Що таке рішення другого рівня (Layer 2)?

Останнім часом проєкти, що розивають рішення другого рівня (L2), активно впроваджують оновлення та залучають мільйони доларів фінансування.

ForkLog UA розібрався, що таке L2-рішення і навіщо вони потрібні.

Для чого потрібні рішення другого рівня?

Блокчейнам притаманна проблема, відома як “трилема масштабованості”. Вона полягає в складності створення одночасно швидкої, децентралізованої та безпечної мережі. Тому часто розробникам доводиться обирати й оптимізувати максимум два компоненти з трьох.

Архітектура ранніх блокчейнів, насамперед біткоїну й Ethereum, не була розрахована на велику кількість транзакцій і користувачів, а тому вони мають досить низьку пропускну здатність. 

Підвищити масштабованість можна шляхом зміни коду блокчейн-протоколу за допомогою таких функцій як шардинг. Але це вимагає багато часу і може зайняти роки. Крім того, такі поліпшення змінюють основи архітектури, тому спільнота проєкту не завжди згодна їх проводити.

L2-рішення дають змогу принаймні частково розв’язати проблему низької пропускної здатності та високих комісій за перекази, не зачіпаючи код основного блокчейну. Їхня головна перевага — у можливості переказувати активи між адресами “першого рівня”, використовуючи при цьому “другий рівень”, який може виступати як окремий оффчейн-протокол, так і окремий блокчейн.

Які рішення другого рівня існують для біткоїну?

Головним L2-проектом для першої криптовалюти є Lightning Network (LN). Мережа працює на протоколі з використанням смартконтрактів і так званих каналів стану. Lightning Network запустили ще 2015 року, і з того моменту вона продовжує активно розвиватися. 

Основна функція LN — можливість для власників біткоїну здійснювати прямі обміни, не записуючи інформацію в його реєстр. Для цього потрібно відкрити спеціальний канал за допомогою однієї ончейн-транзакції і помістити в нього біткоїни. 

Після активації платіжний канал дає змогу здійснювати перекази оффчейн, тобто поза основною мережею, зі значно більшою швидкістю і меншими комісіями. На відміну від ончейн-транзакцій, операції в каналах Lightning Network видимі лише їхнім користувачам. В основний блокчейн записуються тільки початковий і фінальний стани транзакцій.

Такий підхід значно знижує навантаження на основну мережу біткоїна: Lightning Network здатна обробляти тисячі операцій на секунду, забезпечуючи при цьому високий рівень безпеки системи.

Як захищені платіжні канали в Lightning Network?

Канал верифікують його учасники та їхні обопільні смартконтракти. Після завершення офчейн-обміну остаточний стан записується в новому блоці основної мережі. Смартконтракти захищають транзакції в межах каналів стану, а також виступають у ролі “суддів” у взаєминах учасників. 

Деякі канали використовують таймер, що автоматично оновлює або блокує ончейн-стан транзакцій. Після закінчення встановленого терміну система автоматично запускає завершальну транзакцію, потім оновлює основний блокчейн і закриває канал виходячи з останньої верифікованої транзакції. Будь-яка нова спроба розблокувати канал стану призводить до створення нового шифрування і повторно запускає таймер.

Які рішення Layer 2 існують для Ethereum?

Незважаючи на невисоку швидкість, Ethereum є найбільш високонавантаженою блокчейн-платформою для децентралізованих застосунків. На ньому працюють багато популярних проєктів у сферах децентралізованих фінансів (DeFi) і невзаємозамінних токенів (NFT). Тому для Ethereum проблема масштабованості стоїть особливо гостро.

Зараз паралельно розвиваються відразу кілька основних L2-рішень, як-то:

• Polygon;
• Arbitrum;
• Optimism та інші.

Головною технологією для їхньої роботи є Rollups, що має два головні різновиди:

1. Optimistic Rollups. За допомогою цього рішення транзакції відбуваються в L2-мережі, а потім великими групами об’єднуються в компактний блок, який включається валідаторами в основну мережу Ethereum. Optimistic Rollups використовуються в Arbitrum і Optimism.
2. ZK-Rollups. Транзакції в мережі другого рівня також об’єднуються в пакети та надсилаються в мережу Ethereum, однак їхнє підтвердження відбувається за допомогою спеціальних верифікаторів, які є криптографічним доказом валідності операцій. На базі ZK-Rollups реалізовано Polygon. Цю технологію для масштабування Ethereum вважає головною співзасновник платформи Віталік Бутерін.

Яким би не було L2-рішення, Ethereum як “перший шар” бере на себе функцію перевірки транзакцій і виробництва блоків, реєстру, куди записуються кінцеві стани, і механізму консенсусу. Таким чином, проєкту не потрібно створювати власну інфраструктуру.

Існують й інші проєкти Layer 2. Наприклад, у липні 2022 року стартап Matter Labs оголосив про запуск zkSync 2.0. Через місяць власний протокол, написаний мовою Cairo, запустив проєкт StarkWare.

Як переказати активи з мережі першого рівня в другий?

Щоб переказати криптовалюти з блокчейна першого рівня в L2-мережу, потрібно скористатися кросчейн-мостами.  

Для роботи з ними знадобиться браузерний Web3-гаманець, наприклад MetaMask або WalletConnect. У налаштуваннях гаманця потрібно попередньо додати потрібну мережу — наприклад, Optimism.

У проєкту є свій офіційний міст. На сайті виберіть актив, який хочете переказати, вкажіть суму, підтвердіть транзакцію і натомість отримаєте ті самі токени, але вже в L2-мережі. Власні мости також є у Polygon і Arbitrum.

Криптовалюти L2-мереж можна використовувати практично без обмежень як “оригінальні”, наприклад для переказів або торгівлі на децентралізованих біржах чи в DeFi-протоколах. Більшість великих застосунків підтримують активи рішення другого рівня. У Uniswap такий підхід назвали “мультичейн”.

Чи належать сайдчейни до рішень Layer 2?

Сайдчени, які використовують, наприклад, у Cosmos або Polkadot, не є рішеннями другого рівня. Якщо перші використовують власну систему безпеки, то другі покладаються в цьому питанні на “материнський” блокчейн.