Рішення другого рівня (Layer 2) для блокчейну: швидші та дешевші криптовалютні транзакції

Початкове бачення технології блокчейн включало децентралізовані, безпечні та ефективні транзакції. Однак у міру зростання популярності блокчейн-мереж, таких як Bitcoin та Ethereum, вони зіткнулися зі значними проблемами масштабованості. Високі комісії за транзакції та повільний час їх підтвердження перешкоджали широкому впровадженню, особливо для щоденних мікротранзакцій та децентралізованих додатків (dApps). Саме тут на допомогу приходять рішення другого рівня (Layer 2), пропонуючи перспективний шлях для усунення цих обмежень та розкриття повного потенціалу технології блокчейн для глобальної аудиторії.

Розуміння різниці між Layer 1 та Layer 2

Щоб зрозуміти рішення Layer 2, важливо відрізняти їх від блокчейнів першого рівня (L1).

• Рівень 1 (L1): Це сам базовий блокчейн, як-от Bitcoin, Ethereum або Solana. Рішення L1 спрямовані на покращення масштабованості шляхом зміни основного протоколу блокчейну. Приклади включають збільшення розміру блоку (як у Bitcoin Cash) або впровадження шардингу (Ethereum 2.0). Однак зміни в L1 можуть бути складними, тривалими та потенційно вносити нові вразливості.
• Рівень 2 (L2): Це протоколи, побудовані поверх базового блокчейну (L1). Вони обробляють транзакції поза ланцюгом (off-chain), зменшуючи навантаження на основний ланцюг і забезпечуючи швидші та дешевші транзакції. Рішення L2 остаточно розраховують транзакції на ланцюзі L1, щоб успадкувати його безпеку та децентралізацію.

Уявіть, що L1 — це головне шосе, а L2 — це локальні швидкісні смуги. Швидкісні смуги (L2) обробляють частину трафіку, розвантажуючи головне шосе (L1), але при цьому з'єднуються з ним для остаточної перевірки.

Чому необхідні рішення другого рівня

Рішення другого рівня вирішують кілька критичних обмежень блокчейнів першого рівня:

• Масштабованість: Рішення L2 можуть значно збільшити кількість транзакцій, що обробляються за секунду (TPS), порівняно з базовим рівнем.
• Комісії за транзакції: Обробляючи транзакції поза ланцюгом, рішення L2 значно знижують комісії, роблячи технологію блокчейн доступною для ширшого кола застосувань.
• Швидкість транзакцій: Рішення L2 пропонують набагато швидший час підтвердження транзакцій порівняно з L1, покращуючи користувацький досвід.
• Гнучкість для розробників: Деякі рішення L2 надають більшу гнучкість для розробників у створенні та розгортанні dApps з індивідуальними функціями.

Типи рішень другого рівня

Наразі розробляється та впроваджується кілька рішень другого рівня, кожне з яких має свої сильні та слабкі сторони. Ось деякі з найвідоміших підходів:

1. Платіжні канали

Платіжні канали — це прямий двосторонній канал зв'язку між двома сторонами, який дозволяє їм здійснювати багато транзакцій поза ланцюгом без передачі кожної транзакції в основний ланцюг. На блокчейні L1 реєструються лише відкриття та закриття каналу.

Приклад: Lightning Network на Bitcoin є яскравим прикладом мережі платіжних каналів. Вона дозволяє користувачам здійснювати майже миттєві та недорогі платежі в Bitcoin, створюючи канали з іншими користувачами або маршрутизуючи платежі через існуючі канали.

Переваги:

• Дуже швидкі та дешеві транзакції.
• Добре підходять для частих, невеликих платежів між відомими сторонами.

Проблеми:

• Вимагає від користувачів блокування коштів у каналі.
• Маршрутизація платежів через кілька каналів може бути складною.
• Не ідеально підходять для складних смарт-контрактів.

2. Сайдчейни

Сайдчейни — це незалежні блокчейни, які працюють паралельно з основним ланцюгом і з'єднані з ним через двосторонню прив'язку (two-way peg). Вони мають власні механізми консенсусу та параметри блоків і можуть обробляти більшу пропускну здатність транзакцій, ніж основний ланцюг.

Приклад: Polygon (раніше Matic Network) — популярний сайдчейн для Ethereum. Він надає масштабовану та економічно ефективну платформу для dApps, обробляючи транзакції на власному ланцюзі та періодично прив'язуючи їх до основної мережі Ethereum.

Переваги:

• Збільшена пропускна здатність транзакцій.
• Налаштовувані механізми консенсусу.
• Потенціал для нових функцій та можливостей.

Проблеми:

• Безпека залежить від механізму консенсусу сайдчейну, який може бути менш безпечним, ніж основний ланцюг.
• Вимагає мостів для передачі активів між основним ланцюгом та сайдчейном, що може створювати ризики для безпеки.

