Что такое сети второго уровня Ethereum и почему они важны?

По мере того как всё больше людей начинали пользоваться Ethereum, возникла знакомая проблема: сеть могла обрабатывать лишь ограниченное число транзакций одновременно, и когда спрос рос, вместе с ним росла и стоимость использования сети. Взаимодействие с приложением в периоды высокой нагрузки могло становиться неожиданно дорогим. Сети второго уровня (layer-2) стали одним из главных ответов на эту перегрузку. Эта статья простыми словами объясняет, что такое layer-2, как устроены самые распространённые решения и какие компромиссы стоит понимать перед тем, как ими пользоваться.

Проблема, которую решают layer-2

Ethereum — это общий, глобальный блокчейн. Каждый участвующий компьютер хранит копию реестра и независимо проверяет правила, и именно это делает сеть трудной для цензуры или подделки. Тот же самый принцип устройства становится и её узким местом: есть предел тому, сколько данных помещается в каждый блок, и каждая транзакция конкурирует за это ограниченное пространство.

Когда множество людей хотят совершить транзакцию одновременно, они по сути конкурируют друг с другом за включение в блок, и цена этого места в блоке оплачивается в виде комиссий за газ. В периоды высокого спроса комиссии могут вырасти настолько, что небольшие транзакции перестают иметь экономический смысл. Основная проблема не в том, что Ethereum плохо спроектирован; дело в том, что сильную децентрализацию и высокую пропускную способность трудно обеспечить одновременно на одном базовом уровне.

Что такое layer-2?

Layer-2 — это отдельная сеть, которая работает «поверх» Ethereum и полагается на него в вопросах безопасности. Идея в том, чтобы перенести основную часть работы — выполнение транзакций — за пределы основной цепи, при этом по-прежнему привязывая итоговые результаты обратно к Ethereum, чтобы они унаследовали значительную часть его надёжности.

На практике layer-2 объединяет множество транзакций, обрабатывает их в своей собственной среде, а затем публикует сжатую запись о произошедшем обратно в Ethereum. Поскольку базовой цепи больше не нужно выполнять каждую транзакцию по отдельности, пользователи могут совершать транзакции за малую долю стоимости, при этом по-прежнему опираясь на Ethereum как на конечный источник истины. Сам Ethereum в этом контексте часто называют «layer-1».

Полезно представить layer-1 как загруженный, высокозащищённый расчётный суд, а layer-2 — как быструю мастерскую по соседству. Мастерская быстро и дёшево справляется с повседневной активностью, а затем периодически подаёт в суд официальную, проверяемую сводку. Большинство известных layer-2, включая Arbitrum и Optimism, используют конструкцию, называемую роллапом (rollup).

Как работают роллапы

Роллап получил своё название от того, как он «сворачивает» множество отдельных транзакций в единый пакет и отправляет этот пакет в Ethereum. Данные транзакций публикуются в основной цепи, поэтому в принципе любой может восстановить состояние роллапа и независимо его проверить. Различие между типами роллапов состоит в том, как именно они убеждают Ethereum, что транзакции в пакете были обработаны честно.

Оптимистичные роллапы

Оптимистичные роллапы получили название от лежащего в их основе допущения: пакеты по умолчанию считаются действительными, исходя из оптимистичного предположения, что оператор действовал правильно. Чтобы это допущение оставалось безопасным, существует окно оспаривания, в течение которого любой наблюдатель может подать «доказательство мошенничества» (fraud proof), если заметит недействительный пакет. Если оспаривание оказывается успешным, ошибочный пакет отклоняется. Компромисс состоит в том, что вывод активов обратно в Ethereum может занимать время ожидания, потому что система оставляет период для потенциальных оспариваний, прежде чем считать вывод средств окончательным.

Роллапы с нулевым разглашением

Роллапы с нулевым разглашением, часто сокращаемые до zk-роллапов, используют другой подход. Вместо того чтобы предполагать честность и допускать оспаривания, они формируют криптографическое «доказательство достоверности» (validity proof) для каждого пакета. Это доказательство математически подтверждает, что транзакции соответствовали правилам, не раскрывая всех деталей, а Ethereum проверяет само доказательство, а не повторяет всю работу заново. В обмен на более требовательную технологию zk-роллапы могут предлагать более быстрое окончательное подтверждение вывода средств, поскольку корректность доказывается заранее, а не предполагается и впоследствии оспаривается.

Обе конструкции сильно зависят от смарт-контрактов, развёрнутых в Ethereum, которые выступают в роли правил и якоря для роллапа. Если вы хотите сравнить комиссии, которые вы могли бы заплатить в базовой цепи, с комиссиями на layer-2, трекер газа может дать примерное представление о текущих условиях.

Преимущества, компромиссы и риски

Главное преимущество очевидно: layer-2 делают повседневную активность значительно дешевле и быстрее, чем прямые транзакции в Ethereum в периоды высокой загрузки, при этом по-прежнему заимствуя значительную долю безопасности базового уровня. Это сочетание сделало их практичным домом для многих приложений и пользователей, для которых комиссии базового уровня были неприемлемо высоки.

Компромиссы заслуживают не меньшего внимания:

• Допущения безопасности различаются. Layer-2 настолько заслуживает доверия, насколько заслуживает доверия его конкретная конструкция. Некоторые сети по-прежнему полагаются на небольшое число операторов или на компоненты, которые ещё не полностью децентрализованы, поэтому «наследует безопасность Ethereum» — это скорее спектр, чем гарантия.
• Мосты — слабое место. Перемещение активов между Ethereum и layer-2 обычно происходит через мост (bridge). Мосты удерживают средства и исторически становились целью эксплойтов, поэтому механизм, который вы используете для перехода между уровнями, стоит изучить отдельно.
• Фрагментация. Поскольку существует множество layer-2, ликвидность и пользователи распределены между ними. Активы в одной сети автоматически не доступны для использования в другой, что может добавлять трения и путаницы.
• Сроки вывода средств. Как уже отмечалось, некоторые конструкции устанавливают периоды ожидания при перемещении средств обратно в базовую цепь, что важно, если вам нужен быстрый доступ.
• Зрелость. Значительная часть этой технологии всё ещё развивается. Более новые системы могут содержать ошибки или риски управления, которые ещё не полностью изучены.

Как думать о layer-2

Самая полезная мысленная модель заключается в том, что layer-2 — это не конкуренты, пытающиеся заменить Ethereum, а расширения, созданные для того, чтобы сделать его пригодным для использования в большем масштабе, рассматривая базовую цепь как общий фундамент для расчётов и безопасности.

Если вы рассматриваете использование одного из них, стоит для начала задать несколько честных вопросов. Насколько децентрализована эта конкретная сеть сегодня, и что произойдёт, если её операторы поведут себя недобросовестно или уйдут в офлайн? Как активы попадают в сеть и выходят из неё, сколько времени занимает выход, и является ли мост, на который вы будете полагаться, хорошо зарекомендовавшим себя и широко проверенным? Разумный подход — оценивать каждый layer-2 по его собственным заслугам, а не предполагать, что все они одинаковы.

Сети второго уровня — один из наиболее значимых сдвигов в том, как используется Ethereum. Они решают реальную и упрямую проблему — ограничения по стоимости и пропускной способности единой децентрализованной цепи, — не требуя от пользователей отказываться от безопасности, которая изначально сделала Ethereum ценным. Понимание того, как они работают и где заканчиваются их гарантии, ставит вас в гораздо более выгодное положение для их осознанного использования. Больше тем можно изучить в нашем разделе об Ethereum.

Эта статья носит исключительно информационный характер и не является финансовой консультацией.