Pochopenie škálovacích riešení vrstvy 2

Technológia blockchain, hoci revolučná, čelí významnej prekážke: škálovateľnosti. Bitcoin a Ethereum, dve najväčšie kryptomeny, sa snažia rýchlo a za prijateľnú cenu spracovať veľký objem transakcií. Toto obmedzenie brzdí ich rozsiahle prijatie a obmedzuje typy aplikácií, ktoré sa na nich dajú stavať. Škálovacie riešenia vrstvy 2 sa objavili ako sľubný prístup k riešeniu tejto výzvy. Tento sprievodca poskytuje komplexný prehľad riešení vrstvy 2, ich rôznych typov, výhod, výziev a ich vplyvu na ekosystém blockchainu, z globálnej perspektívy.

Čo je škálovateľnosť blockchainu?

Škálovateľnosť blockchainu sa vzťahuje na schopnosť blockchainovej siete spracovať veľký počet transakcií za sekundu (TPS) bez ohrozenia bezpečnosti, decentralizácie alebo výkonu. Hlavné výzvy pre škálovateľnosť sa často označujú ako „Blockchain Trilemma“, ktorý predpokladá, že je ťažké optimalizovať všetky tri aspekty (škálovateľnosť, bezpečnosť a decentralizáciu) súčasne. Zvýšenie priepustnosti transakcií často prichádza na úkor bezpečnosti alebo decentralizácie.

Tradičné blockchainy ako Bitcoin majú obmedzené TPS, čo často vedie k pomalým časom transakcií a vysokým transakčným poplatkom, najmä v obdobiach vysokej aktivity siete. Napríklad počas špičiek sa poplatky za plyn (transakčné náklady) Etherea môžu stať neúnosne drahými, vďaka čomu sú jednoduché transakcie neekonomické. To obmedzuje prístupnosť pre používateľov na celom svete, najmä v regiónoch s nižšími priemernými príjmami.

Potreba riešení vrstvy 2

Riešenia vrstvy 2 majú za cieľ zlepšiť škálovateľnosť blockchainu spracovaním transakcií mimo hlavného blockchainu (vrstva 1) a zároveň ťažiť z jeho bezpečnosti a decentralizácie. Tieto riešenia efektívne vytvárajú „diaľnice“ popri „ceste“ hlavného blockchainu, čo umožňuje rýchlejšie a lacnejšie transakcie.

Primárne ciele škálovacích riešení vrstvy 2 sú:

• Zvýšiť priepustnosť transakcií: Spracovať viac transakcií za sekundu, čím sa zlepší kapacita siete.
• Znížiť transakčné poplatky: Znížiť náklady na transakcie, čím sa zjednoduší prístup k aplikáciám blockchainu.
• Zlepšiť používateľské prostredie: Ponúknuť rýchlejšie časy potvrdenia transakcií, čím sa zlepší celkové používateľské prostredie.

Typy škálovacích riešení vrstvy 2

Riešenia vrstvy 2 možno vo všeobecnosti rozdeliť do niekoľkých typov, z ktorých každý má svoje vlastné silné a slabé stránky:

1. Stavové kanály

Definícia: Stavové kanály umožňujú dvom alebo viacerým účastníkom vykonávať viac transakcií mimo reťazca a zároveň odoslať iba dve transakcie do hlavného blockchainu: jednu na otvorenie kanála a jednu na jeho zatvorenie. Všetky sprostredkujúce transakcie sa spracúvajú mimo reťazca, čo výrazne znižuje zaťaženie hlavného blockchainu.

Ako to funguje: Strany uzamknú určitú sumu finančných prostriedkov do inteligentnej zmluvy na hlavnom reťazci, aby otvorili kanál. Potom si môžu vymieňať transakcie medzi sebou mimo reťazca, aktualizujúc stav kanála. Po dokončení kanál zatvoria a konečný stav sa zaznamená na hlavnom reťazci.

