Řešení druhé vrstvy (Layer 2) pro blockchain: Rychlejší a levnější kryptoměnové transakce

Původní vize blockchainové technologie zahrnovala decentralizované, bezpečné a efektivní transakce. Jak však blockchainové sítě jako Bitcoin a Ethereum rostly na popularitě, čelily značným problémům se škálovatelností. Vysoké transakční poplatky a pomalé doby potvrzení bránily jejich širokému přijetí, zejména pro každodenní mikrotransakce a decentralizované aplikace (dApps). Právě zde vstupují do hry řešení druhé vrstvy (Layer 2), která nabízejí slibnou cestu k řešení těchto omezení a odemknutí plného potenciálu blockchainové technologie pro globální publikum.

Porozumění Layer 1 vs. Layer 2

Pro pochopení řešení druhé vrstvy je klíčové odlišit je od blockchainů první vrstvy (Layer 1, L1).

Layer 1 (L1): Toto je samotný základní blockchain, jako je Bitcoin, Ethereum nebo Solana. Řešení L1 se snaží zlepšit škálovatelnost úpravou základního protokolu blockchainu. Příklady zahrnují zvětšení velikosti bloku (jako u Bitcoin Cash) nebo implementaci shardingu (Ethereum 2.0). Změny na L1 však mohou být složité, časově náročné a mohou potenciálně přinést nové zranitelnosti.
Layer 2 (L2): Jedná se o protokoly postavené nad základním blockchainem (L1). Zpracovávají transakce mimo řetězec (off-chain), čímž snižují zátěž hlavního řetězce a umožňují rychlejší a levnější transakce. Řešení L2 nakonec vypořádávají transakce na řetězci L1, aby zdědila jeho bezpečnost a decentralizaci.

Představte si L1 jako hlavní dálnici a L2 jako místní rychlostní pruhy. Rychlostní pruhy (L2) zpracovávají část provozu, čímž ulevují přetížení na hlavní dálnici (L1), ale stále se k ní připojují pro konečné ověření.

Proč jsou řešení druhé vrstvy nezbytná

Řešení druhé vrstvy řeší několik kritických omezení blockchainů první vrstvy:

Škálovatelnost: Řešení L2 mohou výrazně zvýšit počet transakcí zpracovaných za sekundu (TPS) ve srovnání se základní vrstvou.
Transakční poplatky: Zpracováním transakcí mimo řetězec řešení L2 dramaticky snižují transakční poplatky, čímž zpřístupňují blockchainovou technologii pro širší škálu aplikací.
Rychlost transakcí: Řešení L2 nabízejí mnohem rychlejší časy potvrzení transakcí ve srovnání s L1, což zlepšuje uživatelský zážitek.
Flexibilita pro vývojáře: Některá řešení L2 poskytují vývojářům větší flexibilitu pro vytváření a nasazování dApps s přizpůsobenými funkcemi.

Typy řešení druhé vrstvy

V současné době se vyvíjí a nasazuje několik řešení druhé vrstvy, z nichž každé má své silné a slabé stránky. Zde jsou některé z nejvýznamnějších přístupů:

1. Platební kanály

Platební kanály jsou přímým obousměrným komunikačním kanálem mezi dvěma stranami, který jim umožňuje provádět více transakcí mimo řetězec bez nutnosti vysílat každou transakci na hlavní řetězec. Na L1 blockchainu se zaznamenává pouze otevření a uzavření kanálu.

Příklad: Lightning Network na Bitcoinu je prominentním příkladem sítě platebních kanálů. Umožňuje uživatelům provádět téměř okamžité a nízkonákladové platby Bitcoinem vytvářením kanálů s ostatními uživateli nebo směrováním plateb přes stávající kanály.

Výhody:

Velmi rychlé a nízkonákladové transakce.
Vhodné pro časté, malé platby mezi známými stranami.

Výzvy:

Vyžaduje, aby uživatelé uzamkli prostředky v kanálu.
Směrování plateb přes více kanálů může být složité.
Není ideální pro komplexní chytré kontrakty.

2. Sidechainy

Sidechainy jsou nezávislé blockchainy, které běží paralelně s hlavním řetězcem a jsou s ním spojeny prostřednictvím obousměrného pegu. Mají vlastní konsenzuální mechanismy a parametry bloků a mohou zpracovat vyšší propustnost transakcí než hlavní řetězec.

Příklad: Polygon (dříve Matic Network) je populární sidechain pro Ethereum. Poskytuje škálovatelnou a nákladově efektivní platformu pro dApps zpracováním transakcí na vlastním řetězci a jejich pravidelným ukotvováním zpět do mainnetu Etherea.

Výhody:

Zvýšená propustnost transakcí.
Přizpůsobitelné konsenzuální mechanismy.
Potenciál pro nové funkce a funkcionality.

Výzvy:

Bezpečnost závisí na konsenzuálním mechanismu sidechainu, který může být méně bezpečný než hlavní řetězec.
Vyžaduje mosty pro převod aktiv mezi hlavním řetězcem a sidechainem, což může představovat bezpečnostní rizika.

