Как решения масштабирования уровня 2 ускоряют криптоплатежи

Решения по масштабированию уровня 2 представляют собой инновационные технологии, которые действуют как расширение основного блокчейна (уровня 1), снимая с него бремя повседневных транзакций.

Например, в период с 2017 по 2018 год, в период пика роста блокчейна Ethereum, средняя комиссия за транзакцию достигала 5.70 долларов США. С 18 января 2021 года средняя комиссия за транзакцию Ethereum стабильно превышает 5.70 долларов США в день. Большую часть года медианная комиссия за транзакцию превышала 10 долларов США. 

Это подчёркивает необходимость решений, снижающих транзакционные издержки, связанные с использованием блокчейна. С ростом популярности криптовалюты возникает всё более серьёзная проблема: Масштабируемость. 

Блокчейны, технология, лежащая в основе криптовалют, не справляется с огромным количеством транзакций, происходящих ежедневно. Это приводит к замедлению транзакций и резкому росту комиссий, что затрудняет пользовательский опыт и ограничивает потенциал криптоприложений.

Обрабатывая транзакции вне сети и записывая только окончательные результаты в основную сеть, решения уровня 2 предлагают новый метод решения этой проблемы. 

Основные выводы

• Решения по масштабированию уровня 2 помогают решить такие проблемы криптовалют, как низкая скорость транзакций и высокие комиссии.

• Optimistic Rollups — это своего рода решения уровня 2, которые обеспечивают высокую скорость и поддерживают смарт-контракты, в то время как ZK-Rollups обеспечивают еще более быстрые транзакции и конфиденциальность, но имеют ограничения при работе со сложными смарт-контрактами. 

• Каналы состояний идеально подходят для определенных повторяющихся транзакций между двумя сторонами с максимальной скоростью и высокой конфиденциальностью, но ограниченной масштабируемостью.

• Решения уровня 2 улучшают пользовательский опыт, предлагая более быстрые транзакции и более низкие комиссии. Однако они могут создавать сложности для пользователей и зависеть от безопасности основной цепочки.

Что такое решения масштабирования уровня 2?

Решения для масштабирования уровня 2 обрабатывают транзакции вне блокчейна, то есть не нагружают основной блокчейн напрямую. Это значительно повышает скорость транзакций, снижает издержки и делает криптотранзакции более эффективными и доступными.

Представьте себе решения для масштабирования второго уровня как способы разгрузить оживлённую магистраль, забитую автомобилями, стремящимися добраться до одного и того же пункта назначения. Эта тупиковая ситуация аналогична тому, что происходит в некоторых блокчейнах при резком увеличении объёма транзакций. 

По данным Santiment на 25 января, Ethereum пережил значительное увеличение по объёму транзакций. Резкий рост свидетельствует о значительном объёме обмена эфиром между участниками рынка через биржевые платформы, что свидетельствует о повышенной активности и интересе к криптовалюте.

Блокчейны, распределённые реестры, лежащие в основе криптовалют, имеют ограничения по количеству транзакций, которые они могут обрабатывать в секунду. Эта проблема масштабируемости приводит к замедлению транзакций и заоблачным комиссиям, а также может затруднять пользовательский опыт.

Вот тут-то и пригодятся решения для масштабирования уровня 2. Они действуют как гениальное расширение основного блокчейна (часто называемого уровнем 1). Представьте себе, что это дополнительные полосы, построенные вдоль шоссе и специально предназначенные для обработки большого объёма ежедневного трафика. 

Ограничения масштабируемости, требующие решений уровня 2

Источник

Хотя блокчейны предлагают революционный способ безопасного хранения и передачи активов, их текущая архитектура не справляется с требованиями быстрорастущей экосистемы. Ниже подробнее рассматриваются основные ограничения масштабируемости, которые обусловливают необходимость решений второго уровня:

Ограниченная пропускная способность транзакций

Блокчейны обрабатывают транзакции блоками, каждый из которых может содержать только определённый объём данных. Это создаёт узкое место, ограничивая количество транзакций, обрабатываемых в секунду (TPS). 

