Что такое Layer 2 в блокчейне?Глубокое погружение в фундаментальный уровень блокчейна

Layer 2 (или второй уровень) — это решения, которые строятся поверх базового блокчейна, называемого Layer 1 (например, Bitcoin или Ethereum). Основная задача Layer 2 — улучшить масштабируемость и производительность основной сети, сохраняя при этом её безопасность и децентрализацию. Layer 2 предоставляет дополнительные возможности, позволяя блокчейнам обрабатывать больше транзакций быстрее и дешевле, что решает главные проблемы перегруженности и высоких комиссий, свойственных базовым уровням.

Ethereum в своей текущей версии обрабатывает около 15 транзакций в секунду, что вызывает перегрузку сети и высокие комиссии (газ). Несмотря на перспективы Ethereum 2.0, его внедрение займет время, поэтому решения второго уровня являются необходимостью для улучшения работы блокчейна уже сейчас.

Layer 1 блокчейны, такие как Bitcoin и Ethereum, изначально не были рассчитаны на огромные объемы транзакций. Их консенсусные алгоритмы ориентированы на безопасность и децентрализацию, но это часто приводит к снижению скорости обработки данных и повышению комиссий. Layer 2 выступает в роли дополнения, которое решает следующие задачи:

• Улучшение масштабируемости: Layer 2 снимает нагрузку с основной сети, обрабатывая большую часть транзакций на внешнем уровне.
• Снижение комиссий: Поскольку транзакции проходят на втором уровне, затраты на обработку значительно ниже, чем на базовом уровне.
• Повышение производительности: Благодаря параллельной обработке на Layer 2, блокчейн способен обрабатывать значительно больше транзакций в секунду (TPS).

1. Lightning Network (Bitcoin): Lightning Network — это одно из самых популярных решений для масштабирования сети Bitcoin. Оно позволяет пользователям открывать платежные каналы друг с другом и проводить транзакции мгновенно и с минимальными комиссиями. Например, если два пользователя часто совершают сделки друг с другом, они могут открыть канал Lightning, совершать транзакции вне основной сети и закрыть канал, когда все сделки завершены, записав конечный результат в основной блокчейн. Lightning Network значительно снижает нагрузку на основную сеть и делает транзакции более быстрыми и доступными.
2. Arbitrum и Optimism (Ethereum): Arbitrum и Optimism являются примерами роллапов (Rollups) для сети Ethereum. Эти решения позволяют обрабатывать транзакции быстрее и дешевле, сохраняя при этом уровень безопасности основной сети. Arbitrum и Optimism используют механизм Optimistic Rollups, который предполагает, что все транзакции корректны, если не доказано обратное. Разработчики могут легко переносить существующие смарт-контракты из Ethereum на эти платформы, что делает их популярными для создания DeFi-приложений и других децентрализованных приложений (dApps).
3. Polygon (бывший Matic Network): Polygon — это многоуровневая платформа, созданная для улучшения масштабируемости и повышения пропускной способности Ethereum. Polygon поддерживает различные решения второго уровня, такие как Plasma, ZK-Rollups и сайдчейны, что делает его универсальной платформой для масштабирования и разработки. Используя Polygon, пользователи могут получать более быстрые и дешевые транзакции, а разработчики — более гибкие инструменты для создания dApps.
4. OMG Network: OMG Network использует технологию Plasma для повышения скорости транзакций и снижения комиссий в сети Ethereum. Plasma позволяет создавать дочерние цепочки для обработки транзакций вне основной сети, что значительно снижает нагрузку на основной блокчейн и делает транзакции дешевле. OMG Network особенно подходит для пользователей и разработчиков, которым нужен быстрый и недорогой способ проведения транзакций.
5. StarkWare: StarkWare разрабатывает решения, основанные на ZK-доказательствах, такие как Validium и ZK-Rollups. ZK-Rollups используют доказательства с нулевым разглашением (Zero-Knowledge Proofs), что позволяет объединять множество транзакций в одно доказательство и отправлять его в основной блокчейн. Это обеспечивает высокую степень безопасности и масштабируемость. Validium похож на ZK-Rollups, но хранит данные вне сети, что позволяет достичь высокой пропускной способности до 10 000 транзакций в секунду без значительных задержек. Такие решения особенно важны для DeFi и масштабируемых dApps, которым нужны быстрая обработка и высокая безопасность.
6. Immutable X: Immutable X — это первое масштабируемое решение второго уровня, разработанное специально для работы с NFT на базе Ethereum. Оно обеспечивает практически мгновенное подтверждение сделок, возможность обрабатывать до 9 000 транзакций в секунду и отсутствие комиссий за газ. Основная цель Immutable X — сделать процесс создания и торговли NFT более эффективным и беспроблемным. Платформа использует ZK-rollup, что позволяет проводить транзакции вне основной цепочки, ускоряя их выполнение и снижая комиссии. Immutable X не конкурирует с Ethereum, а использует его мощь и безопасность, позволяя разработчикам создавать сложные NFT-проекты, сохраняя ликвидность и производительность основной сети. Недавно Immutable X заключила партнерство с Mintable — платформой и маркетплейсом для создания NFT нового поколения. Это сотрудничество поможет решить проблемы с газом и масштабированием для торговцев NFT на платформе Mintable и способствует широкому принятию технологии.

