Масштабирование Ethereum 101: быстрое погружение в понимание уровня 2 и сайдчейнов
30 декабря 2023 г.Сейчас существует большая путаница в определениях того, что является решениями уровня 2, а что нет. Причина этого в том, что каждое решение масштабируемости называется Уровнем 2, что технически не всегда правильно, поскольку не все решения попадают в этот уровень. категория.
Если попытаться разобраться в этом самостоятельно, то найти точные и ясные ответы на эти вопросы крайне сложно. Итак, в этой статье мы подробнее рассмотрим некоторые из самых популярных сегодня решений масштабируемости Ethereum и выясним, чем они отличаются друг от друга. Мы также точно поймем, что такое сайдчейн, Уровень 2, ZK-Rollup и Optimistic Rollup. р>
Зачем нужна масштабируемость?
Давайте начнем с того, почему в сети Ethereum необходима масштабируемость.
Основная сеть Ethereum имеет пропускную способность всего 15 транзакций в секунду. По мере роста его популярности этого было недостаточно, и транзакции в основной сети становились дорогими и медленными. Высокая стоимость транзакций является результатом растущей популярности сети и ограниченной пропускной способности.
Что делать, если отправлено больше транзакций, чем можно обработать? Валидаторы (те, кто добавляет транзакции в блокчейн) будут выбирать транзакции с более высоким вознаграждением (комиссией). В этом случае возникает конкуренция между отправителями транзакций, и стоимость начинает стремительно расти. По мере перегрузки сети и увеличения затрат скорость транзакций также снижается.
Проблемы масштабируемости блокчейна
Чтобы понять, как работают решения масштабирования и какие ограничения они накладывают, проще начать с трилеммы блокчейна — теоремы, которая гласит, что сеть блокчейна имеет три основные характеристики:
Безопасность — отвечает за устойчивость сети к атакам.
Децентрализация – ответственность за сопротивление контролю со стороны меньшего числа людей.
Масштабируемость — отвечает за способность блокчейна обрабатывать большие объемы транзакций.
Только два из этих трех параметров можно повысить до желаемого уровня одновременно.
Сеть Ethereum спроектирована с учетом чрезвычайно высокой децентрализации и безопасности, что само по себе очень хорошо для сети. Но как мы выяснили из трилеммы — невозможно иметь сразу все три параметра на огромном уровне, поэтому сеть Ethereum не обладает самой высокой пропускной способностью.
Существует потребность в обработке большого объема транзакций с меньшими затратами, что приводит к необходимости масштабирования. Активно разрабатываются оффчейн-решения для масштабирования сети Ethereum. Офчейн означает, что основные вычисления выносятся за пределы основной сети.
Самыми популярными решениями являются сайдчейны и уровень 2. Давайте обсудим их ниже.
Каковы решения Ethereum по масштабированию вне цепочки: сайдчейны и уровень 2?
Во-первых, четко определите, что это такое.
Уровень 2 – это платформа или служба, которая является надстройкой поверх основной сети (уровень 1). Все транзакции на уровне 2 изменяют состояние основной сети, таким образом наследуется безопасность основной сети. Накопительные пакеты — это способ реализации решений второго уровня. Здесь стоит отметить, что решения уровня 2 — это платформа, и они не обязательно представляют собой блокчейн.
Боковые цепи – это отдельная блокчейн, работающая параллельно. с основной сетью. Важно понимать, что уровень 2 всегда меняет состояние основной сети, наследует ее безопасность и находится над ней, а сайдчейн всегда представляет собой отдельный блокчейн.
Что такое сайдчейн?
Байдчейн – это изолированный блокчейн. Это означает, что транзакции в сайдчейнах не меняют состояние основной сети (уровень 1/Ethereum).
Поскольку это отдельный блокчейн, он может иметь собственный алгоритм консенсуса, набор валидаторов, конфигурации, которые могут отличаться от основной сети, и собственную валюту.
Это также означает, что у него может быть другой баланс безопасности, масштабируемости и децентрализации. Сайдчейны обычно жертвуют уровнем децентрализации или безопасности ради достижения высокой пропускной способности. Они связаны с основной сетью только межцепочным мостом, который позволяет перемещать активы между боковой цепью и основной сетью. Сайдчейны также могут быть несовместимы с EVM. Ярким примером сайдчейна является Polygon POS (MATIC).
