Ethereum был задуман как основа для децентрализованных приложений — революционный инструмент для смарт-контрактов и DeFi. Но когда в игру заходят миллионы пользователей, становится очевидно, базовый уровень сети не вытягивает.
Это как шоссе с тремя полосами, которое пытается обслужить мегаполис. Итог очевиден — медленные транзакции и заоблачные комиссии за газ, которые делают использование блокчейна неудобным.
Почему так происходит?
Все дело в «трилемме масштабируемости». Блокчейны вроде Ethereum пытаются одновременно быть безопасными, децентрализованными и быстрыми, но это труднодостижимо. Они могут выбрать только два пункта из трех — отсюда и трилемма. Ethereum, например, сделал ставку на безопасность и децентрализацию, пожертвовав масштабируемостью.
И тут на сцену выходят как раз Layer 2. Эти технологии разгружают основной блокчейн, проводя транзакции вне базового уровня.
Результат — мгновенные операции, снижение комиссий и сохранение надежности Ethereum. Если возвращаться к нашему примеру с мегаполисом, то это как открыть дополнительную транспортную развязку, чтобы уменьшить пробки на шоссе.
С такими решениями, как rollups и платежные каналы, блокчейны становятся готовы к массовому внедрению. Наконец-то DeFi, NFT и Web3 начинают работать так, как от них ждут — быстро, доступно и безопасно.
Типы Layer 2 решений: Обзор основных технологий
Если мы в роли разработчиков, то мы сталкиваемся с проблемой ограниченных возможностей сети при увеличении числа пользователей и транзакций. Для решения этой проблемы появились различные технологии, такие как Optimistic Rollups, ZK-Rollups, Plasma и State Channels.
Роллапы поддерживаются различными приложениями и платформами, работающими на Ethereum. Многие децентрализованные финансы (DeFi), игры и другие dApp (децентрализованные приложения) уже начали поддерживать эти технологии, чтобы улучшить опыт пользователей, например, Uniswap.
Каждая из этих технологий решает задачу масштабируемости, но делает это разными способами. Ниже мы разберемся в них и попробуем понять, чем каждая из этих технологий отличается:
Optimistic Rollups
Представьте себе, что у вас есть возможность проводить транзакции быстро и дешево, не перегружая основную сеть Ethereum. Это именно то, что делают Optimistic Rollups. Они работают как слой второго уровня (Layer 2), который помогает Ethereum справляться с нагрузкой, улучшая скорость и снижая стоимость транзакций.
Главная особенность Optimistic Rollups в том, что они предполагают, что все транзакции, которые происходят на их уровне, валидны. То есть, они не проверяют каждую транзакцию в момент ее добавления, а просто публикуют транзакции на главной сети (Ethereum) в виде пачек, сэкономив тем самым ресурсы.
Как это работает?
Когда вы делаете транзакцию на Optimistic Rollup, ваши данные проходят через некую сущность под названием sequencer (последователь). Он проверяет транзакцию, добавляет ее в пакет и отправляет его на Ethereum. Самое интересное, что Rollup проверяет только «корни состояния» — это такие криптографические отметки, которые показывают текущее состояние сети (например, какие счета у кого). Если кто-то решит, что транзакция была неправильной, он может подать жалобу через fraud proof — специальное доказательство мошенничества. Технически это выглядит примерно так:,
Самые высокие ставки по RU, BY, KZ от прямого рекламодателя FONBET PARTNERS!
К заливам!
Однако есть несколько рисков. Например, если sequencer вдруг исчезнет или начнет действовать нечестно, могут возникнуть проблемы. Чтобы этого избежать, последователь должен публиковать все данные о транзакциях на Ethereum, что значительно повышает безопасность и уменьшает вероятность манипуляций.
Выход из Rollup тоже интересен. Если ты хочешь забрать свои деньги, то, помимо обычных действий, нужно пройти через период ожидания (чаще всего это 1-2 недели). В течение этого времени могут быть поданы жалобы, если кто-то считает транзакцию неправильной.
