Роллапы в Биткоине

13 марта 2024 года, сеть Ethereum активировала еще один хард-форк. Обновление Cancun-Deneb (Dencun) значительно изменило инфраструктурные требования для так называемых роллапов и ввело несколько модификаций в пул стейкинга Ethereum, что повысило стабильность сети и подключение узлов. С учетом значительного притока капитала в технологию, роллапы могут иметь потенциал для масштабирования блокчейна Bitcoin, поэтому в настоящий момент насчитывается уже серия проектов, которые номинально анонсируют реализовать роллапы как "L2" решение для масштабирования. Хотя Bitcoin уже внедрил различные другие технологии для увеличения пропускной способности. Понимание того, как роллапы функционируют на Ethereum, важно для оценки их потенциальной применимости к Bitcoin и признания их возможных недостатков.

Роллапы

Так называемая схема "оптимистических роллапов" была предложена в статье, в 2019 году, во время заметной стагнации концепции "платёжных каналов" в Ethereum, чья архитектура не подходила для решения, аналогичного Lightning network. Автор статьи впоследствии основал протокол "слоя доступности данных" Celestia. Сеть "каналов" для Ethereum обнаружила высокую стоимость функционирования, а Plasma и сайдчейны трансформировались в идею "Приватных сайдчейнов Этериум", для которых исследовался набор форков Ethereum. Однако эти технологии столкнулись с ограничениями по безопасности, удобству использования и децентрализации. В частности "приватные сайдчейны Этериум" не были сколько-нибудь заметной темой для обсуждений в более широком сообществе пользователей криптовалют.

Роллапы в некотором роде требуют наличия "сайдчейна", однако его отличительной особенностью является использование цепочки блоков для определения порядка транзакций без консенсуса. Он поддерживает только функциональность для транзакций UTXO и перевода средств в основную цепочку из нее в условиях минимального доверия: способы функционирования смарт-контрактов Ethereum допускают, что каждый участник сети, который наблюдает за процессами ввода и вывода активов из роллапа, может "поймать за руку" координатора роллапа и присвоить себе определённое вознаграждение, похожая схема также предлагалась и для цепочек Plasma. По заверению авторов оптимизированная реализация роллапов и проектирование клиентского кода, а также повышение эффективности распространения блоков по сравнению с существующими системами, позволяют использовать их для масштабирования, значительно превышающего возможности современных блокчейнов, без чрезмерных требований к ресурсам полных узлов.

Помимо оптимистической схемы, предложены Zero Knowledge rollups, которые используют доказательства валидности: каждый пакет включает SNARK на цепочке, что гарантирует, что оператор не может размещать недействительные транзакции и гарантирует, что все блоки сайдчейна валидны. Попытка обмануть протокол закончится моментальным штрафом со стороны внешнего верификатора SNARK, не говоря о том, что недействительные доказательства просто не будут приняты. В оптимистической схеме требуется хранить данные о транзакциях в роллапе в течение некоторого времени - чтобы они могли быть проверены. Для этого используются отдельные "слои доступности данных". ZK-роллапы могли бы решить эту проблему доступности данных и избежать особых периодов хранения данных и возможности отзыва транзакций, но доказательства действительности требуют больших вычислительных затрат, и в настоящее время невозможно развернуть общие смарт-контракты, такие как Uniswap, на сайдчейнах ZK-роллапов. Бутерин обобщил свойства роллапов в таблице ниже.

Роллапы стали источником "базовой нагрузки" для Ethereum и до форка даже придали ему свойства "дефляционной" криптовалюты из-за чистой убыли монет при сжигании комиссий за блок. Хайп Inscriptions, который выплеснулся из Биткоина, привел к аналогичному запросу в сообществе Ethereum и некоторое время роллапы конкурировали с ними за место в блоках.

За счёт свойства "сворачивания" или сжатия/свёртки транзакций роллапа и коммитмента в основную цепочку одних только доказательств - своеобразной фрактальной-рекурсивной конструкции - роллапы действительно позволяют увеличить пропускную способность. Это даётся ценой потенциального невозможного перезапуска сети в случае коллапса, из-за того, что не у всех участников будет одинаковая информация, однако это считается не важным. Разные дизайны роллапов допускают разные цифры масштабирования, однако как показывают некоторые исследования, заявления зачастую расходятся с делом.

ZkSync Era теоретически может обрабатывать 2 000 транзакций в секунду (TPS), но на практике пока не достиг и десятой части этого показателя. Для сравнения, средняя скорость работы мейннета Ethereum составляет около 15 TPS. А 4 декабря 2023 оказался вовсе парализован из-за конкуренции за место в блоке с Incriptions.

Та же участь постигла Arbitrum, чей запуск мейннета в 2021 году обеспечил ему преимущество перед всеми остальными, имеет наибольший TVL - 2,4 миллиарда долларов. По сообщению Blockworks, сбой вынудил проекты провести стресс-тесты.