3. Rollupy

Rollupy agregují více transakcí do jediné transakce a odesílají ji na hlavní řetězec. Tím se snižuje zátěž hlavního řetězce a umožňuje vyšší propustnost a nižší poplatky. Existují dva hlavní typy rollupů: Optimistic Rollups a ZK-Rollups.

a. Optimistic Rollups

Optimistic Rollups předpokládají, že transakce jsou ve výchozím stavu platné a provádějí výpočty na hlavním řetězci pouze v případě, že je transakce zpochybněna. Pokud je transakce zpochybněna, je na hlavní řetězec odeslán důkaz o podvodu (fraud proof) a transakce je znovu provedena, aby se určila její platnost.

Příklady: Arbitrum a Optimism jsou dvě vedoucí řešení typu Optimistic Rollup pro Ethereum.

Výhody:

Relativně snadná implementace.
Vysoká propustnost transakcí.
Nižší transakční poplatky ve srovnání s L1.

Výzvy:

Zpoždění při výběru prostředků kvůli období pro zpochybnění (obvykle 7 dní).
Vyžaduje mechanismus stakingu pro motivaci poctivých validátorů.

b. ZK-Rollups (Zero-Knowledge Rollups)

ZK-Rollupy používají důkazy s nulovým vědomím (zero-knowledge proofs) k ověření platnosti transakcí bez odhalení transakčních dat. Důkaz platnosti je odeslán na hlavní řetězec spolu s agregovanými transakcemi, což zaručuje, že všechny transakce jsou platné, aniž by bylo nutné období pro zpochybnění.

Příklady: StarkWare a zkSync jsou prominentní řešení typu ZK-Rollup.

Výhody:

Vysoká bezpečnost díky kryptografickým důkazům.
Rychlejší výběry ve srovnání s Optimistic Rollups.
Vysoká propustnost transakcí.

Výzvy:

Složitější implementace kvůli komplexnosti důkazů s nulovým vědomím.
Výpočetně náročné.
Nemusí být kompatibilní se všemi opkódy Ethereum Virtual Machine (EVM).

4. Validium

Validium je podobné ZK-Rollupům, ale ukládá transakční data mimo řetězec (off-chain) místo na řetězci (on-chain). Důkaz platnosti je stále odesílán na hlavní řetězec, což zaručuje platnost transakcí, ale dostupnost dat je zajišťována samostatnou stranou.

Příklad: StarkEx, vyvinutý společností StarkWare, je řešení typu Validium, které využívá několik projektů, včetně dYdX pro svou decentralizovanou burzu.

Výhody:

Velmi vysoká propustnost transakcí.
Nižší náklady na gas ve srovnání se ZK-Rollupy.

Výzvy:

Dostupnost dat závisí na třetí straně odpovědné za ukládání dat.
Vyžaduje důvěru v poskytovatele dostupnosti dat.

Výběr správného řešení druhé vrstvy

Nejlepší řešení druhé vrstvy závisí na konkrétním případu použití a požadavcích. Zde je tabulka shrnující klíčové aspekty:

Řešení	Rychlost transakce	Cena transakce	Bezpečnost	Složitost	Případy použití
Platební kanály	Velmi rychlá	Velmi nízká	Vysoká (v rámci kanálu)	Nízká	Mikrotransakce, časté platby mezi dvěma stranami
Sidechainy	Rychlá	Nízká	Závisí na konsenzuálním mechanismu sidechainu	Střední	Škálovatelné dApps, nové funkce a funkcionality
Optimistic Rollups	Rychlá	Nízká	Vysoká (dědí bezpečnost z L1)	Střední	Univerzální dApps, DeFi aplikace
ZK-Rollups	Rychlá	Nízká	Velmi vysoká (kryptografické důkazy)	Vysoká	Aplikace vyžadující vysokou bezpečnost a soukromí, DeFi aplikace
Validium	Velmi rychlá	Velmi nízká	Vysoká (kryptografické důkazy, ale spoléhá na poskytovatele dostupnosti dat)	Vysoká	Aplikace vyžadující velmi vysokou propustnost, podniková řešení

Příklady řešení druhé vrstvy v akci

Arbitrum (Optimistic Rollup): Používáno mnoha DeFi protokoly ke snížení transakčních nákladů a zvýšení propustnosti na Ethereu.
- Příklad: SushiSwap využívá Arbitrum k poskytování rychlejšího a levnějšího obchodování pro své uživatele.
Optimism (Optimistic Rollup): Další populární řešení typu Optimistic Rollup integrované s různými dApps.
- Příklad: Synthetix používá Optimism k nabídce obchodování se syntetickými aktivy s nižšími poplatky a rychlejším provedením.
Polygon (Sidechain): Široce používaný pro škálování her a DeFi aplikací založených na Ethereu.
- Příklad: Aave, populární protokol pro půjčování a vypůjčování, byl nasazen na Polygonu, aby svým uživatelům poskytl nižší transakční náklady.
StarkWare (ZK-Rollup/Validium): Pohání několik vysoce výkonných aplikací, včetně dYdX.
- Příklad: dYdX, decentralizovaná burza pro deriváty, používá řešení Validium od StarkWare k nabídce rychlého a škálovatelného obchodování.
Lightning Network (Platební kanály): Umožňuje mikrotransakce na Bitcoinu.
- Příklad: Různí online prodejci začínají přijímat platby Bitcoinem přes Lightning Network pro malé nákupy.