Príklady:

• Lightning Network (Bitcoin): Významný príklad stavového kanála navrhnutého pre rýchle a lacné bitcoinové transakcie, najmä mikropoplatky. Umožňuje používateľom uskutočňovať rozsiahle malé platby bez toho, aby im vznikli vysoké poplatky za reťazec.
• Raiden Network (Ethereum): Podobne ako Lightning Network, Raiden uľahčuje rýchle a lacné transakcie v Ethereu.

Výhody:

• Vysoká rýchlosť: Transakcie sa spracúvajú takmer okamžite mimo reťazca.
• Nízke poplatky: Eliminuje potrebu platiť poplatky za transakcie v reťazci za každú transakciu v rámci kanála.
• Súkromie: Transakcie v rámci kanála nie sú verejne viditeľné na blockchaine.

Obmedzenia:

• Vyžaduje interakciu s reťazcom: Otváranie a zatváranie kanálov si vyžaduje transakcie v reťazci, čo môže byť nákladné počas období preťaženia siete.
• Obmedzené na účastníkov kanála: Transakcie je možné uskutočniť iba medzi účastníkmi kanála.
• Efektívnosť kapitálu: Finančné prostriedky musia byť uzamknuté v kanáli, čo znižuje efektívnosť kapitálu.

2. Sidechainy

Definícia: Sidechainy sú nezávislé blockchainy, ktoré bežia paralelne s hlavným reťazcom a sú s ním prepojené obojsmerným kolíkom. Majú svoje vlastné konsenzuálne mechanizmy a parametre blokov a môžu byť optimalizované pre špecifické prípady použitia.

Ako to funguje: Používatelia môžu presúvať aktíva z hlavného reťazca do sidechainu a späť pomocou mosta. Transakcie sa potom spracúvajú na sidechainu, pričom ťažia z jeho potenciálne vyššej priepustnosti a nižších poplatkov. Po dokončení je možné aktíva presunúť späť do hlavného reťazca.

Príklady:

• Liquid Network (Bitcoin): Sidechain navrhnutý pre rýchle a dôverné bitcoinové transakcie, ktorý sa primárne používa burzami a obchodníkmi.
• Polygon (predtým Matic Network): Ethereum sidechain, ktorý ponúka rýchlejšie a lacnejšie transakcie pre DeFi a ďalšie aplikácie.
• SKALE Network (Ethereum): Modulárna sieť sidechainu, ktorá poskytuje elastickú škálovateľnosť pre aplikácie Ethereum.

Výhody:

• Zvýšená priepustnosť: Sidechainy môžu byť optimalizované pre vyššiu priepustnosť transakcií.
• Prispôsobiteľné: Sidechainy je možné prispôsobiť špecifickým prípadom použitia, ako sú DeFi alebo hranie hier.
• Nižšie poplatky: Transakčné poplatky na sidechainoch sú zvyčajne nižšie ako na hlavnom reťazci.

Obmedzenia:

• Bezpečnostné predpoklady: Sidechainy majú svoje vlastné konsenzuálne mechanizmy, ktoré môžu byť menej zabezpečené ako hlavný reťazec. Používatelia musia dôverovať bezpečnosti sidechainu.
• Riziká centralizácie: Niektoré sidechainy môžu byť centralizovanejšie ako hlavný reťazec.
• Zraniteľnosti mosta: Most spájajúci hlavný reťazec a sidechain môže byť zraniteľný voči útokom.

3. Rollupy

Definícia: Rollupy sú škálovacie riešenia vrstvy 2, ktoré vykonávajú transakcie mimo reťazca, ale zverejňujú údaje o transakciách v hlavnom reťazci. To im umožňuje zdediť bezpečnosť hlavného reťazca a zároveň dosiahnuť vyššiu priepustnosť a nižšie poplatky.

Ako to funguje: Transakcie sú zoskupené (zoskupené) do jednej transakcie a odoslané do hlavného reťazca, čím sa znižuje množstvo údajov, ktoré je potrebné spracovať v reťazci. Rollupy prichádzajú v dvoch hlavných variantoch: Optimistic Rollups a Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups).