Например, биткоин может обрабатывать только около 7 транзакций в секунду, в то время как Ethereum, популярная платформа для смарт-контрактов, может обрабатывать немного большее, но все еще ограниченное количество (около 15 ТПС). Это ничтожно мало по сравнению с традиционными платежными системами, такими как Visa, которые могут обрабатывать тысячи транзакций в секунду.

Высокие комиссии за транзакции

Из-за ограниченного пространства в каждом блоке конкуренция за включение становится ожесточённой. Пользователи, готовые платить более высокую комиссию, получают приоритет при транзакциях, что приводит к резкому росту общей суммы комиссий. Это может быть особенно проблематично для небольших транзакций, делая их экономически невыгодными.

Перегрузка сети

Когда объём транзакций превышает вычислительную мощность блокчейна, сеть перегружается. Это приводит к замедлению транзакций и раздражает пользователей, которым приходится ждать подтверждения своих транзакций.

Как работают решения масштабирования уровня 2

Основная концепция решений масштабирования уровня 2 проста, но эффективна: перенос транзакций из перегруженного основного блокчейна (уровень 1) на вторичный уровень. 

Это позволяет основной цепочке сосредоточиться на безопасности и окончательном расчёте, в то время как решение уровня 2 эффективно справляется с тяжёлой работой по обработке большого объёма транзакций. Представьте, что вы делегируете повторяющиеся задачи, чтобы освободить время для более важных дел. Решения уровня 2 работают по схожему принципу.

Вот несколько способов, с помощью которых решения уровня 2 достигают этой разгрузки:

Объединение транзакций

Вместо того чтобы обрабатывать каждую транзакцию по отдельности, решения уровня 2 объединяют их в один пакет. 

Это значительно снижает нагрузку на основную цепочку данных, поскольку там требуется записать только последний пакет. Это похоже на карпулинг: вместо того, чтобы каждая машина занимала место на дороге, несколько пассажиров путешествуют вместе в одном транспортном средстве.

Государственные каналы

Такой подход позволяет двум сторонам проводить множество транзакций напрямую друг с другом вне сети. 

Затем в основной цепочке записывается только окончательный результат или согласованное изменение состояния. Это похоже на личный разговор с последующим информированием остальных о конечном решении.

накопительные

Эти решения предполагают обработку транзакций вне блокчейна с сохранением криптографических подтверждений их достоверности. Эти подтверждения затем передаются в основной блокчейн для проверки и окончательного расчёта.

Типы решений масштабирования уровня 2

Существуют различные типы решений по масштабированию уровня 2, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Оптимистичные Своды

Они предполагают, что транзакции по умолчанию действительны. Однако существует механизм, позволяющий любому человеку оспорить транзакцию, если он считает её мошеннической. В таких случаях оспариваемая транзакция возвращается в основную цепочку для проверки.

Оптимистичные роллапы работают по принципу «невиновен, пока не доказано, что виновен». Транзакции объединяются вне блокчейна и обрабатываются секвенсором в сети уровня 2. Секвенсор передает сжатую запись пакета транзакций вместе с криптографическим доказательством мошенничества в основной блокчейн.

Преимущества

Вот три преимущества оптимистичных роллапов:

• Быстрые транзакции: Обрабатывая транзакции вне блокчейна, Optimistic Rollups достигают значительно более высокой скорости транзакций по сравнению с основным блокчейном.

• Низкие тарифы: Объединение транзакций снижает нагрузку на основную цепочку данных, что приводит к снижению комиссий за транзакции для пользователей.

• Поддерживает смарт-контракты: В отличие от некоторых других решений уровня 2, Optimistic Rollups может обрабатывать смарт-контракты, обеспечивая более широкий спектр приложений.

Недостатки

Вот два недостатка оптимистичных роллапов:

• Доказательства мошенничества: Механизм защиты от мошенничества может внести небольшую задержку в завершение транзакций, поскольку существует период времени для разрешения споров.

