Що таке Layer2?

Layer 2 (L2) мережі в блокчейні - це технологічні рішення, які працюють поверх основної блокчейн-мережі (Layer 1) для підвищення її масштабованості, ефективності та швидкості. Основна мета L2 рішень - розвантажити основну мережу, даючи змогу обробляти більше транзакцій швидше і дешевше.

Однією з ключових вимог до мережі, системи або технології другого рівня є те, що вона повинна успадковувати безпеку базового блокчейна, на якому вона побудована. Транзакційні дані повинні перевірятися і підтверджуватися основною блокчейн-мережею, а не окремим набором вузлів.

Основна блокчейн-мережа, наприклад, Ethereum, забезпечує безпеку і децентралізацію, але часто стикається з проблемами масштабованості. У міру зростання кількості користувачів і транзакцій мережа може ставати перевантаженою, що призводить до високих комісій і повільних підтверджень транзакцій. L2 рішення пропонують спосіб впоратися з цими проблемами без шкоди для безпеки основної мережі.

Головна місія L2 - вирішити трилему блокчейна. Трилема блокчейна передбачає відповідність блокчейна трьом основним характеристикам: децентралізація, безпека і продуктивність. Однак, блокчейн може володіти лише двома. Тут на допомогу і приходять L2 мережі.

З моменту появи криптовалюти в, уже далекому 2008 році, розробники працювали над розв'язанням проблеми масштабованості блокчейна, оскільки попит на застосування продовжував зростати. А ці обмеження, зі свого боку, призводили до високих комісій і затримок у виконанні транзакцій, тому блокчейну було складно працювати в таких масштабах.

Трилему блокчейна придумав Віталік Бутерін (співзасновник Ethereum), і головний висновок із неї полягав у тому, що блокчейн не може ефективно масштабуватися і продовжувати при цьому залишатися таким самим безпечним і децентралізованим. Наразі блокчейни не в змозі виконувати всі три умови трилеми (децентралізація, безпека і продуктивність) одночасно - якась із них буде страждати.

L2 мережі були створені для того, щоб розв'язати цю проблему і поліпшити масштабованість, ефективність і швидкість блокчейн-мереж. Основні блокчейни забезпечують високий рівень безпеки і децентралізації, але часто стикаються з проблемами масштабованості. L2 рішення допомагають вирішити ці проблеми, пропонуючи способи для обробки більшої кількості транзакцій поза основною мережею.

Основна причина, через яку потрібні L2 рішення, полягає в їхній здатності розвантажувати основну мережу. Вони дають змогу обробляти транзакції швидше і дешевше, водночас зберігаючи високий рівень безпеки, що надається базовим блокчейном. Це досягається завдяки використанню різних технологій, таких як роллапи, платіжні канали та пакетні транзакції. Ці методи дозволяють виконувати транзакції поза основною мережею і потім періодично синхронізувати результати з основним блокчейном, забезпечуючи безпеку і цілісність даних.

L2 рішення також відіграють важливу роль у розвитку децентралізованих додатків (dApps) і фінансових сервісів (DeFi). Висока пропускна здатність і низькі комісії, що забезпечуються L2-мережами, роблять ці застосунки доступнішими для користувачів.

Наразі реалізація більшості рішень другого рівня все ще перебуває на ранніх стадіях, виходять нові проєкти, створюються нові технології. Більшість проєктів відрізняються підходом до розв'язання цих проблем, хоча і є в них дещо спільне: рішення другого рівня, як правило, складаються з двох компонентів: мережі, яка обробляє транзакції, і смарт-контракту на основному блокчейні, який розв'язує спори та досягає консенсусу щодо стану мережі другого рівня, прикріплюючи її до базового блокчейну.

Основні функції смарт-контракту завжди включають у себе таке:

• утримання та звільнення коштів, переведених на L2;
• отримання доказу, створеного на L2, його перевірка, вирішення спорів і завершення транзакцій.