ZK Rollups
Теперь поговорим о ZK Rollups. Это другая, более технически сложная, но крайне интересная альтернатива. Вместо того чтобы проверять транзакции по очереди, как делают Optimistic Rollups, ZK Rollups используют Zero-Knowledge Proofs (нулевые доказательства), чтобы доказать, что транзакция была правильной, не раскрывая самих данных. Это значит, что транзакции могут происходить быстро, с минимальными затратами на ресурсы, а данные остаются защищенными.
Источник: Chainlink
ZK Rollups работают так: вычисления происходят тоже не на главной сети, а в сторонней сети, и затем результат этих вычислений подтверждается на главной сети через нулевые доказательства. Эта технология позволяет значительно уменьшить количество данных, которые надо публиковать в Ethereum, а значит, снижает стоимость и нагрузку на сеть.
Основное отличие ZK Rollups от Optimistic Rollups — это то, что ZK Rollups не требуют периода ожидания или fraud proof. Если транзакция неправильная, это будет видно сразу же благодаря специальному доказательству. Таким образом, транзакции в ZK Rollups кажутся гораздо быстрее и безопаснее.
Plasma Chains
Plasma — это еще одна технология для масштабирования, которая немного отличается от Rollups. Также периодически публикует только важные изменения на главной сети.
Источник: Документация Plasma
У Plasma есть интересная идея: она не раскрывает все данные о транзакциях, а только конечное состояние (так называемые state commitments). Это позволяет снижать нагрузку на Ethereum, но делает систему менее гибкой в плане данных.
Существует риск того, что если данные для решения споров не доступны (например, из-за плохой работы Plasma), это может стать проблемой для пользователей. Однако для разрешения споров Plasma использует те же fraud proofs, которые помогают вернуть все на свои места.
State Channels
Наконец, State Channels — это решение, которое позволяет двум или нескольким пользователям взаимодействовать друг с другом без постоянного обращения к основной сети. То есть ты можешь проводить множество транзакций с партнером напрямую, не загружая блокчейн.
Источник: IEEE
Открытие канала происходит через смарт-контракт, и для этого участники должны вложить средства. После этого они могут обмениваться транзакциями без необходимости постоянно обращаться к Ethereum. Только в начале и в конце канала взаимодействие с основной сетью обязательно — когда ты открываешь канал и когда закрываешь, чтобы зафиксировать итоговое состояние.
Это отличный способ для частых микроплатежей или других приложений, где нужно много транзакций между несколькими участниками.
Сравнение всех этих технологий
- Optimistic Rollups — быстрые, дешевые, но с рисками, если кто-то обманывает систему.
- ZK Rollups — очень безопасные и быстрые, но сложные для реализации.
- Plasma — создает дочерние блокчейны, но с ограничениями в плане гибкости.
- State Channels — хорошо для частых прямых взаимодействий, но только между двумя пользователями.
Каждое из этих решений имеет свои плюсы и минусы, и выбор зависит от того, какие задачи ты пытаешься решить.
Как Layer 2 меняет крипто-транзакции: Практическое влияние
То, что мы описали выше — очень важно для таких приложений, как DeFi и NFT, которые требуют быстрой и дешевой обработки транзакций.
1. Меньше комиссий и быстрее транзакции
Решения, такие как zkSync, обеспечивают более быстрые и дешевые транзакции, перенося большую часть вычислений и данных на второй уровень. Это позволяет использовать Ethereum для массовых приложений без лишних затрат. Например, при создании и торговле NFT или использовании DeFi протоколов, пользователи могут совершать транзакции гораздо быстрее и дешевле.
2. Конфиденциальность и удобство для пользователей
Конфиденциальные транзакции в таких сферах, как DeFi, где пользователи могут взаимодействовать с платформами без раскрытия своей идентичности.
Кроме того, в zkSync есть абстракция аккаунтов, что упрощает использование криптовалюты для обычных пользователей. Например, нет необходимости заботиться о газовых сборах или хранении приватных ключей — все это делает блокчейн более доступным для широкой аудитории.
3. Будущее и инновации
zkSync, например, активно разрабатывают zkEVM — совместимость с виртуальной машиной Ethereum (EVM), но с улучшенной производительностью. Это позволяет строить более сложные и надежные приложения, которые нельзя было бы реализовать без использования Layer2.
Для DeFi это значит, что протоколы могут работать гораздо быстрее и с меньшими затратами.