Layer 2 решения бывают нескольких типов, и каждый из них использует свою уникальную методику для повышения эффективности блокчейнов первого уровня. Рассмотрим основные из них более подробно:

1. Роллапы (Rollups) Роллапы объединяют множество транзакций и отправляют их в основной блокчейн в одном пакете. Это позволяет значительно снизить нагрузку на сеть и уменьшить комиссионные расходы. Существуют два основных типа роллапов:
• Optimistic Rollups: Эти роллапы предполагают, что все транзакции корректны, пока не доказано обратное. Такой подход делает процесс обработки транзакций более быстрым и эффективным. Если транзакция оказывается неверной, участники могут подать претензию и инициировать проверку.
• ZK-Rollups (Zero-Knowledge Rollups): Используют доказательства с нулевым разглашением для подтверждения транзакций, сохраняя при этом высокую безопасность. Они группируют множество транзакций в одно криптографическое доказательство, отправляемое в основной блокчейн. Это позволяет значительно ускорить обработку и минимизировать затраты, поскольку только одна транзакция отправляется в основной блокчейн вместо множества.
2. Платежные каналы (Payment Channels) Платежные каналы позволяют пользователям открывать приватный канал для выполнения множества транзакций вне основной сети, которые фиксируются в блокчейне только после его закрытия. Такой подход обеспечивает высокую пропускную способность при низких затратах.Примеры таких решений включают Lightning Network для Bitcoin и Raiden и Connext для Ethereum. Эти каналы хорошо подходят для микротранзакций и частых переводов между пользователями.
3. Plasma Plasma использует концепцию дочерних цепочек, которые создаются основным блокчейном для обработки транзакций. Это снижает нагрузку на основной блокчейн Layer 1, поскольку данные хранятся вне основного реестра. Plasma обеспечивает быстрые и дешевые транзакции, но имеет ограничения при работе со сложными смарт-контрактами и DeFi-приложениями. Основными примерами Plasma решений являются OMG Network и Polygon.
4. Сайдчейны (Sidechains) Сайдчейны представляют собой отдельные блокчейны, работающие параллельно с основным блокчейном, и позволяют проводить транзакции между ними через двусторонний мост. Сайдчейны обладают большей гибкостью в настройке правил и алгоритмов консенсуса, что делает их эффективными для масштабируемости.Однако они менее децентрализованы, чем основной уровень, и требуют собственной безопасности, так как не используют защиту основного блокчейна. Примеры сайдчейнов включают xDai и Skale, которые позволяют разрабатывать масштабируемые приложения с меньшими затратами.
5. Validium - является технологией, похожей на ZK-Rollups, поскольку также использует доказательства с нулевым разглашением, однако в отличие от ZK-Rollups, данные транзакций хранятся вне сети. Это позволяет Validium достигать высокой пропускной способности — до 10 000 транзакций в секунду — без значительных задержек на снятие средств. Validium предоставляет высокую скорость и низкие комиссии, но имеет ограниченные возможности в плане использования сложных смарт-контрактов.