Budoucnost řešení druhé vrstvy

Řešení druhé vrstvy jsou připravena hrát klíčovou roli v budoucnosti blockchainové technologie. S pokračujícím růstem adopce blockchainu budou řešení L2 nezbytná pro umožnění škálovatelných, cenově dostupných a uživatelsky přívětivých aplikací. Můžeme očekávat další inovace a vývoj v této oblasti, včetně:

Zlepšená interoperabilita: Propojování různých řešení L2 pro umožnění bezproblémových převodů aktiv a sdílení dat.
Hybridní přístupy: Kombinace různých technik L2 pro optimalizaci pro specifické případy použití.
Zvýšená bezpečnost: Vývoj nových kryptografických technik pro zlepšení bezpečnosti protokolů L2.
Kompatibilita s EVM: Zvyšování kompatibility řešení L2 s Ethereum Virtual Machine pro přilákání vývojářů a stávajících dApps.
Zvýšená adopce: Více dApps a podniků integrujících řešení L2 pro zlepšení uživatelského zážitku a snížení nákladů.

Výzvy a úvahy

Ačkoli řešení druhé vrstvy nabízejí značné výhody, přinášejí také některé výzvy a úvahy:

Složitost: Porozumění a implementace řešení L2 může být složitá, zejména pro vývojáře a uživatele, kteří jsou v oblasti blockchainové technologie noví.
Bezpečnostní rizika: Některá řešení L2 přinášejí nová bezpečnostní rizika, jako je spoléhání na třetí strany poskytující dostupnost dat nebo zranitelnosti v protokolech mostů.
Obavy z centralizace: Některá řešení L2 mohou být centralizovanější než základní vrstva, což vyvolává obavy z cenzury a kontroly.
Fragmentace likvidity: Používání různých řešení L2 může fragmentovat likviditu napříč různými řetězci, což ztěžuje obchodování a správu aktiv.
Uživatelský zážitek: Interakce s řešeními L2 může být složitější než používání základní vrstvy, což vyžaduje, aby uživatelé rozuměli různým peněženkám, mostům a protokolům.

Je důležité pečlivě vyhodnotit kompromisy mezi různými řešeními L2 a zvolit to, které nejlépe vyhovuje specifickým potřebám a toleranci k riziku dané aplikace nebo uživatele.

Řešení druhé vrstvy a globální kontext

Dopad řešení druhé vrstvy je skutečně globální. Zvažte tyto příklady:

Remitence: V zemích s vysokými poplatky za remitence nabízejí řešení L2 jako Lightning Network výrazně levnější alternativu pro posílání peněz přes hranice, což prospívá migrujícím pracovníkům a jejich rodinám. Například posílání Bitcoinu přes Lightning Network do Salvadoru je výrazně levnější než tradiční bankovní převody.
Finanční inkluze: V rozvojových zemích s omezeným přístupem k tradičním bankovním službám mohou řešení L2 umožnit přístup k decentralizovaným finančním službám (DeFi) pro širší populaci, což podporuje finanční začlenění a ekonomické posílení.
Přeshraniční platby: Podniky zapojené do mezinárodního obchodu mohou používat řešení L2 k provádění rychlejších a levnějších přeshraničních plateb, což snižuje transakční náklady a zvyšuje efektivitu.
Hraní her: Online hráči po celém světě mohou těžit z rychlejších a levnějších transakcí ve hře pomocí řešení L2, což zlepšuje herní zážitek a umožňuje nové modely monetizace.
Tvorba obsahu: Tvůrci v zemích s omezenou platební infrastrukturou mohou používat řešení L2 k přijímání mikroplateb za svůj obsah, což jim umožňuje monetizovat svou práci přímo od svého publika.

Závěr

Řešení druhé vrstvy jsou nezbytná pro škálování blockchainové technologie a její zpřístupnění globálnímu publiku. Řešením omezení blockchainů první vrstvy umožňují řešení L2 rychlejší, levnější a škálovatelnější transakce, což otevírá nové možnosti pro širokou škálu aplikací. Jak se blockchainový ekosystém neustále vyvíjí, řešení druhé vrstvy budou hrát klíčovou roli při formování budoucnosti decentralizovaných financí, decentralizovaných aplikací a celkové adopce blockchainové technologie po celém světě.

Je klíčové zůstat informován o nejnovějším vývoji v technologii druhé vrstvy a pečlivě vyhodnocovat různé dostupné možnosti, abyste mohli učinit nejlepší rozhodnutí pro vaše specifické potřeby a cíle.