitcoin и Ethereum, и одновременно обеспечивает доступность надежных стандартов децентрализованной безопасности для широкого спектра децентрализованных приложений (DApps), которые сегодня становятся все более распространенными.
Роллапы Ethereum как решения для масштабирования второго уровня
Роллапы, названные так потому, что они “сворачивают” или упаковывают несколько транзакций в одну транзакцию в сети, являются решениями для масштабирования второго уровня, которые в конечном итоге наследуют безопасность, обеспечиваемую Ethereum. Они далее классифицируются на два типа в зависимости от того, как данные о конечной транзакции записываются в блокчейн первого уровня.
Первый – это оптимистичный роллап, который представляет собой блокчейн, расположенный параллельно основной цепи и избегающий вычислений, которые делают Ethereum дорогим. По сути, предполагая, что все размещенные транзакции являются действительными, они обеспечивают безопасность, поскольку могут проводить доказательства ошибок в случае подозрения на недействительную транзакцию.
Второй тип – это роллапы с нулевым знанием, или zk-роллапы, которые вместо этого используют доказательства достоверности для вычисления транзакций вне цепи и впоследствии сжимают сотни транзакций перед размещением криптографических доказательств достоверности в сети Ethereum.
Ключевое различие между этими двумя типами заключается в том, что проверка блока происходит намного быстрее в zero-knowledge Rollups, поскольку им требуется только доказательство достоверности, а не все данные о транзакциях, как в случае с Optimistic Rollups.
Zk-роллапы обеспечивают практически нулевые задержки при переводе криптовалютных средств из цепочки второго уровня в цепочку первого уровня и делают их более подходящими для использования в финансовых транзакциях, как это видно на примере популярной криптосети второго уровня Polygon.
С другой стороны, оптимистичные ролловеры обеспечивают более высокую степень безопасности и децентрализации, поскольку данные о транзакциях хранятся в блокчейне уровня-1, и больше подходят для приложений с минимальной активностью на цепи. Они также обладают полной совместимостью с Ethereum Virtual Machine (EVM) и Solidity, что позволяет делать на Optimistic Rollup все, что возможно на блокчейне Ethereum.
Демистификация других популярных типов решений для масштабирования L2
Сайдчейн – это отдельный блокчейн, который работает независимо со своими собственными механизмами консенсуса, но также работает параллельно с мэйннетом Ethereum с двусторонним мостом, соединяющим оба блокчейна.
Они предлагают разработчикам те же ощущения, что и мейннет Ethereum, и возможность относительно легко развернуть свои DApps на этих сайдчейнах. Однако, поскольку они используют отдельный механизм консенсуса, боковые сети технически не являются блокчейнами второго уровня, поскольку в их протокол встроена более низкая степень децентрализации.
Другим примером двунаправленного типа блокчейна является государственный канал, также , упоминаемый как платежный канал, в котором криптовалютные средства депонируются в смарт-контракт на блокчейне первого уровня, а подписанные билеты выпускаются на первом. Популярные примеры, доступные как в основной сети Bitcoin, так и в сети Ethereum, включают Lightning Network, которая позволяет пользователям совершать быстрые транзакции вне цепи и позже записывает окончательные данные обратно в основную сеть Bitcoin. Raiden Network – это еще один государственный канал, который работает с блокчейном Ethereum, а также позволяет пользователям запускать через них смарт-контракты.
Плазменные цепи привязаны к основной сети Ethereum и используют доказательства мошенничества, аналогичные оптимистическим роллам, для проверки действительности транзакций в случае возникновения спора. Они более предпочтительны в сценариях, где транзакции проводятся между произвольными пользователями на высоких скоростях с меньшей комиссией за газ.
Однако снятие средств с этих блокчейнов занимает несколько дней для обеспечения арбитражных исков и влечет за собой дополнительные капитальные затраты в случаях, когда требуется ликвидность для взаимозаменяемых активов.