Якщо говорити про досягнення результату за пропускною спроможністю, то тут цей механізм може відрізнятися залежно від проєкту. Найпоширенішими способами є використання платіжних каналів і роллапів.

Платіжні канали

Платіжний канал дає змогу юзерам проводити транзакції поза основною мережею блокчейна, використовуючи попередньо зарезервовані кошти в каналі.

Розглянемо приклад: користувач А і користувач Б відкривають платіжний канал і блокують певну суму в смарт-контракті, погоджуючи при цьому доступні їм суми через криптографічні підписи. Якщо кожен з них заблокував по 100$, то загальна сума заблокованих коштів - 200$, але за допомогою смарт-контракту вони домовляються про те, що кожен з них може претендувати тільки на свої 100$ із загальної суми.

Таким чином, після відкриття платіжного каналу користувач А і Б можуть укладати угоди між собою поза основною мережею, обмінюючись підписаними повідомленнями без необхідності звертатися до базового блокчейну. Обмін коштів у такій ситуації відбувається миттєво і не потребує комісії базового блокчейна. Транзакції між ними не фіксуються в блокчейні доти, доки вони не вирішать закрити канал. Під час закриття каналу остаточні результати всіх транзакцій відправляються в блокчейн і фіксуються там. За підсумком користувач А і Б оплачують тільки дві транзакції в основній мережі: одну для відкриття каналу і одну для його закриття, а поки він відкритий, вони можуть здійснювати будь-яку кількість переказів між собою і без додаткових витрат. Таким чином, усі здійснені транзакції записуються одноразово в базовий блокчейн після закінчення використання платіжного каналу.

Ролапи

Одним із найпоширеніших типів рішень другого рівня є ролапи (rollups). Ролапи обробляють транзакції поза основним ланцюгом, доручаючи базовому блокчейну лише невеликі перевірки для підтвердження активності мережі та зберігання необроблених даних транзакцій.

Rollups збирають безліч транзакцій і "згортають" їх в один блок, який потім записується в основний блокчейн, що дає змогу істотно знизити навантаження на мережу і скоротити комісії за транзакції.

Ролапи можуть бути оптимістичними (optimistic rollups) або заснованими на нульових знаннях (zk-rollups):

• Оптимістичні Rollups (Optimistic Rollups): оптимістичні rollups припускають, що всі транзакції, включені до згортки, коректні, якщо не доведено протилежне. Коли транзакції відправляються в основний блокчейн, вони вважаються правильними, якщо ніхто не подає суперечку протягом певного часу. Якщо хтось вважає, що транзакція некоректна, він може подати доказ шахрайства, щоб оскаржити транзакцію. Цей підхід дає змогу значно знизити обчислювальні витрати, оскільки перевірки виконуються тільки в разі спору.
• Zk-Rollups (Zero-Knowledge Rollups): Zk-rollups використовують криптографічні докази (Zero-Knowledge Proofs) для підтвердження коректності всіх транзакцій, що входять до згортки. При використанні zk-rollups кожен блок містить криптографічний доказ, який підтверджує, що всі транзакції в блоці є коректними. Це дає змогу уникнути необхідності перевірки кожної окремої транзакції на рівні основного блокчейна, забезпечуючи водночас високий ступінь безпеки та ефективності.

Особливості ролапів

Основна перевага ролапів полягає в тому, що вони обробляють транзакції поза основним ланцюгом. Це означає, що мережі другого рівня беруть на себе виконання транзакцій, чи то операції між користувачами, чи то взаємодія зі смарт-контрактами, від імені базового блокчейна. За рахунок використання меншої кількості валідаторів і потужнішого обладнання, роллапи забезпечують значно більшу пропускну здатність транзакцій порівняно з базовими блокчейнами.

