Что такое слои 2 и почему они важны?

Для начала нам нужно определить, что такое уровень 1: Сеть уровня 1 — это базовый уровень или базовая инфраструктура сети.блокчейн. Также известна как основная сеть или«основная сеть», он не только определяет CORE правила экосистемы, но также может проверять и завершать транзакции, как это видно на таких примерах, как Ethereum, Bitcoin и Solana.

Блокчейны уровня 1 часто начинаются с акцента на децентрализацию и безопасность — оба эти принципа являются CORE принципами любой надежной сети и (за некоторыми исключениями) поддерживаются разнообразной глобальной сетью разработчиков и участников, таких как валидаторы.

Смотрите также:Что такое Технологии блокчейн?

Из-за отсутствия какого-либо центрального управления или контроля эти платформы требуют, чтобы сама Технологии имела врожденный уровень безопасности для защиты пользователей от мошенничества и атак. И из-за этого приоритета в дизайне, не говоря уже об огромных ресурсах, необходимых для поддержания полностью функциональной экосистемы, им часто не хватало масштабируемости.

Хотя некоторые разработчики считают, что неспособность достичь состояния равновесия между безопасностью, децентрализацией и масштабируемостью является неумолимым недостатком Технологии (получившей название Трилемма блокчейна), решения уровня 2, такие как свертки наEthereumи сеть Lightning Network на базе Bitcoin являются ONE из решений, используемых для устранения этих проблем.

Читать дальше: Как работает Технологии блокчейн?

Что такое слои 2?

Уровень 2 относится к набору офчейн-решений (отдельных блокчейнов), построенных поверх уровня 1, которые уменьшают узкие места с помощью масштабирования и данных. Представьте себе кухню ресторана — если бы каждый заказ должен был быть сделан одним человеком от начала до конца, прежде чем заказ будет подтвержден и доставлен, это был бы очень медленный процесс, который мог бы выполнять только несколько заказов в час. Но уровни 2 похожи на подготовительные станции — есть станция для очистки и резки продуктов, станция для приготовления пищи, станция, которая собирает блюда — которая может сосредоточиться и выполнить каждую задачу гораздо эффективнее. Когда наступает подходящее время, последний человек может сопоставить каждое собранное блюдо с заказом и подтвердить его, прежде чем оно будет отправлено в конечный пункт назначения (клиенту).

Платежные платформы, такие как Visa, также используют похожую систему. Вместо того, чтобы отдельно управлять тысячами ежедневных микротранзакций от поставщика вроде Starbucks, которые засорили бы сеть за считанные минуты, Visa группирует их в пакеты для расчета в банковской системе через регулярные интервалы. Затем банки хранят и сортируют транзакции через свой внутренний эквивалент расчетного уровня. В этом случае Visa будет уровнем 2, а более широкая сеть учреждений и правительства, которые KEEP учет транзакций и определяют правила финансовой отрасли, — уровнем 1.

Ethereum также использует аналогичный метод с помощью таких функций, как оптимистичные и нулевые разглашения (ZK) накопления, которые снимают с пользователя бремя управления транзакциями. основная сетьи тем самым обеспечить большую инклюзивность транзакций и пропускную способность (больше транзакций в секунду). Все это делает пользовательский опыт более плавным и практичным. Примеры 2-х уровней на Ethereum включают такие решения, как ARBITRUM,Optimism, Loopring и zkSync.

Читать дальше: Что такое Loopring?

Почему важны слои 2?

Хотя децентрализация и безопасность являются принципами работы уровня 1, или основной сети, Ethereum, последующая популярность на рынке с годами привела к тому, что сеть достигла своей текущей емкости чуть более 1,5 миллиона ежедневных транзакций. Кроме того, поскольку основная сеть может обрабатывать толькооколо 15 транзакций в секунду, периоды высокой сетевой активности часто приводят к перегрузке данных. Это, в свою очередь, вызываетGAS (транзакционные сборы)повышаться и замедлять производительность приложений, что в последнее время наблюдалосьПродажа виртуальной земли Yuga Labs Othersideи во время бычьего рынка 2021 года.

