Решения второго уровня

В нашем телеграм-канале мы уже разбирали архитектуру блокчейна и его уровни. Советуем начать с этих постов, а затем возвращаться к статье, где мы подробнее разберем, что такое решение второго уровня, какие они бывают и зачем нужны.

Для понимания темы статьи нужно сначала обратиться к проблемам, которые существуют в блокчейне. Виталик Бутерин, сооснователь Ethereum, выделяет три основополагающих элемента блокчейна:

• безопасность
• масштабируемость
• децентрализация

И проблема в том, что на сегодняшний момент блокчейны могут обеспечить только два из трех свойств в один момент времени. Это называется триллеммой блокчейна.

Для решения трилеммы нужно разработать безопасный блокчейн в широко децентрализованной сети, способный обрабатывать транзакции миллиардов людей при относительно невысоких комиссиях. Именно для решения проблемы масштабируемости, то есть пропускной способности и транзакционных издержек разрабатываются решения второго уровня.

Что такое решения второго уровня

Решения второго уровня — это технологии, созданные поверх существующего блокчейна (первого уровня), цель которых — улучшить его масштабируемость и эффективность, не жертвуя при этом безопасностью. Эти решения обрабатывают транзакции вне основной цепи, существенно сокращая нагрузку и комиссии, в то время как итоговые результаты все равно записываются в основной блокчейн. Таким образом, они предлагают перспективный путь к решению проблемы масштабируемости, открывая двери для более широкого приема и использования блокчейн-технологий.

Как работают решения второго уровня

Представьте себе, что блокчейн — это загруженная автомагистраль, по которой движется бесчисленное количество транзакций. Есть трасса первого уровня, которая обладает более узкой пропускной способностью, при большом трафике ехать по такой трассе становится дорого. И тут на помощь приходит трасса второго уровня, по которой можно проехать в обход и дешевле, но позже вернуться на первую (главную) трассу.

Виды решений второго уровня

State Channels

Эти каналы позволяют участникам вести множество транзакций вне блокчейна, с минимальными затратами на комиссии, после чего итоговое состояние отправляется обратно в основную сеть.

Скорость и стоимость транзакций: транзакции могут проходить почти мгновенно и с нулевыми комиссиями, поскольку они происходят вне основной сети. Фактические расходы возникают только при открытии и закрытии канала.

Плюсы: высокая приватность транзакций, мгновенные платежи.

Минусы: необходимость блокировать средства для работы канала; ограниченная функциональность для сложных операций.

Примеры проектов: Lightning Network для Bitcoin, Raiden Network для Ethereum.

Rollups

Роллапы или свертки объединяют сотни транзакций в одну, которая затем обрабатывается основной сетью, значительно уменьшая нагрузку и стоимость транзакций. Цифры варьируются в зависимости от конкретного решения.

Скорость и стоимость транзакций: могут значительно увеличить пропускную способность сети (до тысяч транзакций в секунду) и сократить стоимость транзакций, за счет агрегирования множества операций в одну транзакцию на основной сети.

Плюсы: высокая масштабируемость, уменьшение нагрузки на основную сеть, поддержка различных типов транзакций.

Минусы: сложность в реализации и потенциальное централизованное управление.

Примеры проектов: Optimism, Arbitrum, zkSync.

Sidechains

Это отдельные блокчейны, связанные с основной сетью, которые могут обрабатывать транзакции независимо, обеспечивая дополнительную мощность без загрузки главного блокчейна.

Скорость и стоимость транзакций: зависит от конкретной реализации, но в целом направлены на обеспечение более высокой скорости и ниже стоимости, чем в основной сети.

Плюсы: возможность создания блокчейнов с различными правилами и параметрами, которые могут быть оптимизированы под конкретные задачи.

Минусы: риски безопасности при обмене активами между основной и боковой цепью.

Примеры проектов: Liquid Network для Bitcoin (скорость транзакции до 1 минуты), xDai Chain (до 5 секунд) для Ethereum.

Plasma

Эта технология создает дочерние блокчейны для увеличения пропускной способности основного блокчейна, обеспечивая более быструю обработку транзакций с сохранением безопасности.

Скорость и стоимость транзакций: позволяет существенно увеличить скорость транзакций и снизить их стоимость за счет создания дерева блокчейнов, где основная сеть служит корнем.

Плюсы: увеличение масштабируемости без значительной потери безопасности, возможность проведения микротранзакций.

Минусы: сложность в реализации и управлении, возможные задержки при выводе средств из дочерних блокчейнов, ограниченная функциональность.

Примеры проектов: OMG Network (ранее OmiseGO), Polygon (ранее Matic Network).

Вызовы для разработчиков решений второго уровня

Несмотря на огромный потенциал, решения второго уровня сталкиваются с рядом вызовов, требующих внимания и решения:

Техническая сложность

Решения второго уровня должны эффективно взаимодействовать с основной блокчейн-сетью, что требует точной синхронизации и обмена данными. Это включает в себя обеспечение безопасного и надежного подтверждения транзакций, а также возможность эффективного вывода средств обратно в основную сеть.

Внедрение дополнительного слоя повышает риск безопасности, включая потенциальные уязвимости в механизмах взаимодействия между слоями и возможность атак на новые компоненты системы. Разработка защищенных протоколов и механизмов проверки, которые могут противостоять атакам, является ключевой задачей.

Достижение высокой скорости и масштабируемости без потери качества обслуживания или увеличения стоимости требует от разработчиков оптимизации архитектуры: эффективное управление данными, оптимизацию алгоритмов обработки транзакций и минимизацию задержек.

Из всех элементов блокчейна мосты взламываются чаще всего. Всего дело в сложности в их архитектуре, есть много мест, где могут образовываться уязвимости.

Разработка и поддержка требуют значительных вычислительных ресурсов, включая разработку инфраструктуры для обработки, хранения и передачи данных. Эффективное управление этими ресурсами.

Принятие пользователями

Необходимость поддерживать удобный и понятный пользовательский интерфейс, при этом добавляя дополнительный слой сложности с решениями второго уровня, ставит перед разработчиками задачу обеспечения прозрачности и удобства использования без компромиссов в безопасности и функциональности.

Еще больше полезных знаний мы даем в нашем телеграм-канале и на нашем YouTube. Подписывайтесь и следите за обновлениями и там.