До сих пор проблемы масштабируемости остаются актуальными для многих блокчейнов. И многие разработчики пытаются решить данную проблему.
Одним из решений проблем масштабируемости стало создание решений второго уровня
Решением второго уровня (Layer 2) является протокол, развернутый поверх основного блокчейна (Layer 1) и призванный повысить его масштабируемость.
L2-решения используют для популярных блокчейн-платформ с невысокой пропускной способностью, таких как Ethereum и биткоин.
Решение второго уровня интегрировано с основной сетью, имеет совместимые смарт-контракты и крипто активы.
В случае Ethereum для перевода криптовалюты между основной сетью и Layer 2 понадобится кроссчейн-мост.
Блокчейнам присуща проблема, известная как «трилемма масштабируемости», которая заключается в сложности создания одновременно быстрой, децентрализованной и безопасной сети.
Нужно чем-то жертвовать и очень часто жертвуют быстротой. Ведь жертвовать безопасностью и децентрализацией опасно для обеспечения стабильного функционирования сети.
Разработчикам практически всегда приходится выбирать и оптимизировать максимум два компонента из трех.
Архитектура ранних блокчейнов, в первую очередь биткоина и Ethereum, не была рассчитана на большое число транзакций и пользователей.
Они имеют низкую пропускную способность: в биткоине это 5-7 транзакций в секунду (TPS), в Ethereum — около 15 TPS.
Повысить масштабируемость можно путем изменения кода блокчейн-протокола с помощью таких функций как шардинг.
Но это требует много времени и может растянуться на годы. Такие улучшения меняют основы архитектуры и сообщество проекта не всегда согласно их проводить.
L2-решения позволяют решить проблему низкой пропускной способности и высоких комиссий за переводы, не затрагивая код основного блокчейна.
Их главное преимущество заключается в возможности переводить активы между адресами «первого уровня», используя при этом «второй уровень»юмора
Вторым уровнем может выступать как отдельный оффчейн-протокол, так и отдельный блокчейн.
Решения второго уровня для биткоина
Главным решением L2 для биткойна является Lightning Network (LN). Он работает на протоколе с использованием смарт-контрактов и так называемых каналов состояния.
Сеть Lightning Network запустили в 2015 году. С того момента она продолжает активно развиваться. К концу мая 2022 года общая емкость LN-каналов достигла 3900 BTC.
LN предоставляет возможность для держателей биткоина совершать прямые обмены, не записывая информацию в его реестр. Для этого нужно открыть специальный канал с помощью одной ончейн-транзакции и поместить в него биткоины.
После активации платежный канал позволяет совершать переводы оффчейн, то есть вне основной сети, с гораздо большей скоростью и меньшими комиссиями.
В отличие от ончейн-транзакций, операции в каналах Lightning Network видимы лишь их пользователям. В основной блокчейн записываются только первоначальное и финальное состояния транзакций.
Подобный метод значительно снижает нагрузку на основную сеть биткоина. Lightning Network способна обрабатывать тысячи операций в секунду, обеспечивая при этом высокий уровень безопасности системы.
Канал Lightning Network верифицируют его участники и их обоюдные смарт-контракты. По завершении оффчейн-обмена окончательное состояние записывается в новом блоке основной сети.
Смарт-контракты защищают транзакции в рамках каналов состояния, а также выступают в роли «судей» во взаимоотношениях участников.
Решения второго уровня для Ethereum
Несмотря на невысокую скорость, Ethereum является самой высоконагруженной блокчейн-платформой для децентрализованных приложений.
На нем работают многие популярные DeFi проекты и NFT. Поэтому для блокчейна Ethereum проблема масштабируемости стоит особенно остро.
Сейчас параллельно развиваются сразу несколько основных L2-решений:
- Polygon (MATIC);
- Arbitrum;
- Optimism.
Главной технологией для их работы является Rollups, имеющая две главные разновидности:
- Optimistic Rollups и
- ZK-Rollups
Optimistic Rollups. С помощью этого решения транзакции совершаются в L2-сети, а затем большими группами объединяются в компактный блок, который включается валидаторами в основную сеть Ethereum. Optimistic Rollups используются в Arbitrum и Optimism.
ZK-Rollups. Транзакции в сети второго уровня также объединяются в пакеты и отправляются в сеть Ethereum, однако их подтверждение происходит с помощью специальных верификаторов, которые являются криптографическим доказательством действительности операций.
На базе ZK-Rollups реализован Polygon. Эту технологию для масштабирования Ethereum считает основной сооснователь платформы Виталик Бутерин.
Каким бы ни было L2-решение, Ethereum как «первый слой» берет на себя функцию проверки транзакций и производства блоков, реестра, куда записываются конечные состояния, и механизма консенсуса. Таким образом, проекту не нужно создавать собственную инфраструктуру.
Существуют и другие проекты Layer 2.
В июле 2022 года стартап Matter Labs объявил о запуске zkSync 2.0. Месяц спустя собственный протокол, написанный на языке Cairo, запустил проект StarkWare.
Как переводить активы из сети первого уровня во второй
Для перевода криптовалют из блокчейна первого уровня в L2-сеть, нужно воспользоваться кроссчейн-мостами.
Для работы с ними понадобится браузерный Web3-кошелек, например MetaMask или WalletConnect. В настройках кошелька нужно предварительно добавить нужную сеть — к примеру, Optimism.
Optimism имеет свой официальный мост. На сайте моста выберите актив, который хотите перевести, укажите сумму, подтвердите транзакцию. Взамен вы получите те же токены, но уже L2-сети. Собственные мосты также есть у Polygon и Arbitrum.
Криптовалюты L2-сетей можно использовать без ограничений как «оригинальные» для переводов или торговли на децентрализованных биржах или в DeFi-протоколах.
Большинство крупных приложений поддерживают активы решения второго уровня. В Uniswap такой подход назвали «мультичейн».