Для борьбы с этими проблемами уровень 2 расширяет Ethereum как отдельный блокчейн над сетью уровня 1. Как уже упоминалось, он общается и помогает разгрузить тяжелую нагрузку транзакций из основной сети с помощью смарт-контрактов, которые интегрируются и извлекают выгоду из надежной децентрализованной модели безопасности Ethereum. По сути, уровень 1 отвечает за безопасность, доступность данных и децентрализацию, в то время как уровни 2 отвечают за масштабирование, связанное с транзакциями.

В большинстве случаев блокчейны уровня 1 имеют:

• Сеть узлов для защиты и проверки сети.
• Сеть производителей блоков.
• Основные данные блокчейна и транзакций.
• Сопутствующий механизм консенсуса.

Уровень 2 отличается тем, что предлагает:

• Более низкие комиссии: Layer 2 объединяют несколько транзакций вне сети в одну транзакцию Layer 1, что помогает снизить нагрузку на данные. Они также сохраняют безопасность и децентрализацию, урегулируя транзакции в основной сети.
• Больше полезности: благодаря сочетанию преимуществ большего количества транзакций в секунду и более низких комиссий проекты уровня 2 могут сосредоточиться на улучшении пользовательского опыта и расширении сферы применения.

Как уже упоминалось, большинство проблем масштабируемости связаны с децентрализацией. В отличие от традиционных банков, которые имеют закрытый и более эффективный метод регулирования платежей, транзакции и управление данными с блокчейнами должны проходить ряд систематических шагов, таких как принятие, проверка и распространение в сети (с тысячами участников), при этом сохраняя безопасность и прозрачность.

Таким образом, такие сети, как Ethereum, должны включать многоуровневую и масштабируемую конструкцию, которая может конкурировать с (и в конечном итоге заменить) более оптимизированными, но ограниченными каналами систем, таких как Visa и Mastercard. Уровни 1 и 2 важны, поскольку они работают вместе для достижения цели сделать сеть более быстрой и удобной для пользователя.

Смотрите также:Узлы и клиенты Ethereum , полное руководство

Как работает слой 2?

Протоколы уровня 2 предоставляют вторую структуру, в которой транзакции могут происходить отдельно от уровня 1. Это означает, что приличное количество работы, которая будет выполняться основной цепочкой, может быть перемещено на второй уровень. Затем приложения уровня 2 отправляют данные транзакций на уровень 1, где они защищены в реестре блокчейна и истории.

Как и в случае с любыми другими открытыми или закрытыми платформами, уровни 2 также различаются по доступности. Некоторые из них могут использоваться рядом приложений, в то время как другие удовлетворяют только капризы конкретного проекта. Тем не менее, несколько ключевых компонентов, которые используют уровни 2, включают в себя роллапы ибоковые цепи.

Свертывания слоя 2

Rollup — это особое решение уровня 2, которое выполняет сотни транзакций за пределами уровня 1, сворачивает их в один фрагмент сжатых данных, а затем отправляет данные обратно в основную сеть, чтобы любой мог просмотреть и оспорить их, если они покажутся подозрительными. Таким образом, rollup не только использует безопасность Ethereum , но и может снизить плата за GAS может вырасти до 10-100 раз.

Хотя все накопители помогают с депозитами, выводами и проверкой доказательств, существуют небольшие различия в том, как накопители, такие как накопители Optimism и ZK, отправляют данные обратно на уровень 1.

Оптимистичные свертки

Оптимистичные свертки располагаются параллельно основной цепочке Ethereum , запускают все транзакции и затем отправляют данные обратно на уровень 1. Пользователи мотивированы совершать транзакции на этих уровнях 2 из-за конкурентоспособно низких комиссий. Если подозревается мошенническая транзакция, ее можно оспорить и оценить с помощьюдоказательства мошенничества. В этом сценарии накопительный пакет выполнит вычисление транзакции, используя доступные данные о состоянии. По сравнению с накопительными пакетами ZK (объясняется ниже) это означает, что время выхода из накопительного пакета и вывода средств обратно на уровень 1 будет немного больше. Однако «внутри» накопительного пакета пользователи по-прежнему будут получать быстрое подтверждение транзакции.

В целом, оптимистичные свертки являются Виртуальная машина Ethereum (EVM) и совместимы с Solidity, что означает, что все, что возможно на уровне 1 Ethereum, может быть воспроизведено на уровне 2.