Для NFT — более быстрая и дешевая торговля, создание коллекций, соответственно, рынок будет более ликвидным и доступным.
Layer 2 и безопасность: какие риски остаются?
Основная угроза безопасности для Optimistic Rollups (таких как Arbitrum и Optimism) заключается в механизме оверкоммита (или «предположения честности»). Когда транзакции обрабатываются на уровне L2, они лишь предполагаются как корректные. Это означает, что все транзакции считаются верными, пока не будет замечено, что одна из них неверна — мы про это говорили. В случае обнаружения ошибки или мошенничества, активируется механизмы оспаривания, которые требуют времени (несколько дней для Arbitrum и Optimism). В это время у злоумышленников может быть окно для манипуляций, что создает риски, особенно для децентрализованных приложений (dApps), которые работают с чувствительными данными или транзакциями.
С ZK-Rollups (zkSync, StarkNet) ситуация немного другая, потому что они используют ZK-SNARKs для моментальной проверки транзакций, что делает процесс гораздо более безопасным и практически исключает возможность манипуляций. Однако, эти решения все еще остаются уязвимыми в контексте криптографических уязвимостей или ошибок в коде, которые могут привести к потерям данных или средств.
Проблемы при переходе транзакций между Layer 2 и Layer 1
Трансфер данных между Layer 2 и основной сетью Layer 1 — это один из наиболее чувствительных моментов в масштабировании. Когда данные с L2 переходят обратно в L1, они должны пройти через проверку на корректность и быть согласованы с состоянием основной сети. Это место становится уязвимым, так как происходит синхронизация между двумя сетями, и если механизмы взаимодействия не идеально настроены, это может привести к несоответствиям и уязвимостям. Например:
- При взаимодействии с L1, некоторые механизмы, такие как на Arbitrum, могут потребовать вмешательства ограниченной группы валидаторов или оркестраторов, что увеличивает централизацию. Если основной провайдер или несколько крупных валидаторов становятся уязвимыми, вся сеть может оказаться под угрозой.
- Ошибки в логике согласования между Layer 2 и Layer 1 могут привести к потере данных или средств, особенно если такие системы недостаточно протестированы при больших нагрузках.
- Как в случае с Optimistic Rollups, процессы подтверждения транзакций занимают время. Это создает риски, если в этот период произойдут атаки или системные сбои.
Как это влияет на пользователей и разработчиков
Для разработчиков критически важно понимать, что безопасность в таких сетях не гарантирована на 100%. Решения, использующие ZK-Rollups, обеспечивают более высокий уровень безопасности, но с большими требованиями к вычислительным ресурсам, что может повлиять на стоимость. В случае с Optimistic Rollups риски больше связаны с задержками и возможными сбоями в процессе оспаривания транзакций.
Для пользователей важнейшими рисками являются: потеря средств из-за ошибочной или небезопасной транзакции, потеря времени на ожидание подтверждений или даже проблемы с доступностью сервисов на Layer 2 в случае атаки или сбоя синхронизации.
Какие перспективы у рынка Layer 2: Будущее технологий и рынка
Развитие инфраструктуры для Layer 2 решений тесно связано с интеграцией с крупнейшими блокчейнами, такими как Ethereum и Bitcoin, что позволяет улучшить масштабируемость и снизить транзакционные издержки. В ближайшие годы, ожидается, что такие технологии, как Optimistic Rollups (Arbitrum, Optimism) и ZK-Rollups (zkSync, StarkNet), будут развиваться и становиться более стабильными, предоставляя платформы с высокой пропускной способностью и меньшими задержками.
Интеграция с Ethereum уже активно идет, особенно в рамках Ethereum 2.0. Это открывает новые возможности для DeFi и NFT — их мы описали ранее.
Bitcoin, хотя и не активно поддерживает Layer 2 решения в плане смарт-контрактов, через решения как Lightning Network все больше используется для быстрых и дешевых транзакций, что также стимулирует развитие инфраструктуры для использования Layer 2 в других сферах.
Важными факторами будут дальнейшая оптимизация безопасности, улучшение интероперабельности между различными сетями и снижение централизации, чтобы эти решения могли полноценно конкурировать с основной сетью и стать частью блокчейн-экосистемы следующего поколения.
