Layer 2 (L2). Как улучшить работу блокчейна?

WhiteBIT
Опубликовал 20 декабря 2022
419
Layer 2 (L2).  Как улучшить работу блокчейна?

Содержание

С момента появления первого блокчейна в 2008 году тысячи исследователей работают над оптимизацией технологии, в частности — над улучшением масштабируемости сети.

Масштабируемость — это способность блокчейна выровнять соотношение спроса и предложения, чтобы операции внутри системы были быстрыми и недорогими. Однако ограничения, вызванные низкой масштабируемостью, привели к высоким комиссиям и медленному выполнению операций. Это, в свою очередь, не позволяет блокчейнам работать в «промышленных масштабах».

Ешь, молись, люби. Что такое трилемма блокчейна?

Производительность можно описать характеристикой TPS (Transactions Per Second). В контексте блокчейна, TPS означают количество транзакций, которые сеть способна обрабатывать каждую секунду. К примеру, у Bitcoin этот показатель — примерно 7 TPS в секунду, у Ethereum — около 15 TPS. Учитывая их популярность, показатели можно считать весьма низкими, особенно если сравнить их с TPS централизованных платежных систем. Например, платежная система VISA обрабатывает до 24,000 транзакций в секунду.

Почему блокчейн не может улучшить свою пропускную способность?

Как правило, блокчейн-сеть состоит из узлов — компьютеров в сети, на которых хранится целый реестр транзакций. Это означает, что каждый узел должен задействовать значительные вычислительные ресурсы, чтобы обеспечить доступ к реестру и поддерживать консенсус — согласие на добавление нового блока транзакций. То есть, чем более децентрализован блокчейн, тем больше в нем узлов. Эта избыточность подходит для безопасности сети, однако плохо влияет на ее скорость, так как много узлов участвуют в проверке транзакций. В свою очередь, малое количество узлов повысит уязвимость сети, что может привести к атаке 51%.

Святой Грааль блокчейн-технологии состоит в том, чтобы создать безопасную, децентрализованную, а также масштабируемую сеть. В этом и состоит трилемма — децентрализованные сети могут обеспечить только два из трех свойств.

1) Масштабируемость — это способность распределённой системы обрабатывать больший объем транзакций.

2) Безопасность относится к способности защищать данные в сети от атак, а также двойного расходования средств.

3) Децентрализация гарантирует, что сеть не контролируется ограниченным кругом людей.

Увеличение транзакционных сборов в Ethereum во время повышенного спроса является примером неразрешённой трилеммы. В сети Ethereum основное внимание уделялось децентрализации и безопасности, ограничивая количество транзакций в секунду, то есть — масштабируемость.

Борьба за масштабируемость вынуждает блокчейн-разработчиков придумывать все новые решения, которые улучшают работу сети без ущерба безопасности и децентрализации.

Решения первого уровня (Layer 1, L1)

К L1 относят сети, которые позволяют обрабатывать транзакции, «не отходя от кассы». То есть проводить операции без участия другой сети.

К примеру, основной сетью огромной экосистемы Ethereum является Ethereum, то есть это и есть L1. То же самое можно сказать о Bitcoin, его основная сеть является «костяком» экосистемы.

Как правило, L1 страдают от трилеммы блокчейна и реализуют только два свойства из трех. Количество желающих провести транзакцию в один и тот же момент растет, а вот TPS остается низким.

Решения для масштабирования первого уровня (для самой базы блокчейна или его кода) – фундаментальны и затрагивают строение самого блокчейна.

Решения второго уровня (Layer 2, L2)

Если основной блокчейн — это первый уровень, то надстройка поверх основной сети — это второй уровень. Это сторонние интеграции с L1, которые решают одну из проблем триллемы для L1, чаще всего — проблему масштабирования, а также помогают расширить возможности сети базового уровня.

Одним из основных требований L2 является наследственная безопасность блокчейна, на базе которого она построена.

Данные транзакций должны проверяться и подтверждаться базовой сетью блокчейна, а не отдельным набором узлов. Так, например, SideChains часто не считаются L2, поскольку они используют собственные механизмы, что приводит к другому набору гарантий безопасности, чем в сети базового уровня.

Как правило, для L2 используются следующие технические решения:

  • State Channels — каналы состояний, обмен вне блокчейна транзакциями, после которого в сам блокчейн записывается только результат.
  • Nested Blockchains — «вложенные» блокчейны. Работа более масштабируемого L2 блокчейна за счет менее безопасного механизма консенсуса поверх L1.
  • Rollups — объединение нескольких транзакции и обработка их в сети L1.
  • SideChains — сочетание Nested Blockchains и State Channels, который используется для обработки большого количества транзакций.

Итак, эти инфраструктурные решения выступают в виде приложений и различного ПО, которые разворачиваются поверх основного блокчейна. Их главная задача — обрабатывать большие объемы информации и снимать нагрузку с основной сети.

Например, если Bitcoin является блокчейном первого уровня, то решением второго уровня для него выступает Lightning Network — сеть платежных каналов между пользователями, развернутая поверх главной сети. Она помогает проводить операции вне блокчейна Bitcoin, передавая ему информацию об уже выполненных транзакциях. А вот известные сети Polygon, Arbitrum и Optimism являются решениями L2 для Ethereum.

Итог

Улучшить работу сети без ущерба децентрализации и безопасности — одна из основных задач блокчейн-сообщества. Поиски оптимального решения привели разработчиков к двум основным методам — изменениям «костяка» блокчейна, или его первого уровня, и внешним надстройкам — решениям второго уровня. Оба способа со всеми их вариациями помогают блокчейн-гигантам «справляться» с их популярностью.

Блокчейны первого уровня (L1) предназначены для скорости, безопасности и масштабируемости, а второй уровень (L2) усовершенствует технологии и продукты, которые способствуют масштабируемости основной сети.

Каждый день блокчейн-сообщество работает над идеальным балансом между двумя уровнями, что вскоре может изменить правила игры, а также приблизить внедрение блокчейн-технологий в различные сферы.