Layer 2 — Что это за технология и зачем блокчейну она нужна?

Проблема текущей перегруженности Ethereum

Ethereum является ведущей платформой с самым богатым набором смарт-контрактов и DApp, а также с наибольшим объемом транзакций на рынке. Однако этот взрывной рост также создает серьезную проблему: сеть становится все более перегруженной. Даже в спокойные периоды рынка пользователи сталкиваются с высокими затратами на газ и задержками в сети, что значительно ухудшает опыт транзакций. Именно поэтому криптосообщество ищет решения для масштабирования.

Что такое Layer 2? Основные понятия

Для решения проблемы масштабируемости сообщество разработало два основных направления решений: улучшения на основном цепочке (Layer 1) и внецепочные решения (Layer 2).

Layer 1, или ETH 2.0, — это прямые обновления исходного блокчейна. Он использует технологии перехода с POW на POS и механизм шардинга, что позволяет узлам обрабатывать данные более эффективно без необходимости хранить всю цепочку данных. Однако такой подход требует длительного времени для поэтапного внедрения, и в настоящее время отсутствует четкий график.

Layer 2 — это совершенно иной метод. Вместо изменения основного блокчейна, Layer 2 работает как параллельный слой обработки вне цепочки. Транзакции обрабатываются вне цепочки, но итоговые результаты проверяются и хранятся в основном блокчейне. Такой подход позволяет быстро обрабатывать большое количество транзакций по значительно меньшей стоимости.

Если сравнить Ethereum с автомагистралью, то при увеличении трафика она становится все более загруженной. Layer 2 — это «мосты», построенные поверх этой дороги, которые помогают регулировать поток и повышать пропускную способность всей системы.

Основные технические методы Layer 2

State Channel: Канал состояния

Эта модель работает аналогично Lightning Network для Bitcoin. Две стороны создают отдельный канал в цепочке для обмена средствами, и после завершения всех необходимых транзакций только итоговые данные отправляются в основной блокчейн.

Raiden Network — это первый проект State Channel на Ethereum. Однако у этого решения есть ограничения — оно требует, чтобы обе стороны имели долгосрочную потребность в транзакциях, поэтому пока оно не получило широкого распространения и находится в состоянии застоя.

Plasma: Независимый побочный цепь

Plasma — одно из первых предложенных решений, разработанных Виталиком Бутериным. Оно работает как независимая побочная цепь, периодически отправляющая хэшированные данные обработанных блоков в смарт-контракт на основном блокчейне для проверки. Благодаря этому сотни или тысячи транзакций могут обрабатываться одновременно, при этом на цепочку исходных данных нужно сохранять всего несколько десятков байт.

Однако у Plasma есть важный недостаток: оно основывается на предположении, что узлы Plasma честны и всегда отправляют правильные данные. Чтобы защитить пользователей от рисков, им приходится ждать от 7 до 14 дней перед возможностью вывести средства, что создает значительные сложности для практического применения.

Rollups: Самое горячее решение на сегодняшний день

Rollups считаются наиболее перспективным методом Layer 2 и пользуются наибольшей поддержкой сообщества. Есть мнение, что успех Rollups напрямую определит устойчивое будущее Ethereum.

В отличие от Plasma, Rollups записывают подробные данные о каждой транзакции (отправитель, получатель, сумма) в Layer 1, что обеспечивает более высокий уровень безопасности. Для достижения масштабируемости Rollups используют технику сжатия данных. Вместо хранения всей информации о транзакциях, они фиксируют только необходимые элементы с помощью структуры дерева в контракте. В результате исходные данные более 100 байт уменьшаются до 10 байт при передаче в основную цепь.

Для обеспечения согласованности данных были разработаны два подхода в рамках Rollups:

Optimistic Rollup: основан на предположении «оптимизма», что все загруженные данные являются правильными и без мошенничества. В случае обнаружения проблем пользователь может подать вызов, но для вывода средств придется ждать около недели. Этот подход очень похож на Plasma.

ZK Rollup: использует технологию доказательств с нулевым разглашением (zero-knowledge proof), позволяющую смарт-контрактам проверять правильность данных с помощью математических доказательств. Преимущество — пользователи могут быстро выводить средства без ожидания вызова. Однако для создания zk-доказательств сеть должна обладать очень высокой вычислительной мощностью.

zkSync — это проект, использующий ZK Rollup, который в настоящее время внедряется в основной сети Ethereum.

Будущее Layer 2

Rollups становятся доминирующим решением для масштабирования Layer 2. Всё больше новых проектов Layer 2 запускается, включая развитие межцепочечных мостов для соединения различных блокчейнов.

Важно помнить, что Layer 1 и Layer 2 не являются взаимоисключающими решениями. Скорее, они дополняют друг друга, объединяя свои преимущества для повышения обработки и общей эффективности всей сети Ethereum.