Что такое решение второго уровня (Layer 2) в блокчейне?
Главное
- Решение второго уровня (Layer 2) — это протокол, развернутый поверх основного блокчейна (Layer 1) и призванный повысить его масштабируемость.
- L2-решения используют для популярных блокчейн-платформ с невысокой пропускной способностью, таких как Ethereum и биткоин.
- Решение второго уровня глубоко интегрировано с основной сетью, имеет совместимые смарт-контракты и криптоактивы.
- В случае Ethereum для перевода криптовалюты между основной сетью и Layer 2 понадобится кроссчейн-мост.
Для чего нужны решения второго уровня?
Блокчейнам присуща проблема, известная как «трилемма масштабируемости». Она заключается в сложности создания одновременно быстрой, децентрализованной и безопасной сети. Поэтому зачастую разработчикам приходится выбирать и оптимизировать максимум два компонента из трех.
Архитектура ранних блокчейнов, в первую очередь биткоина и Ethereum, не была рассчитана на большое число транзакций и пользователей, а потому те имеют низкую пропускную способность. Например, в биткоине это 5-7 транзакций в секунду (TPS), в Ethereum — около 15 TPS.
Повысить масштабируемость можно путем изменения кода блокчейн-протокола с помощью таких функций как шардинг. Но это требует много времени и может растянуться на годы. Кроме того, такие улучшения меняют основы архитектуры, поэтому сообщество проекта не всегда согласно их проводить.
L2-решения позволяют по крайней мере частично решить проблему низкой пропускной способности и высоких комиссий за переводы, не затрагивая код основного блокчейна. Их главное преимущество — в возможности переводить активы между адресами «первого уровня», используя при этом «второй уровень», в качестве которого может выступать как отдельный оффчейн-протокол, так и отдельный блокчейн.
Какие решения второго уровня существуют для биткоина?
Главным L2-проектом для первой криптовалюты является Lightning Network (LN). Она работает на протоколе с использованием смарт-контрактов и так называемых каналов состояния. Сеть Lightning Network запустили еще в 2015 году, и с того момента она продолжает активно развиваться. К концу мая 2022 года общая емкость LN-каналов достигла 3900 BTC.
Основная функция LN — возможность для держателей биткоина совершать прямые обмены, не записывая информацию в его реестр. Для этого нужно открыть специальный канал с помощью одной ончейн-транзакции и поместить в него биткоины.
После активации платежный канал позволяет совершать переводы оффчейн, то есть вне основной сети, с гораздо большей скоростью и меньшими комиссиями. В отличие от ончейн-транзакций, операции в каналах Lightning Network видимы лишь их пользователям. В основной блокчейн записываются только первоначальное и финальное состояния транзакций.
Такой подход значительно снижает нагрузку на основную сеть биткоина: Lightning Network способна обрабатывать тысячи операций в секунду, обеспечивая при этом высокий уровень безопасности системы.
Чем защищены платежные каналы в Lightning Network?
Канал верифицируют его участники и их обоюдные смарт-контракты. По завершении офчейн-обмена окончательное состояние записывается в новом блоке основной сети. Смарт-контракты защищают транзакции в рамках каналов состояния, а также выступают в роли «судей» во взаимоотношениях участников.
Некоторые каналы используют таймер, автоматически обновляющий или блокирующий ончейн-состояние транзакций. По истечении установленного срока система автоматически запускает завершающую транзакцию, затем обновляет основной блокчейн и закрывает канал состояния исходя из последней верифицированной транзакции. Любая новая попытка разблокировать канал состояния приводит к созданию нового шифрования и повторно запускает таймер.
Какие решения Layer 2 существуют для Ethereum?
Несмотря на невысокую скорость, Ethereum является самой высоконагруженной блокчейн-платформой для децентрализованных приложений. На нем работают многие популярные проекты в сферах децентрализованных финансов (DeFi) и невзаимозаменяемых токенов (NFT). Поэтому для Ethereum проблема масштабируемости стоит особенно остро.
Сейчас параллельно развиваются сразу несколько основных L2-решений:
Главной технологией для их работы является Rollups, имеющая две главные разновидности:
- Optimistic Rollups. С помощью этого решения транзакции совершаются в L2-сети, а затем большими группами объединяются в компактный блок, который включается валидаторами в основную сеть Ethereum. Optimistic Rollups используются в Arbitrum и Optimism.
- ZK-Rollups. Транзакции в сети второго уровня также объединяются в пакеты и отправляются в сеть Ethereum, однако их подтверждение происходит с помощью специальных верификаторов, которые являются криптографическим доказательством валидности операций. На базе ZK-Rollups реализован Polygon. Эту технологию для масштабирования Ethereum считает основной сооснователь платформы Виталик Бутерин.
Каким бы ни было L2-решение, Ethereum как «первый слой» берет на себя функцию проверки транзакций и производства блоков, реестра, куда записываются конечные состояния, и механизма консенсуса. Таким образом, проекту не нужно создавать собственную инфраструктуру.
Существуют и другие проекты Layer 2. Например, в июле 2022 года стартап Matter Labs объявил о запуске zkSync 2.0. Месяц спустя собственный протокол, написанный на языке Cairo, запустил проект StarkWare.
Как переводить активы из сети первого уровня во второй?
Чтобы перевода криптовалют из блокчейна первого уровня в L2-сеть, нужно воспользоваться кроссчейн-мостами.
Для работы с ними понадобится браузерный Web3-кошелек, например MetaMask или WalletConnect. В настройках кошелька нужно предварительно добавить нужную сеть — к примеру, Optimism.
У проекта есть свой официальный мост. На сайте моста выберите актив, который хотите перевести, укажите сумму, подтвердите транзакцию и взамен получите те же токены, но уже L2-сети. Собственные мосты также есть у Polygon и Arbitrum.
Криптовалюты L2-сетей можно использовать практически без ограничений как «оригинальные», например для переводов или торговли на децентрализованных биржах или в DeFi-протоколах. Большинство крупных приложений поддерживают активы решения второго уровня. В Uniswap такой подход назвали «мультичейн».
Относятся ли сайдчейны к решениям Layer 2?
Сайдчены, которые используют, например, в Cosmos или Polkadot, не являются решениями второго уровня. Если первые используют собственную систему безопасности, то вторые полагаются в этом вопросе на «родительский» блокчейн.
Что еще почитать?
Что такое предложение об обновлении биткоина (BIP)?
Рассылки ForkLog: держите руку на пульсе биткоин-индустрии!