Тестирование нагрузки на сервисы RPC и блок-эксплорер zkSync выявило проблемы, но сеть обрабатывала около 150 TPS в течение 14 часов, достигая пика в 187 TPS при средней стоимости транзакции $0.12. Polygon также успешно справился с повышенной нагрузкой, обрабатывая 18 миллионов транзакций в день при максимальных комиссиях $0.10. Репортаж был написан до форка Dencun, который увеличил располагаемое место в блоке Ethereum за счёт удаления данных, старше двух недель, но который позволил снизить стоимость транзакций в роллапах ещё ниже, поскольку затраты операторов на сохранение доказательств в блоках Ethereum снизились.

Где данные

Чем больше пользователей и транзакций в роллапе, тем больше данных должно быть записано на базовом слое и тем больше комиссий несёт оператор, хотя он и получает не мало - их бизнес модель должна быть понятной. Что если хранить данные где-то ещё вне Ethereum?

На этом зарабатывает деньги Celestia. Это так называемый "слой доступности данных" (DA), созданный для публикации данных о транзакциях на втором уровне (L2). Celestia помогает проектам запускать свои L2, позволяя командам роллапов отказаться от необходимости управлять собственными DA-решениями и сосредоточиться исключительно на уровне исполнения, на котором происходят транзакции.

Гипотетические роллапы в Bitcoin смогут размещать в блоках только доказательства мошенничества, поскольку блоки Биткоина небольшие и выходят реже, чем в любом другом протоколе. Кроме этого, в Bitcoin настоящие оптимистические модели пока не работают, поэтому только один из участников федерации будет размещать доказательства мошенничества на блокчейне, и только остальные участники федерации смогут это верифицировать. Это выглядит не совсем как то, что делается в Ethereum, где обнаружить двойную трату при выводе из роллапа может каждый.

Fidelity недавно провела анализ, предполагающий, что Dencum субсидировал более дешевое пространство блока для определенных технологий:

"Ethereum имеет пять платформ второго уровня (L2), которые отправляют данные в основной блокчейн примерно каждую минуту, наряду с многими другими, отправляющими блоки или доказательства с меньшей частотой. Этот анализ поддерживает идею о том, что после обновления Deneb-Cancun блобы будут недостаточно использоваться L2. Однако, вероятно, что пока блобы недостаточно используются L2, другие участники экосистемы Ethereum воспользуются дешевым пространством блобов."

Блобы - это те самые временные двухнедельные хранилища, поэтому любая технология, использующая эту функцию, должна учитывать это ограничение. Если верификатор пропустит этот период, то "двойная трата" будет зафиксирована в основной цепочке и роллап будет находиться в режиме "частичного резерва".

В некотором роде в Биткоине произошло аналогичное субсидирование в 2017 году. Софт-форк Segregated Witness позволил клиентам Lightning network начать операции в основной сети и обеспечил для них скидку на комиссии. Однако ситуация была более сложной, чем просто активация еще одного хард-форка и предоставление субсидированного пространства блока для одной потребительской технологии. В сущности, софт форк, позволяющий Lightning, был активирован несмотря на оппозицию сторонников хард-форка, которые планировали масштабировать блокчейн Bitcoin и пытались взять под контроль сеть.

Технически, централизация хранения данных роллапов может сделать их похожими на то, что делает BitMex со своим доказательством резервов для Bitcoin-адресов. Однако заметное отличие заключается в том, что роллапы позволяют оспаривать изменения состояния. Согласно отчету VanEck,

"...из сорока шести L2, которые мы отслеживаем через l2beat, только четыре цепочки имеют активные доказательства мошенничества."

Сеть Lightning получает свою безопасность от базового слоя, с генерацией доказательств мошенничества, встроенных в жизненный цикл канала. Еще одна альтернатива масштабирования Bitcoin, statechains, также полагается на безопасность блокчейна и свободный выход из "второго слоя", только проекты сайдчейнов в настоящее время лишены этого значительного свойства наряду с доверительными peg-outs. Важным свойством канала Lightning является его способность работать вне цепи неограниченное время без каких-либо ончейн-коммитментов. Если коммитменты будут сделаны (как предложено в Eltoo), безопасность узлов увеличится, хотя и ценой уплаты комиссии за транзакцию.

Мохамед Фуда пропустил это значительное различие в экономическом воздействии между сетью Lightning и роллапе в своем анализе решений второго уровня Bitcoin. Хотя роллапы являются единственным решением для масштабирования на Ethereum, способным вызвать экономические эффекты за счет сжатия данных, они, вероятно, будут менее эффективны в Bitcoin. Уже исходя из дисконтированной стоимости места в блоках в Этериум, по сравнению с Биткоином, можно смело предположить, что ещё меньше роллапов смогут позволить себе публикацию доказательств вывода.