Typy rollupu:

a) Optimistic Rollups

Mechanizmus: Optimistic Rollups predpokladajú, že transakcie sú platné, pokiaľ sa nepreukáže opak. Zverejňujú údaje o transakciách v hlavnom reťazci, ale nevykonávajú transakcie v reťazci. Namiesto toho umožňujú obdobie sporu, počas ktorého môže ktokoľvek spochybniť platnosť transakcie. Ak sa preukáže, že transakcia je neplatná, rollup sa vráti späť a podvodná transakcia sa penalizuje.

Príklady:

• Arbitrum (Ethereum): Optimistic Rollup, ktorého cieľom je poskytnúť prostredie pre všeobecné účely pre vykonávanie inteligentných zmlúv Ethereum.
• Optimism (Ethereum): Ďalší Optimistic Rollup, ktorý sa zameriava na poskytovanie škálovateľnej a užívateľsky prívetivej skúsenosti pre používateľov Etherea.

Výhody:

• Škálovateľnosť: Výrazne zvyšuje priepustnosť transakcií.
• Zabezpečenie: Dedičí bezpečnosť hlavného reťazca.
• Kompatibilita s EVM: Môže podporovať inteligentné zmluvy kompatibilné s Ethereum Virtual Machine (EVM).

Obmedzenia:

• Doba sporu: Výbery môžu trvať relatívne dlho (napr. 7 dní) z dôvodu doby sporu.
• Dôkazy o podvode: Vyžaduje dôkazy o podvode na detekciu a opravu neplatných transakcií.

b) Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups)

Mechanizmus: ZK-Rollups používajú dôkazy s nulovou znalosťou na preukázanie platnosti transakcií mimo reťazca predtým, ako ich odošlú do hlavného reťazca. Generujú kryptografický dôkaz (SNARK alebo STARK), ktorý overuje správnosť transakcií bez odhaľovania akýchkoľvek informácií o samotných transakciách. Tento dôkaz sa potom zverejní v hlavnom reťazci, čo umožňuje rýchlejšie a bezpečnejšie overovanie transakcií.

Príklady:

• zkSync (Ethereum): ZK-Rollup, ktorý poskytuje rýchle a lacné transakcie pre používateľov Etherea.
• StarkWare (Ethereum): ZK-Rollup, ktorý ponúka škálovateľné riešenia pre rôzne aplikácie, vrátane DeFi a hrania hier.
• Loopring (Ethereum): ZK-Rollup navrhnutý pre decentralizované burzy (DEX).

Výhody:

• Škálovateľnosť: Poskytuje vysokú priepustnosť transakcií.
• Zabezpečenie: Dedičí bezpečnosť hlavného reťazca.
• Rýchla konečnosť: Transakcie sa finalizujú rýchlo vďaka použitiu dôkazov s nulovou znalosťou.
• Súkromie: Dôkazy s nulovou znalosťou môžu poskytnúť vylepšené súkromie pre transakcie.

Obmedzenia:

• Zložitosť: Implementácia ZK-Rollups je zložitejšia ako implementácia Optimistic Rollups.
• Výpočtové náklady: Generovanie dôkazov s nulovou znalosťou môže byť výpočtovo náročné.
• Kompatibilita s EVM: Plná kompatibilita s EVM je stále vo vývoji pre niektoré ZK-Rollupy.

4. Validium

Definícia: Validium je podobný ZK-Rollups v tom, že používa dôkazy s nulovou znalosťou na overenie transakcií mimo reťazca. Na rozdiel od ZK-Rollups však Validium ukladá údaje o transakciách mimo reťazca, zvyčajne u dôveryhodnej tretej strany alebo decentralizovaného výboru pre dostupnosť údajov.

Ako to funguje: Transakcie sa spracúvajú mimo reťazca a vygeneruje sa dôkaz s nulovou znalosťou na preukázanie ich platnosti. Dôkaz sa potom odošle do hlavného reťazca, zatiaľ čo údaje o transakcii sa uložia mimo reťazca. Používatelia môžu načítať údaje o transakcii od poskytovateľa úložiska mimo reťazca.

Príklady:

• StarkEx (Ethereum): Riešenie Validium vyvinuté spoločnosťou StarkWare, ktoré používajú rôzne projekty vrátane dYdX na decentralizované obchodovanie s derivátmi.

