L2-решения: как они работают и зачем нужны

Приветствуем! Технология блокчейн произвела революцию в способах проведения транзакций и передачи информации в целом. Однако с течением времени масштабируемость сети стала одной из самых главных проблем. Для этой цели были созданы блокчейны второго уровня или layer 2 решения для крипты. В этой статье мы рассмотрим роль этой технологии для криптовалютной индустрии, а также разберем ее принцип работы.

Перед тем как начать, напомним о нашем DeFi Club. Это аналитический сервис, в котором собраны материалы по различным направлениям криптовалютой индустрии: от теоретической базы до практической аналитики и разборов способов заработка в DeFi. У нас также есть лаунчпад, который позволяет всем желающим инвестировать в перспективные криптостартапы на раннем этапе развития.

Когда мы говорим о первом уровне блокчейна, мы имеем в виду такие сети, как Bitcoin и Ethereum. Механизм децентрализации предполагает, что любой человек может запустить программное обеспечение L1 с персональным узлом. Механизм консенсуса же гарантирует, что все узлы сети в конечном итоге согласуют состояние всей системы (например, сколько ETH принадлежит тому или иному пользователю в конкретный момент времени).

На данный момент L1 Bitcoin может обрабатывать около 7 транзакций в секунду, а Ethereum — не более нескольких десятков. Этот лимит (который, впрочем, довольно низок) создает конкуренцию за место в блоке. Она проявляется путем выставления пользователями цен за операции в сети. Тот, кто заплатил большую комиссию, получит подтверждение своей транзакции раньше остальных.

Чтобы использовать L2-решение для биткоина и Ethereum, пользователь вносит свои средства через мост. Протоколы второго уровня используют базовый блокчейн, хотя и в минимальной степени: это позволяет пользователям платить меньшие комиссии.

Большинство L2 можно использовать с тем же программным обеспечением для кошельков, что и пользователь, например Metamask для Ethereum. Для всех основных Ethereum L2 плата взимается в основной валюте сети. В целом, пользователь сможет выполнять на L2 те же действия, что и на L1, а именно отправлять и получать платежи и взаимодействовать с приложениями смарт-контрактов.

В любой момент владелец средств на L2 может воспользоваться мостом, чтобы перевести свои средства обратно на L1. Пользователю не нужно доверять каким-либо назначенным сторонам, чтобы гарантировать вывод средств. Другими словами, безопасность средств обеспечивается самим блокчейном базового уровня.

Разработчики непременно сталкивались с извечной проблемой. соучредитель Ethereum Виталиком Бутериным назвал это трилеммой блокчейна. Она гласит, что архитектура сети должна выбирать между децентрализацией, безопасностью и масштабируемостью. Ethereum отдает предпочтение двум первым аспектам, поэтому масштабируемость неизбежно отходит на второй план.

Однако компромисс с масштабируемостью влечет за собой очевидные недостатки: медленные и дорогие транзакции. В настоящее время способность Ethereum их обрабатывать составляет 15-30 TPS (transactions per second). Для сравнения, у VISA этот показатель находится в районе 1 700 TPS.

Более того, завершение транзакции, когда она добавляется в блокчейн и становится необратимой, занимает в Ethereum около 15 минут. А в периоды высокого спроса сеть часто перегружена, что приводит к резким скачкам тарифов на газ.

L2-решения для эфира призваны решить эти проблемы и предложить более дешевые и быстрые транзакции. Они наследуют безопасность родительской сети Ethereum, что делает процесс более эффективным.

Основная особенность заключается в способах снижения нагрузки на транзакции в mainnet (основная сеть). Самые распространенные из них — sidechains и rollups. Разберем их подробнее.

Сайдчейны — это независимые блокчейны с собственными токенами и механизмами консенсуса, помогающие в масштабировании основной сети. Они подключаются к родительскому блокчейну с помощью двустороннего моста, который позволяет пользователям перемещать активы в Ethereum и из него.

Однако реальной передачи активов между двумя сетями не происходит. В сайдчейнах используется так называемая двусторонняя привязка. Смарт-контракт блокирует активы на основной сети и майнит зеркальное отражение токенов на сайдчейне.
Механизм работы следующий: mainnet блокирует токены, а sidechain работает уже с привязанными активами для выполнения транзакций. По завершении работы сайдчейн уничтожает свои копии и разблокирует оригинальные токены на Ethereum.

Блокчейн-роллапы — это решения для масштабирования L2, которые связывают в «пучок» транзакции и отправляют их в Ethereum как единый фрагмент данных. Таким образом, они занимают меньше места в блоке данных, что позволяет пользователям платить за газ меньше.

Существует два различных типа роллапов:

1. Optimistic rollups. Они предполагают, что все транзакции являются действительными. Если произошло что-то недействительное (например, пользователь пытается потратить средства, которые ему не принадлежат по праву), роллап может предотвратить завершение этого недействительного действия. При прямом использовании основной сети каждый узел L1 должен выполнять работу по обработке каждой транзакции. В альтернативном случае, при использовании optimistic rollups L2, операции требуют от ПО выполнения большого количества операций только в случае возникновения проблемы. Поскольку в наиболее распространенном, «оптимистичном» случае, эти доказательства не нужны, соответствующим узлам сети приходится выполнять гораздо меньше работы, чем обычно.
2. ZK-rollups. Эти роллапы используют криптографические доказательства, чтобы напрямую гарантировать, что транзакции изначально являются действительными. Их механизм работы включает в себя некоторые достижения прикладной математики. Доказательство с нулевым соглашением (Zero Knowledge Proof) позволяет базовому блокчейну убедиться в том, что транзакции L2 действительны, без необходимости их непосредственной обработки.

В этой статье мы постарались рассмотреть, что из себя представляет L2-решение для криптовалюты, его цель создания и механизм работы. Надеемся, этот материал был для вас полезен. В следующем материале мы разберем основные L2-решения, представленные на рынке.