Зламайте "Неможливий трикутник": огляд рішень Layer 2

1. Відносини між Layer 1 і Layer 2 можна приблизно порівняти з центральним банком та іншими комерційними банками.
2. Рішення Layer 2 розглядаються всіма як майбутнє великих публічних мереж, особливо Ethereum.
3. Кожен бічний ланцюжок є незалежним блокчейном, який має свій базовий і консенсусний механізм, і може безпечно передавати активи за допомогою основного ланцюга за допомогою моста між ланцюгами.
4. Plasma також є спеціальним бічним ланцюгом. Вона обчислює хеш-значення блоків, що містять угоди, і завантажує хеш-значення цих блоків до основного ланцюга за допомогою смарт-контрактів.
5. Rollup має масу чудових функцій, тому виділяється з ряду рішень Layer 2 і на сьогодні став новим фаворитом на ринку.
6. Rollup встановлює вхідні дані по ланцюжку, в основному в напрямках ZK-rollup та Optimistic-rollup.



В предыдущей статье «Основы для новичков в криптовалютах: Что такое Layer 0, Layer 1 и Layer 2?» и «Взломайте «Невозможный Треугольник»: Обзор решений Layer 1», мы представили шесть уровней систем блокчейна, широко обсудили тему масштабирования: Layer 0/1/2 и важные исторические решения Layer 1. В статье мы продолжим краткий обзор решений Layer 2 блокчейна.

Layer 2 відповідає контрактному шару та прикладному шару в шести шарах блокчейна. В області масштабування, Layer 2, також відомий як масштабування поза ланцюжком, і відноситься до рішень продуктивності для масштабування за межами основного ланцюга. Загалом кажучи, Layer 2 призначений для переміщення обчислювального процесу вниз по ланцюжку. У порівнянні з рішеннями Layer 1, які мають багато обмежень, рішення Layer 2 по праву вважаються майбутнім великих публічних мереж, особливо Ethereum.

У відносинах між Layer 1 і Layer 2 можна приблизно провести аналогію з центральним банком та іншими комерційними банками. Якщо всі угоди потрібно підтверджувати у центральному банку, нормальне функціонування центрального банку буде абсолютно ускладненим і навіть перевантаженим. Якщо іншим комерційним банкам можна делегувати частину процесів на допомогу у обробці певних торгових підтверджень, то центральному банку треба буде лише провести остаточний розрахунок за угодами, що може полегшити операційне навантаження центрального банку. У рамках цього взаємозв'язку рішення Layer 1 аналогічні удосконаленню центрального банку, купівлі нового обладнання та підвищенню власної обчислювальної потужності. Рішення Layer 2 відносяться до методу створення комерційної банківської системи, яка допоможе всім працювати ефективніше.

Загальні рішення Layer 2 включають Side Chain, Plasma, State Channels, Rollup тощо.



01/ State Channels

State Channels є дуже ранніми рішеннями Layer 2.
Ми знаємо, що вся мережа Ethereum є кінцевим автоматом, заснований на транзакціях, який складається зі станів багатьох облікових записів. Щоразу, коли виконується угода у блоці, кінцевий автомат змінюватиметься до кінцевого стану. Тим часом, оскільки кожен вузол усієї мережі Ethereum має бути оновлений до кінцевого стану, обчислювальна потужність основного ланцюга Ethereum відносно слабка.


У наведеній вище моделі кожна операція повинна змінити кінцевий автомат створення нового стану. Ідея State Channels полягає в тому, щоб винести процес обслуговування машини станів із ланцюжка. State Channels насправді є вузлами в мережі, які є каналами для прямого з'єднання між різними користувачами або між користувачами та службами. Зокрема, мережа Lighting Network для Bitcoin та мережа Raiden для Ethereum є конкретними програмами технології State Channel.

Серед них Lighting Network для Bitcoin, яку також можна назвати «платіжним каналом». Передбачається, що між торговими сторонами часто відбуватиметься істотна кількість угод (або «мікроугод»). Якщо кожну таку мікроугоду необхідно записувати та поміщати в ланцюжок, це потребує обробки. Якщо ж ці мікроугоди обробляти через платіжний канал, то проміжні процеси зберігаються поза ланцюжком, а в основну мережу відправляються лише остаточні результати торгів, і навантаження на основну мережу може бути значно знижено.

Отже, State Channels не вимагають високої обчислювальної потужності основної мережі і можуть полегшувати торгівлю та підвищувати ефективность в деяких практичних сценаріях.


02/ Side Chain
Строго кажучи, Side Chain — це не саме рішення, а відношення між ланцюжками, тобто відповідний взаємозв'язок між основним ланцюгом і боковим ланцюгом. Візьмемо для прикладу Side Chain для Ethereum. Кожна Side Chain для Ethereum є незалежним блокчейном зі своїм базовим рівнем і механізмом консенсусу, і деякі з них мають свої власні підтвердження. Однак Side Chain має бути сумісна з Ethereum і може безпечно передавати активи за допомогою основного ланцюга, використовуючи міст між ланцюгами.