Вложенные блокчейны снова похожи на плазменные цепочки, но включают в себя несколько взаимосвязанных вторичных цепочек, которые работают поверх блокчейна первого уровня. Формируя отношения “родитель-ребенок”, вложенные блокчейны распределяют работу между этими вторичными или дочерними цепочками и полагаются на базовый мейннет, чтобы установить параметры для общей сети.
Валидиумы до жути похожи на ролл-апы с нулевым знанием в том смысле, что они не подвержены кибератакам и не имеют задержек при выводе средств с этих блокчейнов. Тем не менее, они требуют больших вычислительных мощностей и не являются экономически эффективными для случаев использования с низкой пропускной способностью.
Блокчейн первого уровня против блокчейн второго уровня
Несмотря на то, что решения масштабирования первого уровня, такие как изменение протокола консенсуса и шардинг, пытаются сделать блокчейны, такие как Bitcoin и Ethereum, более масштабируемыми, они все еще находятся в стадии разработки, и в настоящее время множество проектов работают над тем, чтобы вывести на рынок удобные для пользователей решения.
Оба метода, однако, пытаются решить “трилемму масштабируемости”, термин, введенный основателем Ethereum Виталиком Бутериным, который указывает на нерешенную проблему в сетях, основанных на технологии распределенных книг, когда каждый узел, подтверждающий транзакции, не может одновременно обеспечить децентрализацию, безопасность и масштабируемость.
Хотя жюри еще не определилось, насколько успешными они могут быть, решения второго уровня уже обеспечивают скорость транзакций и комиссионные сборы, которые идеально подходят для масштабирования экосистемы блокчейн, чтобы раскрыть весь потенциал этой революционной технологии.
Многочисленные DApps уже используют эти решения для обеспечения ранее невозможного опыта в сфере игр, децентрализованных финансов (DeFi) и Metaverse, в дополнение к перестройке традиционных секторов, таких как финансы, корпоративное управление, аудит и многие другие.
Несмотря на преимущества, способ, которым эти блокчейны подтверждают транзакции, необходимо оценивать в зависимости от случая использования, а также тщательно анализировать возможность мошенничества со стороны валидаторов на блокчейне второго уровня. Тем не менее, новые решения для масштабирования второго уровня разрабатываются постоянно, и это пространство будет продолжать привлекать много внимания, похвалы и критики.
Будущее блокчейн L2
Поскольку технология блокчейн продолжает получать все большее распространение в реальном мире, акцент на масштабируемость, высокую скорость транзакций и низкую плату за газ будет стимулировать развитие как L1, так и L2 блокчейн. Поскольку блокчейны L1, такие как Ethereum, обещают внести важные обновления, такие как изменения в механизм консенсуса и внедрение таких методов, как шардинг, это окажет значительное влияние на блокчейны L2, которые связаны с ними.
Блокчейн L2 непреднамеренно сможет предложить еще более быстрое время транзакций и снизить затраты до невиданного ранее уровня. Эти преимущества в сочетании с распространением L2 блокчейн, несомненно, будут способствовать появлению новых приложений, особенно в сфере DeFi.
Более того, благодаря тому, что между различными платформами L2 блокчейн будет построено больше мостов, пользователи смогут воспользоваться преимуществами более высокой совместимости блокчейн и открыть новые возможности в таких областях, как торговля цифровыми активами.
Таким образом, решения по масштабированию L2 будут играть ключевую роль в продвижении многоцепочечного мира, и это возложит на разработчиков обязанность обеспечить устойчивый рост без каких-либо компромиссов в отношении принципов безопасности, децентрализации и масштабируемости, которыми славятся блокчейны.
Вся криптоиндустрия в целом должна будет объединить усилия, постоянно внедрять инновации и сотрудничать друг с другом, чтобы вывести на рынок L2 масштабируемые решения и DApps, которые помогут миру перейти к децентрализованной экономике.