Основний блокчейн лише перевіряє докази, передані смарт-контрактом rollup для підтвердження активності в мережі другого рівня (у випадку оптимістичних ролапів - лише у разі виникнення суперечок), і зберігає необроблені, невиконані дані транзакцій у вигляді calldata. Це означає, що основному блокчейну потрібно менше обчислювальних ресурсів і пам'яті для обробки транзакцій, які відбуваються на рівні 2, що призводить до зниження загальної вартості однієї транзакції.

Крім того, обидва типи роллапів використовують так звані пакетні транзакції. Це означає, що на відміну від виконання транзакцій на базовому блокчейні, де кожна транзакція йде сама по собі і навіть за невелику суму доводиться платити повноцінну комісію, на L2 безліч транзакцій "упаковують" і надсилають разом, і тому сума комісій значно знижується.

Це можна порівняти з оформленням покупки в інтернет магазині: набагато логічніше замовити 5 потрібних предметів з одного сайту одразу, щоб сплатити за доставку лише один раз, а не замовляти їх окремо і доплачувати за кожен з них.

Ще однією особливістю функціонування ролапів є те, що їм не потрібно стільки валідаторів, скільки й базовому блокчейну. Це пояснюється тим, що ролапи обробляють транзакції поза основним ланцюгом, що знижує навантаження на мережу і дає змогу використовувати меншу кількість валідаторів для підтвердження транзакцій. Завдяки цьому, роллапи можуть швидше обробляти і підтверджувати транзакції, забезпечуючи при цьому високий рівень безпеки.

Замість того щоб покладатися на безліч валідаторів, як це робить основний блокчейн, роллапи використовують невелику кількість валідаторів з більш потужним обладнанням. Це дає їм змогу перевіряти транзакції з високою швидкістю і низькими витратами. Оскільки основна мережа все одно забезпечує кінцеву безпеку і підтвердження транзакцій, ролі валідаторів у роллапах фокусуються на підтримці коректності та цілісності даних на "другому поверсі".

Платіжні канали, ролапи та L2 рішення загалом - це все способи розв'язати одну з найфундаментальніших проблем блокчейна - масштабування - на стійкій і довгостроковій основі. Усі ці підходи націлені на те, щоб дарувати людям, у яких попит зростає дедалі більше, приємніший користувацький досвід.

Наразі немає єдиного рішення і впевненості в тому, який саме з наявних підходів у підсумку виявиться таким, що найбільше відповідатиме потребам ринку, однак тисячі розробників і криптоентузіастів у всьому світі продовжують працювати над тим, щоб створювати найжиттєздатніші та найзручніші рішення. І їхня головна мета - реалізувати потенціал Web3 і зробити його доступним для широкого кола користувачів по всьому світу.

L2 рішення, крім того, що оптимізують роботу блокчейна, ще й підвищують рівень безпеки кількома способами:

• Зменшення кількості транзакцій на ланцюжку: L2 рішення дозволяють проводити транзакції поза основним ланцюгом, що зменшує кількість транзакцій на основному блокчейні. Це знижує ризик потенційних вразливостей безпеки в базовій мережі.
• Прискорення транзакцій: оскільки транзакції обробляються поза ланцюжком і записуються в блокчейн тільки за необхідності, рішення другого рівня забезпечують більш швидкий час їхнього проведення, а це знову-таки скорочує кількість можливостей для потенційних атак.
• Масштабованість: рішення другого рівня сприяють масштабуванню блокчейн-мереж, обробляючи велику кількість транзакцій поза основним ланцюгом. Це зменшує навантаження на базовий блокчейн і знижує ймовірність мережевих атак, викликаних високим перевантаженням.
• Підвищена конфіденційність: деякі рішення другого рівня, як-от zkRollups, забезпечують вищу конфіденційність завдяки об'єднанню кількох транзакцій в одну. Це ускладнює відстеження окремих транзакцій сторонніми особами.