Наприклад, Polygon та Skale є Side Chain для Ethereum. BSC, який підтримує EVM (Ethereum віртуальна машина) і може підключатися до публічних ланцюжків Ethereum, також може вважатися публічним ланцюгом у широкому значенні Ethereum. Візьмемо Polygon як приклад. Ставка комісії за газ у мережі Polygon досить низька, і комісія за обробку кожної угоди становить менше ніж 0,0001 долара США. Тим часом TPS Polygon може досягати більше 7000, і угода може бути підтверджена за кілька секунд. Крім того, Ethereum також має кілька бічних ланцюгів, призначених для деяких програм. Наприклад, Ronin - це високопродуктивна Side Chain, спеціально налаштована для ігор, побудованих на ланцюгах, таких як Axie Infinity.


З одного боку, тому що бічні ланцюги є незалежними блокчейнами і навіть мають власні базові токени, що ставить основний ланцюг і бічний ланцюг у делікатні відносини з «доповненнями» і «конкуренцією». З іншого боку, оскільки безпека бічного ланцюга залежить тільки від конструкції його власного механізму і не має нічого спільного з основним ланцюгом, вона не може отримати жодних гарантій від основного ланцюга, що робить бічний ланцюг неповним рішенням.


03/ Plasma
Plasma насправді є спеціальним бічним ланцюгом, але оскільки вона може запозичувати блок з основного ланцюга, вона краще, ніж звичайний бічний ланцюг, з точки зору безпеки. Технологія Plasma була запропонована Джозефом Пуном та Віталіком Бутеріним у статті під назвою Plasma: Scalable Autonomous Smart Contract у 2017 році. Коли вона була запропонована, користувачі покладали великі надії на технологію Plasma і навіть вважали, що Plasma має покращити обчислювальну потужність Ethereum на тому самому рівні, що й Visa.

У порівнянні з бічним ланцюгом, що працює незалежно від основного ланцюга, який повертає тільки результати торгівлі та вразливий для атак. Plasma фактично обчислює хеш-значення блоків, що містять угоди, і завантажує хеш-значення цих блоків в основний ланцюжок Ethereum через смарт-контракти. З одного боку, оскільки завантажується тільки хеш-значення цих блоків, обсяг даних, що фактично поміщаються в ланцюжок, дуже малий. З іншого боку, через існування безперервних записів хеш-значень користувачі можуть «заперечувати» угоди , у разі підозри, що угоди могли бути підроблені, щоб перевірити їх справжність. Таким чином, ця система має гарну безпеку. При її використанні користувачам необхідно заблокувати актив у контракті відповідного кореневого ланцюга та надати відповідні докази верифікатору. Коли учасник не може надати доказу, блокування Plasma блоку не буде підтверджено, і інші користувачі зможуть безпечно вийти з ланцюжка, щоб захистити безпеку активів.
Однак, під час роботи Plasma, кожен суб-ланцюг має власний механізм перевірки блоку та реалізує захист від підробки. Якщо всі користувачі спробують вийти одночасно, всі допустимі стани будуть надіслані на перевірку, що також спричинить перевантаження мережі. Це також є відомим як так звана проблема «пакетного виходу». Тим часом, Plasma може тільки торгувати активами та не підтримує смарт-контракти досить гнучко, що також обмежує можливості Plasma як рішення.


04/Rollup
Rollup має багато спільного з технологією State Channels. Але в порівнянні з State Channels, Rollup був покращений на основі технології Plasma, і є більш потужним та гнучким. Завдяки багатьом визначним функціям Rollup, що з'явився на світ у 2019 році, виділяється серед низки рішень Layer 2 і став новим фаворитом на сьогоднішньому ринку.

Plasma встановлює вихідні дані поза ланцюжком, тоді як Rollup поміщає вихідні дані в ланцюжок. Зокрема, він підсумовує пакет торгової інформації у дані повторного виклику угоди, а потім періодично пакує їх у блоки та відправляє на Layer 1 для завершення запису. В даний час технологія Rollup породила два основних напрямки - ZK-rollup та Optimistic-rollup.


ZK-rollup поєднує технологію доказу з нульовим розголошенням (Zero Knowledge Proof) для завантаження вихідних даних транзакції в ланцюжок і використовує доказ з нульовим розголошенням для автоматичної перевірки ефективності угод. Однак усі торгові дані повинні бути підтверджені, що призводить до величезних обчислювальних витрат та низької продуктивності ZK-rollup.
Optimistic-Rollup використовує технологію захисту від шахрайства. Як випливає з назви, концепція цієї технології більш «оптимістична». Після того, як вихідні торгові дані підтверджені, «оптимістично» передбачається, що всі угоди дійсні і не потрібно підтверджувати всю інформацію, але буде лише знаходити недійсні угоди за допомогою доказу шахрайства та «каратимуть» відповідний торговий верифікатор.



Висновок

На даний момент оптимальним рішенням для масштабування Ethereum вважається Slicing+Rollup. Можливо, найближчим часом суперечка про масштабування, яка триває вже кілька років, прийде до свого завершення. У цей час блокчейни, включаючи Ethereum, зможуть нарешті подолати вузьке місце у продуктивності та отримати нову цінність. Давайте всі насолоджуватися більш райдужними перспективами.



Автор: Ashley. H, дослідник Gate.io
*Ця стаття являє собою тільки точку зору дослідника і не є будь-якою інвестиційною рекомендацією.
*Gate.io залишає за собою всі права на цю статтю. Репост статті буде дозволено за умови посилання на Gate.io. В інших випадках будуть вжиті юридичні дії у зв'язку з порушенням авторських прав.