Эти технологии позволяют значительно улучшить производительность и масштабируемость блокчейнов первого уровня, обеспечивая при этом сохранение их безопасности и децентрализации. Каждое решение имеет свои особенности и применимость в зависимости от конкретных потребностей пользователей и разработчиков.

Преимущества Layer 2

Layer 2 решения предоставляют несколько существенных преимуществ:

1. Повышение масштабируемости и скорости: Layer 2 решения, такие как роллапы и платежные каналы, позволяют значительно увеличить количество транзакций в секунду, устраняя перегруженность основной сети. Это делает использование блокчейнов гораздо более удобным для массового рынка.
2. Снижение комиссий: Поскольку большая часть транзакций обрабатывается на внешнем уровне, комиссии значительно ниже, что особенно полезно для пользователей, работающих с малой стоимостью транзакций, таких как микроплатежи или DeFi.
3. Поддержка децентрализованных приложений: Layer 2 решения делают работу с децентрализованными приложениями (dApps) более доступной, улучшая производительность сети и снижая затраты на выполнение смарт-контрактов. Это позволяет масштабировать различные виды приложений, такие как DeFi, игры, NFT и другие.
4. Гибкость и инновации: Layer 2 решения предоставляют разработчикам больше гибкости в выборе консенсусных алгоритмов и архитектур, что позволяет создавать инновационные подходы к улучшению масштабируемости и взаимодействия между блокчейнами.

Недостатки Layer 2

Однако Layer 2 решения не лишены недостатков:

1. Сложность и координация: Layer 2 добавляет уровень сложности в экосистему. Взаимодействие между Layer 1 и Layer 2 требует высокой степени координации, что может создавать дополнительные сложности для разработчиков и пользователей.
2. Риски безопасности: Пользователи должны доверять провайдерам Layer 2. Недостаточная безопасность или уязвимость в архитектуре второго уровня могут привести к атакам и потере средств. Примером может быть сайдчейн с менее надежным консенсусом, который потенциально может подвергаться атакам.
3. Ограничения при снятии средств: Некоторые решения Layer 2, например, Plasma и Optimistic Rollups, требуют времени для завершения операций, таких как снятие средств. Эти задержки могут варьироваться от нескольких минут до нескольких дней, что добавляет неудобства пользователям, желающим быстро перемещать активы.
4. Необходимость наблюдения за безопасностью: Некоторые решения, такие как платежные каналы или Plasma, требуют постоянного контроля и мониторинга безопасности средств, чтобы избежать атак или мошеннических действий.

Layer 2 играет ключевую роль в интеграции блокчейн-технологий с реальными активами (Real World Assets, RWA). Благодаря высокой масштабируемости и снижению комиссий, решения Layer 2 позволяют эффективно поддерживать токенизацию реальных активов, таких как недвижимость, финансовые инструменты и товары. Это открывает новые возможности для перевода, учета и управления этими активами, делая их более доступными для широкого круга пользователей.

Использование решений, таких как ZK-Rollups и Validium, помогает обеспечить безопасность и прозрачность в процессе токенизации, сохраняя при этом высокую пропускную способность и минимальные затраты на транзакции. Это особенно важно для токенизации недвижимости или ценных бумаг, где критически важно доверие и подотчетность. Например, ZK-Rollups позволяют объединять множество транзакций в одно доказательство, которое затем подтверждается в основном блокчейне, что упрощает операции с реальными активами и снижает затраты.

Таким образом, Layer 2 помогает сделать работу с реальными активами более удобной и безопасной, поддерживая интеграцию традиционных финансовых инструментов и блокчейна, что способствует постепенному переходу на более децентрализованную и прозрачную экономику.

Layer 2 решения играют важную роль в развитии блокчейн-технологий, помогая справляться с ограничениями базовых уровней и делая блокчейн более удобным и доступным для пользователей. Они обеспечивают повышение скорости, снижение комиссий и улучшение масштабируемости, что способствует массовому внедрению блокчейн-технологий. Однако важно учитывать и недостатки этих решений, такие как сложность взаимодействия и риски безопасности. Несмотря на это, развитие Layer 2 решений остается важным этапом в пути к децентрализованному будущему, где блокчейн сможет стать частью повседневной жизни миллионов пользователей по всему миру.