• Безопасность зависит от основной цепи: В конечном счете, безопасность оптимистичных роллапов зависит от безопасности основного блокчейна.

Накопительные пакеты с нулевым разглашением (ZK-накопительные пакеты)

Они используют продвинутая криптография для создания кратких доказательств действительности транзакций без раскрытия всех данных о них. Это позволяет проводить транзакции ещё быстрее и дешевле по сравнению с оптимистичными роллапами.

Кроме того, ZK-Rollups более ориентированы на конфиденциальность. Транзакции обрабатываются вне блокчейна, аналогично оптимистичным роллапам. Однако ZK-Rollups генерируют криптографические доказательства (без раскрытия фактических данных транзакции), подтверждающие валидность всего пакета транзакций.

Преимущества

Вот три преимущества ZK-Rollups:

• Сверхбыстрые транзакции: ZK-Rollups обеспечивает еще более высокую скорость транзакций по сравнению с Optimistic Rollups из-за более легких доказательств.

• Очень низкие комиссии: Подобно оптимистичным роллапам, ZK-роллапам выигрывают от сниженной нагрузки на основную цепочку данных, что приводит к минимальным комиссиям за транзакции.

• Улучшенная конфиденциальность: ZK-Rollups скрывают детали транзакций, обеспечивая большую конфиденциальность по сравнению с Optimistic Rollups.

Недостатки

Вот два недостатка ZK-Rollups:

• Сложные вычисления: Генерация ZK-доказательств требует более сложных вычислений, которые могут оказаться весьма затратными для секвенсора.

• Ограниченная функциональность смарт-контракта: В настоящее время ZK-Rollups имеет ограничения по поддержке сложных смарт-контрактов. Однако это направление активно разрабатывается.

Государственные каналы

Каналы состояний предлагают уникальный подход к разгрузке транзакций, идеально подходящий для конкретных случаев. Две стороны устанавливают прямой канал связи вне блокчейна. Они могут проводить множество транзакций напрямую друг с другом в рамках этого канала.

Только окончательное согласованное состояние (результат) затем записывается в основную цепочку.

Преимущества

Вот два преимущества государственных каналов:

• Самые быстрые транзакции: Каналы состояний предлагают потенциал для самых быстрых скоростей транзакций среди решений уровня 2 из-за их полностью автономной природы.

• Очень частный: Транзакции внутри канала полностью конфиденциальны, что обеспечивает существенное преимущество в плане конфиденциальности.

Недостатки

Вот два преимущества государственных каналов:

• Ограниченная масштабируемостьКаналы состояний лучше всего подходят для конкретных повторяющихся транзакций между двумя сторонами. Они плохо масштабируются для более широкого участия в сети.

• Комплексная установка: Настройка и управление государственными каналами может быть технически сложной для пользователей.

Сайдчейны против решений уровня 2

Хотя технически сайдчейны не классифицируются как решения уровня 2, они представляют собой важную концепцию масштабируемости блокчейна. 

Сайдчейны — это независимые блокчейны, работающие параллельно с основной цепочкой. Активы могут передаваться (или «привязываться») между основной цепочкой и сайдчейном через двусторонний мост.

Сайдчейны отличаются от решений уровня 2 тем, как они наследуют безопасность. Решения уровня 2 используют безопасность основной цепи, в то время как сайдчейны имеют собственную независимую защиту. механизмы безопасности. Таким образом, хотя они и не являются строго вторым уровнем, сайдчейны предлагают ценную альтернативу для достижения масштабируемости и исследования взаимодействия между блокчейнами.

Преимущества

Вот два преимущества сайдчейнов:

• Высокая масштабируемость: Сайдчейны могут обрабатывать гораздо больший объем транзакций по сравнению с основной цепочкой из-за их независимой конструкции.

• Взаимодействие: Сайдчейны потенциально могут обеспечить связь и передачу активов между различными блокчейнами, способствуя созданию более взаимосвязанной экосистемы.

Недостатки

Вот два преимущества сайдчейнов:

• Пониженная безопасность: Безопасность боковой цепи не связана напрямую с основной цепью, что потенциально делает ее более уязвимой для атак.