Výhody:

• Škálovateľnosť: Poskytuje veľmi vysokú priepustnosť transakcií.
• Zabezpečenie: Spolieha sa na dôkazy s nulovou znalosťou na overenie transakcií.
• Nižšie náklady na reťazci: Znižuje náklady na reťazci uložením údajov o transakciách mimo reťazca.

Obmedzenia:

• Dostupnosť údajov: Spolieha sa na dostupnosť úložiska údajov mimo reťazca. Ak údaje nie sú k dispozícii, používatelia nemusia mať prístup k svojim finančným prostriedkom.
• Predpoklady dôvery: Zavedenie predpokladov dôvery týkajúcich sa poskytovateľa úložiska údajov mimo reťazca.

Výber správneho riešenia vrstvy 2

Výber najlepšieho škálovacieho riešenia vrstvy 2 závisí od niekoľkých faktorov, vrátane konkrétneho prípadu použitia, požadovanej úrovne zabezpečenia, požadovanej priepustnosti transakcií a prijateľnej úrovne zložitosti. Zvážte nasledujúce otázky:

• Aký je primárny prípad použitia? (napr. DeFi, hranie hier, platby)
• Aká je požadovaná úroveň zabezpečenia?
• Aká je požadovaná priepustnosť transakcií?
• Aký je rozpočet na implementáciu a údržbu?
• Je vyžadovaná kompatibilita s EVM?

Pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysokú bezpečnosť a rýchlu konečnosť, môžu byť najlepšou voľbou ZK-Rollups alebo Validium. Pre aplikácie, ktoré uprednostňujú kompatibilitu s EVM a sú ochotné akceptovať dlhší čas výberu, môžu byť vhodnejšie Optimistic Rollups. Pre jednoduché platobné aplikácie môžu byť postačujúce stavové kanály. Sidechainy ponúkajú flexibilitu, ale vyžadujú dôkladné zváženie ich bezpečnostných a centralizačných rizík.

Ekosystém vrstvy 2 a interoperabilita

Keďže ekosystém vrstvy 2 naďalej rastie, interoperabilita medzi rôznymi riešeniami vrstvy 2 je čoraz dôležitejšia. Používatelia by mali mať možnosť bez problémov presúvať aktíva a interagovať s aplikáciami naprieč rôznymi sieťami vrstvy 2 bez toho, aby čelili výraznému treniu. V súčasnosti prebieha niekoľko iniciatív na zlepšenie interoperability vrstvy 2, vrátane:

• Mosty medzi reťazcami: Umožňujú prenos aktív medzi rôznymi sieťami vrstvy 2.
• Atomické swapy: Umožňujú výmenu aktív medzi rôznymi sieťami vrstvy 2 bez potreby dôveryhodného sprostredkovateľa.
• Štandardizované komunikačné protokoly: Uľahčujú komunikáciu a zdieľanie údajov medzi rôznymi sieťami vrstvy 2.

Budúcnosť škálovacích riešení vrstvy 2

Škálovacie riešenia vrstvy 2 majú hrať kľúčovú úlohu v budúcnosti technológie blockchainu. Keďže prijatie blockchainu bude naďalej rásť, potreba škálovateľných a efektívnych riešení bude ešte naliehavejšia. Riešenia vrstvy 2 ponúkajú sľubnú cestu k dosiahnutiu škálovateľnosti potrebnej na podporu širokej škály aplikácií, od DeFi a hier až po platby a riadenie dodávateľského reťazca. Keď technológia vrstvy 2 dozrieva a interoperabilita sa zlepšuje, môžeme očakávať výrazné zvýšenie prijatia riešení vrstvy 2 a ich integráciu do širšieho ekosystému blockchainu.

Vývoj a prijatie škálovacích riešení vrstvy 2 sú nevyhnutné pre realizáciu plného potenciálu technológie blockchain a prenesenie jej výhod globálnemu publiku. Od rýchlejších časov transakcií po nižšie poplatky ponúkajú riešenia vrstvy 2 prístupnejšie a užívateľsky prívetivejšie prostredie pre používateľov na celom svete. Keď sa technológia vyvíja, bude rozhodujúce zostať informovaný o najnovšom vývoji a najlepších postupoch, aby sa zabezpečilo, že riešenia vrstvy 2 budú implementované efektívne a bezpečne.

