З моменту своєї появи, Ethereum став каталізатором зростання індустрії блокчейну — від використання його як валюти для транзакцій (ETH) до використання його реєстру незмінних даних для ведення записів та криптографічного захисту.
Але, як і багато інших блокчейнів, Ethereum досяг своєї межі в масштабованості. Станом на момент написання статті, Ethereum обробляє приблизно 1,000,000 транзакцій на день, що відповідає 12 транзакціям на секунду. Для порівняння, платіжна система Visa здатна обробляти до 150 мільйонів транзакцій на день та 65,000 транзакцій на секунду, що значно перевищує можливості Ethereum.
На практиці досягнення меж блокчейну призводить до перевантаження мережі (коли обробку транзакції може піти кілька годин) і надзвичайно високим комісіям за газ.
Через обмеження основної мережі з’явився другий рівень, який іноді називається рівнем зв’язку даних (Data Link Layer). Це рішення покликане розв’язувати проблему масштабування блокчейну шляхом обробки транзакцій у сторонніх мережах (side-chains) замість основної мережі Ethereum (Layer-1). Це не тільки знижує навантаження на мережу, але й зберігає стандарти безпеки та децентралізації основного блокчейну.
Чому Layer 2 є необхідним?
Наразі Ethereum є одним із найдосконаліших блокчейнів з точки зору безпеки та стабільності мережі. Більшість приватних осіб та компаній використовують цей блокчейн для транзакцій чи створення власних проєктів. Однак у міру збільшення кількості транзакцій мережа стає дедалі перевантаженою.
Щоб розв’язати цю проблему, валідатори віддають перевагу підтвердженню транзакцій із вищими цінами на газ. Але ці вищі витрати лягають на користувача, підвищуючи мінімальну плату за газ, яка може перевищувати вартість самої транзакції.
При використанні Layer-2 не потрібно обробляти такі великі обсяги даних, оскільки вона надсилає ці дані різними каналами обробки (третім особам), записуючи тільки кінцевий результат в блокчейн Layer-1.
Переваги рішень другого рівня
- Збільшення кількості транзакцій за секунду (TPS) дозволяє покращити досвід користувача та знизити навантаження мережі.
- Транзакції консолідуються в один блок перед записом до основної мережі, що знижує плату за газ.
- Будь-які оновлення у Layer-2 рішенні не змінюють базовий блокчейн, оскільки Layer-2 побудований поверх блокчейну, що допомагає забезпечити безпеку мережі.
- Дозволяє створювати мережі Layer-2 для конкретних програм, які спеціально розроблені для оптимізації певних функцій.
Недоліки рішень другого рівня
- Імовірний відтік ліквідності з основного блокчейну.
- Потенційні вразливості безпеки та конфіденційності; користувачам слід проводити власне дослідження перед використанням рішень Layer-2.
- Може ускладнити взаємодію з різними програмами на базі Ethereum.
Які типи рішень Layer-2 вже існують?
Рішення Layer-2 в основному спрямовані на те, щоб перенести більшість транзакцій з основної мережі на сайдчейни. За короткий період з’явилося багато проєктів Layer-2, спрямованих на вирішення цього завдання. Однак лише небагатьом із них вдалося розв’язати найважливіші проблеми. Нижче наведено три приклади рішень щодо масштабування блокчейну другого рівня:
Роллапи з нульовим знанням (Zero-Knowledge Rollups)
Роллапи з нульовим знанням (ZK-Rollups) поєднують транзакції, взяті з основного блокчейну, і генерують криптографічний доказ, відомий як SNARK (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge, короткий неінтерактивний аргумент про знання). Цей доказ, який також називають доказом достовірності, є єдиним записом, необхідним для внесення інформації в основний блокчейн.
Приклади: Immutable X, Polygon Hermez, Starkware.
Переваги
- Безпечний та децентралізований
- Майже миттєві перекази
Недоліки
- Складність обчислення для невеликих додатків із малою активністю
- Не всі ZK-ролапи забезпечують сумісність із віртуальною машиною Ethereum (EVM)
- На порядок транзакцій може впливати користувач
Оптимістичні роллапи
На відміну від ZK-роллапів, оптимістичні роллапи покладаються на докази шахрайства. Простіше кажучи, агрегатори публікують мінімальну інформацію в основну мережу і припускають, що дані вірні. Якщо транзакція справді достовірна, основному блокчейну не потрібно робити нічого більше. У разі шахрайської транзакції оптимістичний роллап проводить перевірку на шахрайство та карає відправника.
Приклади: Arbitrum, Boba, Cartesi, Fuel Network, Optimism.
Переваги
- Низька плата за газ
- Підвищена пропускна спроможність
- Можливість створення смарт-контрактів
- Безпека
Недоліки
- Тривалий час виведення коштів
- Потенційна невідповідність стимулів та заохочень між учасниками мережі
Платіжні канали
Платіжні канали – це двосторонні канали зв’язку між учасниками. Іншими словами, нема потреби підтвердження транзакцій третьою стороною, наприклад, валідатором; це збільшує швидкість транзакцій.
Процес починається із запечатування частини блокчейну за допомогою мультипідпису (multisig), щоб забезпечити пряму взаємодію між відправником та адресатом без необхідності передавати будь-що майнерам. Після підтвердження транзакції остаточний стан каналу додається у блокчейн.
Приклади: Lightning Network у Bitcoin, Raiden Network в Ethereum.
Переваги
- Управління складними взаємодіями
- Обробляє надзвичайно високу пропускну спроможність транзакцій за дуже низької вартості
Недоліки
- Високі витрати на налаштування та розрахункові канали
- Кошти мають бути заблоковані у відкритих платіжних каналах
- Не підтримує відкриту участь
Завершальні думки
Платіжні канали, ролапи та блокчейни другого рівня у ширшому сенсі — це методи підходу до проблеми масштабованості блокчейну стійким і довгостроковим чином. Вони підтримують зростання прийняття додатків Web3 і покращений досвід користувача.
Будучи технологією, що зароджується і постійно розвивається, базові блокчейни та блокчейни другого рівня ще не досягли тієї точки, коли буде остаточно відомо, який підхід найкраще відповідає потребам ринку. Проте тисячі розробників та дослідників продовжують невпинно працювати над пошуком життєздатних рішень у великій екосистемі блокчейн-мереж.