• Многогранность: Управление мостом между основной цепочкой и боковой цепочкой вносит дополнительную сложность.

Примеры решений уровня 2

Мир решений второго уровня полон инноваций, предлагая различные решения для конкретных блокчейнов. Вот некоторые из популярных решений второго уровня:

Эфириум

Ethereum, ведущая платформа для умные контракты, получил широкое распространение из-за ограничений масштабируемости Layer-2. Вот некоторые из наиболее перспективных вариантов:

• оптимизм: хорошо зарекомендовавшее себя решение уровня 2, предлагающее высокую скорость транзакций и низкие комиссии для пользователей Ethereum.

• арбитум: еще один популярный выбор, известный своей высокой пропускной способностью и совместимостью с существующими инструментами Ethereum.

• Polygon: эта платформа предлагает набор решений масштабирования уровня 2, включая Polygon PoS (сайдчейн) и Polygon zkEVM (решение ZK-rollup, находящееся в разработке).

Bitcoin

В то время как Bitcoin в первую очередь фокусируется на безопасности, Lightning Network представляет собой решение уровня 2, обеспечивающее более быстрые и дешевые микротранзакции для повседневного использования в сети Bitcoin.

Примеры использования решений уровня 2

Решения уровня 2 уже оказывают значительное влияние на различные секторы криптоэкосистемы:

Децентрализованные приложения (dApps)

Более быстрые и дешёвые транзакции благодаря решениям уровня 2 открывают возможности для развития более широкого спектра децентрализованных приложений (dApps). Пользователи могут взаимодействовать с игровыми платформами, децентрализованными приложениями социальных сетей и другими инновационными приложениями, не сталкиваясь с высокими комиссиями за транзакции.

DeFi (децентрализованные финансы)

Протоколы DeFi В значительной степени зависят от быстрых и доступных транзакций. Решения уровня 2 позволяют пользователям участвовать в заимствованиях, кредитовании и других операциях DeFi без непомерных комиссий за газ, что повышает доступность и рост в сфере DeFi.

Транзакции NFT (невзаимозаменяемые токены)

3 декабря 2021 года на торговой площадке Nifty Gateway была совершена самая дорогая NFT-транзакция. «Merge», цифровая коллекция произведений искусства от PAK, была продана за ошеломляющие 91 806 516 долларов, что сделало её самой дорогой. самый дорогой NFT из когда-либо проданныхЭта замечательная распродажа состоялась всего за 48 часов после ее релиза.

Покупка, продажа и торговля NFT могут быть дорогостоящими из-за высоких комиссий за газ в основной цепочке. Решения уровня 2 могут значительно снизить эти издержки, делая NFT более доступными для более широкой аудитории и способствуя развитию более динамичной экосистемы NFT.

Преимущества решений масштабирования уровня 2

Разгружая транзакции из основного блокчейна, решения уровня 2 помогают упростить экосистему криптовалют. Вот некоторые ключевые преимущества, которые они обеспечивают:

Более быстрые транзакции

В этом и заключается основное преимущество решений уровня 2. Обрабатывая транзакции вне блокчейна, они значительно увеличивают общую пропускную способность по сравнению с основным блокчейном. 

Пользователи получают более быстрое подтверждение, что обеспечивает более плавный и эффективный процесс. Представьте себе, что пробки в час пик внезапно исчезают — решения второго уровня создают аналогичное чувство облегчения на перегруженных блокчейнах.

Сниженная комиссия за транзакцию

Ограниченное пространство в основной цепочке приводит к росту комиссий за транзакции при высоком спросе. Решения уровня 2 снижают эту нагрузку, обрабатывая транзакции вне цепочки. Это снижает нагрузку на основную цепочку, что приводит к значительному снижению комиссий за транзакции для пользователей. 

Это похоже на то, как если бы в часы пик были открыты несколько пунктов взимания платы за проезд — решения уровня 2 помогают избежать заторов, которые приводят к высоким сборам.