Globálny dopad a prijatie

Dopad riešení vrstvy 2 presahuje len technické vylepšenia. Sú kľúčom k sprístupneniu technológie blockchainu širšiemu globálnemu publiku. Tu sú niektoré príklady toho, ako formujú globálne prostredie:

• Finančné začlenenie: Nižšie transakčné poplatky zefektívňujú mikrotransakcie a cezhraničné platby, najmä pre jednotlivcov v rozvojových krajinách, ktorí nemusia mať prístup k tradičným bankovým službám. Predstavte si farmára v juhovýchodnej Ázii, ktorý môže dostávať platby priamo od kupujúcich v Európe bez toho, aby mu vznikli prehnané poplatky.
• Prístup k decentralizovaným financiám (DeFi): Škálovacie riešenia sprístupňujú DeFi bežnému používateľovi. Vysoké poplatky za plyn na vrstve 1 Ethereum odradili mnohých potenciálnych používateľov. Riešenia vrstvy 2 umožňujú viac ľuďom na celom svete zúčastňovať sa na pôžičkách, výpožičkách a obchodovaní.
• Hry a NFT: Vrstva 2 je kľúčová pre umožnenie hier založených na blockchaine a nezameniteľných tokenov (NFT). Schopnosť vykonávať transakcie v hre rýchlo a lacno zlepšuje používateľskú skúsenosť a otvára nové možnosti pre digitálne vlastníctvo. Predstavte si hráčov v Južnej Amerike, ktorí bez problémov obchodujú s hernými aktívami s hráčmi v Severnej Amerike.
• Prijatie podnikov: Firmy čoraz viac skúmajú blockchain pre riadenie dodávateľského reťazca, správu údajov a ďalšie aplikácie. Riešenia vrstvy 2 robia tieto aplikácie praktickejšími a nákladovo efektívnejšími, čo podporuje širšie prijatie podnikov v rôznych regiónoch.

Výzvy a úvahy

Zatiaľ čo riešenia vrstvy 2 ponúkajú množstvo výhod, je nevyhnutné uvedomiť si potenciálne výzvy:

• Bezpečnostné riziká: Hoci väčšina riešení vrstvy 2 využíva bezpečnosť vrstvy 1, vždy existujú potenciálne riziká spojené s protokolmi mostov a off-chain komponentmi.
• Zložitosť: Implementácia a pochopenie vrstvy 2 môže byť zložitá, čo si vyžaduje, aby sa vývojári a používatelia naučili nové technológie a koncepty.
• Fragmentovaná likvidita: Likvidita môže byť fragmentovaná naprieč rôznymi sieťami vrstvy 2, čo sťažuje obchodovanie s aktívami.
• Obavy z centralizácie: Niektoré riešenia vrstvy 2 môžu byť centralizovanejšie ako iné, čo vyvoláva obavy o odolnosť voči cenzúre.

Záver

Škálovacie riešenia vrstvy 2 sú životne dôležité pre budúcnosť technológie blockchainu. Riešením problémov so škálovateľnosťou blockchainov vrstvy 1 sprístupňujú blockchain, znižujú jeho náklady a zjednodušujú ho pre globálne publikum. Hoci výzvy zostávajú, neustály vývoj a výskum neustále zlepšujú výkon, bezpečnosť a interoperabilitu týchto riešení. Keď sa technológia blockchainu bude naďalej vyvíjať, škálovacie riešenia vrstvy 2 budú nepochybne hrať kľúčovú úlohu pri realizácii jej transformačného potenciálu.

Či už ste vývojár, investor alebo jednoducho nadšenec blockchainu, pochopenie škálovacích riešení vrstvy 2 je rozhodujúce pre navigáciu vo vždy sa vyvíjajúcom svete technológie blockchainu. Zostaním informovaným o najnovšom vývoji a osvedčených postupoch môžete prispieť k rastu a prijatiu blockchainu v globálnom meradle.