Несколько примеров оптимистичных роллап-композиций включают в себя:ARBITRUM,Optimism и BOBA.

ZK-наборы

В отличие от оптимистичных накопительных пакетов, накопительные пакеты ZK генерируюткриптографическийдоказательства для проверки подлинности транзакций. Эти доказательства (отправленные на уровень 1) называются доказательствами валидности или SNARK (краткий неинтерактивный аргумент знания), или STARK (масштабируемый прозрачный аргумент знания).

ZK rollups более эффективны, поскольку они поддерживают состояние всех переводов на уровне 2, которые обновляются исключительно через доказательства действительности. Поскольку ZK rollups T нужны все данные транзакции, проще проверять блоки и передавать эфир (ETH), основной токен блокчейна Ethereum , на уровень 1. Доказательство валидности (принятое контрактом ZK rollup) уже подтвердило подлинность транзакций. При этом они не имеют полной поддержки EVM и более интенсивны для выполнения вычислений для приложений с небольшой активностью в цепочке.

Несколько примеров ZK-накопителей включают в себя:DYDX,Loopring и zkSync.

Сайдчейны

Как видно из таких проектов, какXDai и Polygon PoS, сайдчейн — это независимый, совместимый с EVM блокчейн, который работает параллельно и взаимодействует с основной сетью черезмосты. Поскольку они используют отдельный механизм консенсуса и не защищены уровнем 1, они технически не считаются уровнем 2. Однако эта цепочка работает так же, как Ethereum, поскольку она моделирует EVM. При этом существуют более высокие уровни рисков, связанных с операторами сайдчейна, поскольку пользователи доверяют им средства, а не протоколу Ethereum (или надлежащему уровню 2).

Читать дальше: Что такое блокчейн-мосты и как они работают?

Валидиумы

Валидиумы, такой как StarkWare, используют доказательства валидности (похожие на ZK-накопители), но T хранят данные на уровне 1. Несколько цепочек валидности могут работать параллельно ONE с другом, и каждая из них может обрабатывать около 10 000 транзакций в секунду. Однако, поскольку требуются более специализированные языки, поддержка общих смарт-контрактов ограничена.

И сайдчейны, и валидии — это блокчейны, которые работают параллельно с Ethereum и взаимодействуют с активами через мосты, которые подключаются к основной сети. Они не получают безопасность или данные от самого Ethereum и, следовательно, T считаются надлежащим слоем 2, как Optimistic или ZK rollups. Это особенно актуально, учитывая потенциальные последствия для безопасности и доверия. Однако оба масштабируются аналогично слоям 2, предлагая более низкие комиссии за транзакции и высокую пропускную способность.

Почему так много слоев 2?

Различные каналы уровня 2 были созданы для предотвращения любой чрезмерной зависимости или потенциального краха одной части сети. Однако, поскольку мы рассмотрели основные уровни 2 (оптимистичные свертки, свертки ZK и сайдчейны), экосистема постоянно меняется, и некоторые приложения в конечном итоге оказываются заброшенными, например, Plasma и State Channels.

Примеры распространенных слоев 2

В целом, поскольку уровни 2 гармонизируются и работают со всей экосистемой Ethereum , различные опции, которые может создать каждый, предлагают больший, более сбалансированный набор опций для конечных пользователей. То, чего не хватает ONE блокчейну уровня 2, может быть сбалансировано преимуществами другого и наоборот. Ниже приводится краткое изложение наиболее часто используемых уровней 2:

Общий уровень 2s

Проект общего уровня 2 отражает производительность и функциональность основной сети Ethereum, с более низкими комиссиями (GAS). Вот несколько примеров:

Optimism

Хотя новая система защиты от мошенничества все еще существуетстроится,Optimism— это система, эквивалентная EVM, которая использует оптимистичные накопления для ускорения, простоты и безопасности транзакций.

Риск и анализ:<a href="https://l2beat.com/projects/optimism/">https://l2beat.com/projects/ Optimism/</a>

ARBITRUM ONE

ARBITRUM — еще один оптимистичный накопительный пакет, который отражает динамику основной сети Ethereum, но с более низкими комиссиями за транзакции.