Улучшенный пользовательский интерфейс

Более быстрые транзакции и более низкие комиссии напрямую повышают удобство использования. 

Пользователям больше не приходится долго ждать подтверждения своих транзакций, и они могут участвовать в криптоэкосистеме, не платя непомерных комиссий. Это способствует более широкому распространению и росту интереса к криптоприложениям.

Недостатки решений масштабирования уровня 2

Источник

В ноябре 2023 года компания ChainLight, специализирующаяся на кибербезопасности, сообщила об обнаружении уязвимости в реализации основной сети zkSync Era. Если бы эта уязвимость была использована, это могло бы привести к потенциальной потеря 1.9 миллиарда долларов могло произойти.

Это показывает, что внедрение ZK-доказательств влечет за собой проблемы безопасности, которые разработчикам необходимо решить.

Хотя решения уровня 2 предлагают существенные преимущества, есть и некоторые потенциальные недостатки:

Повышенная сложность

Интеграция с решениями уровня 2 может усложнить работу пользователей и разработчиков по сравнению с прямым использованием основной цепочки. Понимание различных вариантов уровня 2, их функциональности и потенциальных последствий для безопасности требует дополнительных знаний.

Зависимость от безопасности

Безопасность некоторых решений второго уровня, особенно оптимистичных накопительных пакетов, в конечном итоге зависит от безопасности основной цепочки. Взлом основной цепочки может повлиять на безопасность решения второго уровня.

Ограниченная совместимость

В настоящее время различные решения уровня 2 часто работают изолированно, что затрудняет бесперебойное перемещение активов и взаимодействие между ними. Это может препятствовать развитию по-настоящему взаимосвязанной блокчейн-экосистемы.

Риски централизации

Некоторые решения второго уровня, особенно те, где за обработку транзакций отвечает один секвенсор, могут привести к рискам централизации. Это противоречит децентрализованной природе многих блокчейнов.

Развивающиеся технологии

Технология уровня 2 всё ещё находится в стадии разработки, и некоторые решения уже более зрелые, чем другие. Постоянная оценка безопасности и функциональности этих развивающихся технологий имеет решающее значение.

Будущее решений масштабирования уровня 2

Решения второго уровня — это не готовый продукт, а скорее быстро развивающаяся область с огромным потенциалом, способная определить будущее блокчейн-технологии. Вот чего следует ожидать:

Улучшенная безопасность

Разработчики постоянно работают над усилением механизмов безопасности, исследуют новые криптографические методы и устраняют потенциальные уязвимости, чтобы обеспечить сохранность средств и активов пользователей.

Улучшенная масштабируемость

Ориентируясь на обработку еще больших объемов транзакций, будущие решения уровня 2 расширят границы масштабируемости, прокладывая путь к массовому внедрению технологии блокчейн.

Взаимодействие

В настоящее время предпринимаются усилия по созданию мостов между различными решениями уровня 2 и блокчейнами, что позволит обеспечить бесперебойную передачу активов и связь в рамках всей экосистемы.

Пользовательский опыт

Упрощение процессов адаптации и повышение удобства использования решений второго уровня будет иметь решающее значение для их более широкого внедрения. Разработчики работают над интуитивно понятными интерфейсами и инструментами для оптимизации пользовательского опыта.

Разблокировка DeFi и NFT

Благодаря снижению затрат решения уровня 2 раскроют весь потенциал DeFi и NFTs, открывая двери для инновационных финансовых услуг и создания более динамичных цифровых активов.

Заключение 

Решения для масштабирования второго уровня представляют собой революционный шаг к созданию более масштабируемой и удобной для пользователя экосистемы блокчейна. Они решают важнейшую задачу масштабируемости и открывают путь к более быстрым, дешёвым и доступным криптотранзакциям. 

Выступая в качестве расширения основного блокчейна, решения уровня 2 раскрывают истинный потенциал технологии блокчейн. 

Они могут обеспечить будущее, в котором криптовалюта будет процветать, инновационные приложения будут процветать, а блокчейн легко интегрируется в различные аспекты нашей жизни.