Рішення другого рівня не тільки сприяють масштабованості блокчейн-мереж, а й відіграють важливу роль у поліпшенні безпеки, зменшуючи перевантаження і прискорюючи транзакції.

Екосистема Layer 2 ETH дуже різноманітна і продовжує розвиватися. Найбільш відомими, на даний момент, рішеннями для ETH є Arbitrum, Optimism, Base, zkSync, Linea, StarkWare, Polygon. Ці проєкти пропонують різні підходи до масштабування мережі ETH, які ґрунтуються на Zk Rollups і Optimistic Rollups, про які ми говорили трохи раніше. Однак загалом кожен із цих проєктів заслуговує на увагу, оскільки вони мають свої унікальні переваги з погляду швидкості, безпеки та сумісності з наявною інфраструктурою Ethereum.

• Arbitrum: протокол оптимістичного роллапа, який успадковує рівень безпеки Ethereum, забезпечуючи дешевші та швидші транзакції. Він зосереджений на прискоренні та додаванні конфіденційності до смарт-контрактів Ethereum.
• Optimism (OP Mainnet): пропонує масштабований блокчейн з архітектурою, еквівалентною EVM, знижуючи витрати і підтримуючи сумісність з додатками Ethereum. Спрощує і прискорює транзакції в Ethereum.
• Base: побудоване як рішення L2 для Ethereum, це рішення орієнтоване на безпеку, стабільність і масштабованість для ончейн-додатків.
• zkSync: протокол другого рівня, що використовує технологію ZK для масштабування Ethereum, зберігаючи його основні цінності.
• Linea: покращує користувацький досвід Ethereum, даючи змогу розгортати наявні та нові додатки з меншими витратами і більшою швидкістю.
• StarkWare: використовує технологію ZK-STARK (Zero-Knowledge Scalable Transparent Arguments of Knowledge) для поліпшення масштабованості, прозорості, конфіденційності та безпеки блокчейнів. Пропонує різні способи масштабування Ethereum, включно зі StarkNet і StarkEx.
• Polygon: створений для масового впровадження на Ethereum, пропонуючи інструменти для масштабованих dApps, пріоритизуючи продуктивність, користувацький досвід і безпеку. Використовує різні технології для прискорення і підвищення ефективності Ethereum.

Створення та постійна робота розробників над рішеннями другого рівня є чудовим доказом того, що блокчейн-технології постійно еволюціонують, і з їхніми недоліками не потрібно миритися, їх можна виправляти. Ці рішення відіграють ключову роль у тому, щоб зробити криптовалюту доступною широкій аудиторії.

L2 рішення, розв'язуючи проблему масштабованості, створюють ефективніший та економічно вигідніший спосіб взаємодіяти з криптовалютами. А створення такого доступу, своєю чергою, приваблює в індустрію дедалі більше людей, адже вони роблять транзакції зручнішими і практичнішими для повсякденного використання.

У міру розвитку рішень другого рівня вони розширюють доступність блокчейн-мереж для більш різноманітної аудиторії. Створення більш ефективних, економічно вигідних і зручних для користувачів блокчейн-екосистем зробить їх життєздатним і практичним рішенням для повсякденних додатків і користувачів.

L2 мережі точно продовжать розвиватися і в найближчому майбутньому, а проєкти, які пропонують рішення, боротимуться за увагу користувачів, пропонуючи свої особливості та привілеї. І, до речі, досить часто такі проєкти налаштовані настільки серйозно з приводу залучення учасників, що користувачі, які допомагали з тестуванням роботи проєкту, можуть претендувати на приємний airdrop.

Крім того, не так давно в блокчейні Ethereum відбулося масштабне оновлення (Dencun), яке дуже допомогло в просуванні L2 рішень. У рамках цього оновлення комісію за транзакції було знижено, а це зробило використання блокчейна ще доступнішим і вигіднішим, що, своєю чергою, привернуло більше розробників і користувачів до L2 платформ.