3. Rollups (Зведення)

Rollups об'єднують багато транзакцій в одну та надсилають її на основний ланцюг. Це зменшує навантаження на основний ланцюг і дозволяє досягти вищої пропускної здатності та нижчих комісій. Існує два основних типи Rollups: Optimistic Rollups та ZK-Rollups.

a. Optimistic Rollups

Optimistic Rollups припускають, що транзакції є дійсними за замовчуванням і виконують обчислення на основному ланцюзі лише в тому випадку, якщо транзакція оскаржується. Якщо транзакцію оскаржено, на основний ланцюг надсилається доказ шахрайства (fraud proof), і транзакція повторно виконується для визначення її дійсності.

Приклади: Arbitrum та Optimism — два провідні рішення на базі Optimistic Rollup для Ethereum.

Переваги:

• Відносно прості у впровадженні.
• Висока пропускна здатність транзакцій.
• Нижчі комісії за транзакції порівняно з L1.

Проблеми:

• Затримки при виведенні коштів через період оскарження (зазвичай 7 днів).
• Вимагає механізму стейкінгу для стимулювання чесних валідаторів.

b. ZK-Rollups (Zero-Knowledge Rollups)

ZK-Rollups використовують докази з нульовим розголошенням (zero-knowledge proofs) для перевірки дійсності транзакцій без розкриття даних про них. Доказ дійсності (validity proof) надсилається на основний ланцюг разом із зведеними транзакціями, гарантуючи, що всі транзакції є дійсними без необхідності періоду оскарження.

Приклади: StarkWare та zkSync є відомими рішеннями на базі ZK-Rollup.

Переваги:

• Висока безпека завдяки криптографічним доказам.
• Швидше виведення коштів порівняно з Optimistic Rollups.
• Висока пропускна здатність транзакцій.

Проблеми:

• Складніші у впровадженні через складність доказів з нульовим розголошенням.
• Обчислювально інтенсивні.
• Можуть бути несумісними з усіма опкодами віртуальної машини Ethereum (EVM).

4. Validium

Validium схожий на ZK-Rollups, але зберігає дані транзакцій поза ланцюгом, а не на ньому. Доказ дійсності все одно надсилається на основний ланцюг, забезпечуючи валідність транзакцій, але доступність даних забезпечується окремою стороною.

Приклад: StarkEx, розроблений StarkWare, є рішенням Validium, що використовується кількома проєктами, зокрема dYdX для своєї децентралізованої біржі.

Переваги:

• Дуже висока пропускна здатність транзакцій.
• Нижчі витрати на газ порівняно з ZK-Rollups.

Проблеми:

• Доступність даних залежить від третьої сторони, відповідальної за їх зберігання.
• Вимагає довіри до постачальника послуг доступності даних.

Вибір правильного рішення другого рівня

Найкраще рішення другого рівня залежить від конкретного випадку використання та вимог. Ось таблиця, що підсумовує ключові аспекти:

Рішення	Швидкість транзакцій	Вартість транзакцій	Безпека	Складність	Сценарії використання
Платіжні канали	Дуже висока	Дуже низька	Висока (в межах каналу)	Низька	Мікротранзакції, часті платежі між двома сторонами
Сайдчейни	Висока	Низька	Залежить від механізму консенсусу сайдчейну	Середня	Масштабовані dApps, нові функції та можливості
Optimistic Rollups	Висока	Низька	Висока (успадковує безпеку від L1)	Середня	dApps загального призначення, застосунки DeFi
ZK-Rollups	Висока	Низька	Дуже висока (криптографічні докази)	Висока	Застосунки, що вимагають високої безпеки та приватності, застосунки DeFi
Validium	Дуже висока	Дуже низька	Висока (криптографічні докази, але залежить від постачальника даних)	Висока	Застосунки, що вимагають дуже високої пропускної здатності, корпоративні рішення

Приклади рішень другого рівня в дії

• Arbitrum (Optimistic Rollup): Використовується багатьма протоколами DeFi для зниження вартості транзакцій та збільшення пропускної здатності на Ethereum.
  • Приклад: SushiSwap використовує Arbitrum, щоб забезпечити швидшу та дешевшу торгівлю для своїх користувачів.
• Optimism (Optimistic Rollup): Ще одне популярне рішення на базі Optimistic Rollup, інтегроване з різними dApps.
  • Приклад: Synthetix використовує Optimism для торгівлі синтетичними активами з нижчими комісіями та швидшим виконанням.
• Polygon (Сайдчейн): Широко використовується для масштабування ігор на базі Ethereum та додатків DeFi.
  • Приклад: Aave, популярний протокол кредитування та запозичення, розгорнувся на Polygon, щоб запропонувати своїм користувачам нижчі транзакційні витрати.
• StarkWare (ZK-Rollup/Validium): Забезпечує роботу кількох високопродуктивних додатків, включаючи dYdX.
  • Приклад: dYdX, децентралізована біржа для деривативів, використовує рішення Validium від StarkWare для швидкої та масштабованої торгівлі.
• Lightning Network (Платіжні канали): Дозволяє здійснювати мікротранзакції на Bitcoin.
  • Приклад: Різні онлайн-рітейлери починають приймати платежі в Bitcoin через Lightning Network за невеликі покупки.