L2 в Bitcoin и финализация

Роллапы в Ethereum не децентрализованы. Они маскируют функции хранения за завесой децентрализации, таким образом обходя регуляторное внимание. Даже с введением так называемых децентрализованных последовательностей, у zero-knowledge роллапов есть значительная возможность извлекать ренту из-за ресурсной интенсивности и технической сложности создания zero-knowledge программ. Еще одной ключевой ценностью роллапов является регуляторный арбитраж. Например, Coinbase запустила Base, когда Binance столкнулась с регуляторными проблемами и не смогла больше поддерживать свой стейблкоинна Smart Chain. Между тем, давний партнер Coinbase, Circle, выпустил нативный токен USDC на Base, а L2 прославился горячей распродажей мемкоинов. Если проект роллапа стремится к свойствам, устойчивым к цензуре, он должен как-то использовать блокчейн Bitcoin, но это, вероятно, уменьшит потенциал извлечения ренты, так как проекты роллапов очень ориентированы на бизнес и конкурируют друг с другом, что не происходит в открытой и разрешительной сети Lightning, полезность которой растёт с каждым новым открытым каналом.

Решения первого уровня, такие как Binance Smart Chain, Tron или Solana, позволяют рассчитывать платежи за считанные секунды, что является одной из главных гарантий любого базового слоя. Благодаря этой функции они остаются заметными в крипто-сцене. Для быстрого расчета на криптовалютном рынке в разные времена использовались криптовалюты с короткими интервалами между блоками и достаточной ценовой стабильностью, такие как XRP, DOGE и Litecoin. Популярность TRON, который стал базовым блокчейном для Tether на развивающихся рынках, можно объяснить его скоростью. Субсидия на пространство блока и централизация являются ключевыми характеристиками этих протоколов, которые позволили им достичь таких результатов. Подобно "быстрым цепям", сеть Lightning предлагает почти мгновенные расчеты или финализацию платежей. Сайдчейн Liquid имеет фиксированное время финализации около 2 минут (2 блока). В настоящее время только один L2 ETH может заявить о подобном свойстве, что является значительным искажением маркетинга — протоколы требуют больше времени для базовых операций с депозитами, чем некоторые основные цепи первого уровня.

В таблице ниже мы предоставляем некоторые цифры по категориям роллапов, в то время как диаграмма ниже представляет данные по проектам. Как показывает таблица, расчет по rollup зависит от расчета ETH L1.

Блоки Bitcoin в 50 раз медленнее, и, более того, Proof-of-Work вероятностный, что означает, что пользователи никогда не знают, сколько времени потребуется для подтверждения транзакции на блокчейне. Следовательно, финализация транзакции в роллапе на Bitcoin займет дольше. Если учесть, что Blockstream может в какой-то момент в будущем ввести недостающие доверительные peg-outs на Liquid, роллапы также могут проиграть сайдчейну Liquid по скорости расчетов.

Кто создаёт роллапы в Биткоине

Если вы прочитали статью до этой части, то вероятно вы очень мотивированы узнать кто же всё-таки пытается разрабатывать роллапы в Биткоине. Работу в этой области декларируют несколько компаний, но многие из них являются роллапами Ethereum, которые обещают представлять из себя способ масштабирования Биткоина. По факту это практически готовые рагпуллы.

HRF поддерживает грантом Джона Лайта, который как раз работает на темой validity rollup для Биткоина в Alpen Labs и публикует результаты на сайте bitcoinrollups.org. Лайт предлагает несколько уровней вложенности для роллапов в Биткоине для постепенного дисконтирования места в блоке. При этом в L2 останется "слой доступности данных", в котором будут происходить наиболее важные транзакции L3. В таком виде L2 блок должен занимать более 45 килобайт данных или более 12 байт на транзакцию (при том, что размер подписи ECDSA - 32 байта).

Конкурентной (мы выяснили что роллапы - это игра с нулевой суммой) компанией является Citrea, которая первой среди всех остальных представила devnet версию роллапа.

StarkWare, который реализует протоколы для zero-knowledge вычислений, также представил свою версию ZK-proover и verifier на основе OP_CAT опкода в Signet Биткоина. Основное интерес к таким технологиям происходит из лагеря шиткоинеров, поскольку в Биткоин-сообществе хорошо известно, что OP_CAT позволяет всего лишь собирать длинные массивы данных внутри Bitcoin Script без использования экзотических методов, вроде не валидных мультиподписей.

Такой проект как CatVM, предложенный Taproot Wizards, даже строит свой маркетинг вокруг опкода. Он использует OP_CAT для создания механизма блокировки и вывода средств в L2 через соединение данных и проверку ветвей дерева Меркле, что облегчает безопасные процессы вывода средств.

Роллапы выглядят как отличная точка приложения огромного количества ресурсов криптостартапов (сравнительно с тем, что инвестируется внутри Биткоин-экосистемы) из-за пересечения наработок с потребностью в децентрализации, которая не может быть обеспечена в других протоколах. В отсутствие новых значительных нарративов в Ethereum это подогревает интерес к данным проектам, хотя все имеющиейся метрики в уже разработанных и запущенных сайдчейнах, сети Молния, стейтчейнах, говорят о низком освоении этих технологий.

/send 100 [email protected]