Риск и анализ:<a href="https://l2beat.com/projects/arbitrum/">ARBITRUM</a>

Boba Network

Раздвоенный изначально от Optimism, BOBAпредставляет собой оптимистичный пакет, направленный на снижение комиссий, повышение пропускной способности транзакций и усиление возможностей смарт-контрактов.

Риск и анализ:https://l2beat.com/projects/bobanetwork/

Слой 2, специфичный для приложений

В сравнении с этим, прикладные сети уровня 2 более специализированы и нацелены на улучшение производительности нишевого сектора рынка. Примеры включают:

Loopring

Loopringпредставляет собой объединение ZK, призванное обеспечить ту же безопасность, что и основная сеть Ethereum, но с большей масштабируемостью, например, пропускная способность увеличена в 1000 раз, а транзакционные издержки снижены до 0,1% от уровня 1.

zKSync

Используется такими платформами, как Binance,zkSyncэто ZK rollup от Matter Labs. Он уже запущен в сети Ethereum и поддерживает платежи, обмен токенами и невзаимозаменяемые токены (NFT).

Заброшенный слой 2s

Не каждый эксперимент или идея для слоя 2 срабатывает. Вот несколько примеров проектов, которые были направлены на решение проблемы, но не прижились.

плазма

Как указано взапись в блоге В опубликованном в январе 2020 года отчете исследовательская организация Ethereum Plasma Group объявила о прекращении деятельности в ее нынешнем виде и пожертвовала оставшиеся средства Gitcoin. Было принято решение сосредоточиться на оптимистичных роллапах.

Как видно из таких проектов, какPolygon, OMG Network и Gluon, плазменные цепи — это отдельные блокчейны, привязанные к основной сети Ethereum . Они используют защиту от мошенничества, такую ​​как оптимистичные накопители, для регулирования споров и управления безопасностью. Поскольку они являются уменьшенными копиями основной сети Ethereum , их также называют «дочерними цепями». Деревья Меркеля позволяют создавать бесконечный стек этих цепей, которые могут помочь разгрузить большую полосу пропускания данных от родительских цепей, включая основную сеть. Однако плазма T полезна для произвольных контрактов, только для переводов. И, следовательно, наряду стакие проблемы, как высокие издержки и трудности с выводом средствиз плазменной цепи от него отказались в пользу оптимистичных сверток.

Государственные каналы

Каналы состояния — это пути, открытые между двумя пользователями, которые хотят общаться друг с другом посредством транзакций. Используя контракты с несколькими подписями (тип контракта, для выполнения которого требуются подписи нескольких сторон), они позволяют участникам свободно совершать транзакции вне блокчейна и производить расчеты с основной сетью. Это обеспечивает высокую пропускную способность транзакций и минимизирует перегрузки и комиссии. Два основных типа каналов — это каналы состояния и платежные каналы. Однако из-за жесткости, связанной с необходимостью блокировки средств пользователями, в сочетании с отсутствием поддержки универсальных смарт-контрактов и приложений DeFi в 2021 году, от этого также в основном отказались. СогласноEthhub, команды, которые все еще работают над этим, включаютCelerX Сеть Connext.Сеть Райден также может находиться в NEAR производства или находиться в стадии разработки.

Дополнительные ресурсы и соображения по уровню 2

Из-за зарождения этих платформ уровня 2 все еще существуют риски и различные степени ошибочных предположений о доверии по сравнению с транзакциями в основной сети. Также стоит отметить, что, несмотря на использование безопасности уровня 1, уровни 2 по-настоящему безопасны только в том случае, если у них включены доказательства мошенничества, чего (на момент написания этой статьи) у них нет.

Блокчейн-мосты(которые люди могут использовать для передачи активов на уровень 2) также находятся на ранних стадиях разработки и несут в себе высокую степень риска. Учитывая все это, рекомендуется провести тщательную проверку с помощью таких ресурсов, как L2BEAT, прежде чем взаимодействовать с любым уровнем 2. L2BEAT — это комплексныйплатформа анализа и рискастремится информировать пользователей о проектах, которые соответствуют их высоким стандартам и строгим определениям того, что значит быть специалистом второго уровня.

Дальнейшее чтение:Дорожная карта Ethereum , ориентированная на Rollup и Неполное руководство по роллапамВиталик Бутерин