Майбутнє рішень другого рівня

Рішення другого рівня відіграватимуть вирішальну роль у майбутньому технології блокчейн. Оскільки впровадження блокчейну продовжує зростати, рішення L2 будуть необхідними для створення масштабованих, доступних та зручних для користувача додатків. Ми можемо очікувати подальших інновацій та розробок у цій галузі, зокрема:

• Покращена сумісність: З'єднання різних рішень L2 для забезпечення безперешкодного переказу активів та обміну даними.
• Гібридні підходи: Комбінування різних технік L2 для оптимізації під конкретні випадки використання.
• Підвищена безпека: Розробка нових криптографічних технік для покращення безпеки протоколів L2.
• Сумісність з EVM: Підвищення сумісності рішень L2 з віртуальною машиною Ethereum для залучення розробників та існуючих dApps.
• Збільшення впровадження: Більше dApps та бізнесів інтегруватимуть рішення L2 для покращення користувацького досвіду та зниження витрат.

Виклики та міркування

Хоча рішення другого рівня пропонують значні переваги, вони також мають певні виклики та міркування:

• Складність: Розуміння та впровадження рішень L2 може бути складним, особливо для розробників та користувачів, які не знайомі з технологією блокчейн.
• Ризики безпеки: Деякі рішення L2 створюють нові ризики безпеки, такі як залежність від сторонніх постачальників доступності даних або вразливості в протоколах мостів.
• Проблеми централізації: Деякі рішення L2 можуть бути більш централізованими, ніж базовий рівень, що викликає занепокоєння щодо цензури та контролю.
• Фрагментація ліквідності: Використання різних рішень L2 може фрагментувати ліквідність між різними ланцюгами, ускладнюючи торгівлю та управління активами.
• Користувацький досвід: Взаємодія з рішеннями L2 може бути складнішою, ніж використання базового рівня, вимагаючи від користувачів розуміння різних гаманців, мостів та протоколів.

Важливо ретельно оцінювати компроміси між різними рішеннями L2 та обирати те, що найкраще відповідає конкретним потребам та толерантності до ризику програми або користувача.

Рішення другого рівня та глобальний ландшафт

Вплив рішень другого рівня є справді глобальним. Розглянемо ці приклади:

• Грошові перекази: У країнах з високими комісіями за перекази рішення L2, такі як Lightning Network, пропонують значно дешевшу альтернативу для надсилання грошей за кордон, що вигідно для трудових мігрантів та їхніх родин. Наприклад, надсилання Bitcoin через Lightning Network до Сальвадору значно дешевше, ніж традиційні банківські перекази.
• Фінансова інклюзія: У країнах, що розвиваються, з обмеженим доступом до традиційних банківських послуг, рішення L2 можуть забезпечити доступ до децентралізованих фінансових послуг (DeFi) для ширшого населення, сприяючи фінансовій інклюзії та економічному розширенню можливостей.
• Транскордонні платежі: Підприємства, що займаються міжнародною торгівлею, можуть використовувати рішення L2 для здійснення швидших та дешевших транскордонних платежів, зменшуючи транзакційні витрати та підвищуючи ефективність.
• Ігри: Онлайн-геймери по всьому світу можуть скористатися перевагами швидших та дешевших внутрішньоігрових транзакцій за допомогою рішень L2, що покращує ігровий досвід та створює нові моделі монетизації.
• Створення контенту: Творці в країнах з обмеженою платіжною інфраструктурою можуть використовувати рішення L2 для отримання мікроплатежів за свій контент, що дає їм змогу монетизувати свою роботу безпосередньо від аудиторії.

Висновок

Рішення другого рівня є ключовими для масштабування технології блокчейн та її доступності для глобальної аудиторії. Усуваючи обмеження блокчейнів першого рівня, рішення L2 забезпечують швидші, дешевші та більш масштабовані транзакції, відкриваючи нові можливості для широкого спектра застосувань. У міру того, як екосистема блокчейну продовжує розвиватися, рішення другого рівня відіграватимуть вирішальну роль у формуванні майбутнього децентралізованих фінансів, децентралізованих додатків та загального впровадження технології блокчейн у всьому світі.

Важливо залишатися в курсі останніх розробок у технології Layer 2 та ретельно оцінювати різні доступні варіанти, щоб зробити найкращий вибір для ваших конкретних потреб та цілей.