Что такое решения второго уровня? Возьмем, к примеру, сводные данные
Объединенные пакеты — это решение масштабирования второго уровня для Ethereum.
Общий принцип объединения заключается в том, что транзакции (TX) обрабатываются на платформе за пределами основной сети; накопительный пакет создается из множества транзакций и отправляется на смарт-контракт в основной сети (уровень 1), изменяя его состояние.
Поскольку совокупность этих транзакций хранится в основной сети, ее безопасность наследуется. На самом деле существует два типа реализации накопительных пакетов — Оптимистический и Новое разглашение.
Как создаются оптимистичные сводные пакеты?
Как упоминалось выше, транзакции упаковываются в пакет и отправляются в смарт-контракт в основной сети. В случае с Optimistic Rollup смарт-контракт в основной сети не проверяет отправляемые данные и доверяет им по умолчанию, поэтому он называется Optimistic.
Но что, если кто-то хочет обмануть? Идея состоит в том, что эти транзакции не считаются подтвержденными в течение определенного периода времени. В течение этого периода любой валидатор может отправить доказательство мошенничества. Здесь следует отметить, что чтобы стать валидатором, вам необходимо сделать ставку на смарт-контракт.
Когда отправляется доказательство мошенничества, смарт-контракт проверяет его. Если мошенничество обнаружено, валидатор, пытавшийся обмануть, штрафуется от своей ставки, а валидатор, отправивший доказательства мошенничества, вознаграждается, мотивируя всех оставаться честными и следить за честностью других.
Если отправлено неправильное доказательство мошенничества, отправивший его валидатор подвергается наказанию за предотвращение рассылки спама. Если в течение этого периода времени никто не прислал действительное доказательство мошенничества и этот период истек, транзакции переводятся в статус подтвержденных.
Особенностью здесь является то, что до истечения этого срока транзакции не подтверждаются, а это означает длительный период подтверждения транзакций. Примером протокола, работающего по принципу Optimistic Rollup, является Optimism.
Какова общая структура ZK Rollups?
Объединенные пакеты ZK, в отличие от оптимистических накопительных пакетов, не зависят от доверия. но на криптографических доказательствах с нулевым разглашением, называемых доказательствами достоверности.
Доказательства с нулевым разглашением данных позволяют одному проверяющему криптографически доказать что-то другому проверяющему без предоставления какой-либо дополнительной информации.
Это работает следующим образом: набор транзакций вычисляется и сжимается в сводную таблицу.
После этого генерируется подтверждение достоверности этих данных. Вместе с данными подтверждение действительности отправляется в смарт-контракт основной сети. Смарт-контракт проверяет это доказательство, и если все верно, транзакции сразу считаются подтвержденными. В этом случае все криптографически связано, и долгого ожидания подтверждения транзакций не приходится. Примером такого протокола является StarkNet.
Каковы различия между уровнем 2 и сайдчейнами?
Уровень 2 — это решение, которое выводит вычисления и обработку транзакций за пределы основной сети, но проверка данных по-прежнему происходит в смарт-контракте в сети Ethereum. Хотя сайдчейны — это совершенно отдельные блокчейны, которые напрямую не связаны между собой,
связанные с сетью Ethereum, они работают параллельно.
Заключение
Блокчейны могут одновременно иметь только два из этих трех параметров на нужном уровне: безопасность, децентрализация и масштабируемость. Сайдчейны — это отдельные блокчейны, которые уменьшают один из этих параметров для достижения высокой пропускной способности.
Решения уровня 2 наследуют безопасность основной сети и изменяют ее состояние. Оптимистические свертки и свертки с нулевым разглашением – это решения второго уровня.
Оптимистичные накопительные пакеты работают на основе доверия и используют доказательства мошенничества в течение определенного периода времени. Поэтому у них возникает задержка подтверждения транзакций.
При использовании zkRollups такой задержки в подтверждении транзакции нет, поскольку они не основаны на доверии, а вместо этого основаны на криптографических доказательствах с нулевым разглашением. Эти доказательства называются доказательствами действительности.
Решения сравниваются по ключевым параметрам в таблице.
Важно понимать, что решения уровня 2 наследуют безопасность основной сети и находятся над ней, а сайдчейны — это просто отдельные блокчейны с разными
конфигурации.
Оригинал