Rozbor blockchainu: Co je Layer 2?

Úvod

Kryptoměny rostou každým dnem. K červnu 2024 bylo 617 milionů vlastníků kryptoměn a celková tržní kapitalizace byla 2,24 bilionu dolarů. I přes tento masivní růst má technologie blockchain stále velký problém: škálovatelnost. Hlavní síť Etherea má propustnost přibližně 15-30 transakcí za sekundu (TPS), což není fixní. Může se mírně lišit v závislosti na velikosti bloku a aktivitě sítě. Také přechod Etherea na Proof of Stake (PoS) s Ethereum 2.0 zlepší škálovatelnost, zejména když se spojí se shardováním.

Představte si řešení Layer 2 (L2) jako turbo boost pro blockchain. Jsou to off-chain technologie postavené na hlavním blockchainu, Layer 1 (L1), které urychlují transakce, činí je levnějšími a efektivnějšími. Některé L2 jako Arbitrum, Polygon, Optimism atd. mohou zpracovat 4 000 transakcí za sekundu. Ne že by to dělaly každý den, ale mohou to udělat, když je to potřeba, což je obrovské vylepšení oproti obvyklé rychlosti. Tato propustnost znamená, že můžeme mít složitější aplikace jako DeFi, hry a dodavatelské řetězce běžící hladce na blockchainu.

Jednoduše řečeno, zatímco Layer 1 se zabývá velkými změnami, jako je zvyšování velikosti bloků, Layer 2 používá chytré triky jako rollupy a sidechainy, aby urychlil věci, aniž by obětoval bezpečnost. V tomto článku se podíváme do hloubky na Layer 2 a uvidíme, jak změní svět blockchainu.

Co je to řešení Layer 2?

Řešení Layer 2 jsou jako tajná omáčka, která posouvá blockchainovou technologii na další úroveň, řešící hlavní problémy, které tradiční blockchainy Layer 1 jako Bitcoin a Ethereum nemohou vždy zvládnout. Jistě, blockchainy Layer 1 dělají těžkou práci – zpracovávají transakce a udržují věci bezpečné pomocí konsensuálních metod jako Proof of Work (PoW) nebo Proof of Stake (PoS). Ale často se dostávají do potíží, pokud jde o škálování. Tento problém je součástí "blockchainového trilema," které říká, že je těžké zvládnout škálovatelnost, bezpečnost a decentralizaci současně. Z tohoto důvodu mohou sítě Layer 1 zpomalit, což vede k delším čekacím dobám a vyšším poplatkům, zejména když je situace rušná. Řešení Layer 2 zasahují, aby vše běželo hladce, i když je síť pod tlakem.

Například, Lightning Network je jedním z několika řešení Layer 2 pro Bitcoin, nikoli jediným, které zrychluje a zlevňuje transakce tím, že je na chvíli odkládá z hlavního blockchainu. Představte si, že vy a váš přítel otevřete soukromý platební kanál, což je jako digitální účetní kniha jen mezi vámi dvěma. A přesto, zatímco transakce probíhají off-chain v Lightning Network, stále jsou podloženy bezpečnostním modelem Layer 1 Bitcoinu prostřednictvím hash timelock kontraktů (HTLC), které zajišťují, že prostředky jsou bezpečně vyrovnány na hlavním řetězci v případě sporu. Zajímavé je, že blockchain musíte aktualizovat pouze dvakrát: jednou, když otevřete kanál, a jednou, když ho zavřete. Tímto způsobem se blockchain nezatěžuje každou jednotlivou transakcí, což celý proces zrychluje a zlevňuje. Rollupy Ethereum – Optimistic Rollups a Zero-Knowledge (ZK) Rollups – fungují trochu jinak, ale s tím stejným cílem snížit zátěž na hlavním blockchainu. Takže, jaká řešení škálování vlastně existují?

Škálování Layer 2 Ethereum

Rollupy

Rollupy jsou softwarové protokoly, které fungují nad hlavním řetězcem, zjednodušují transakce a snižují přetížení. Optimistic Rollups, jako jsou Base, Arbitrum, Optimism, Boba Network, shromažďují více transakcí do dávky a odesílají tuto komprimovanou dávku jako volání dat na hlavní řetězec Ethereum. Tady to začíná být zajímavé: tyto rollupy předpokládají, že transakce jsou platné a odesílají data transakcí na hlavní řetězec, aniž by prováděly výpočty na řetězci. Pokud dojde ke sporu, transakce mohou být ověřeny prostřednictvím mechanismu výzvy, který zajišťuje jejich platnost. Pokud však někdo podezřívá, že došlo k chybě nebo podvodné transakci, může během výzvy zahájit důkaz o podvodu. Pokud je důkaz úspěšný, dávka se vrátí zpět a odesílatel může ztratit zálohu. Důkazy o podvodu v Optimistic Rollups fungují tím, že zpochybňují potenciálně neplatné přechody stavu, což následně spouští ověření na řetězci. Tento systém snižuje množství výpočtů, které musí hlavní řetězec provádět, což zrychluje a zlevňuje proces, ale stále je bezpečný díky tomuto mechanismu výzvy.

ZK Rollupy, na druhé straně, zaujímají jiný přístup. Místo toho, aby předpokládaly, že je vše v pořádku, dokud se neprokáže opak, ZK Rollupy používají kryptografické důkazy, konkrétně důkazy s nulovým znalostním shrnutím a neinteraktivními argumenty znalostí (zk-SNARKs) nebo zk-STARKs k validaci dávky transakcí mimo řetězec. Generují to, čemu se říká 'shrnutí důkaz' (často SNARK nebo STARK) pro každou dávku transakcí." Tento důkaz je super efektivní způsob, jak prokázat, že všechny transakce v dávce jsou platné, aniž by bylo nutné procházet každou jednotlivě na hlavním řetězci Ethereum. Hlavní řetězec pouze ověřuje tento důkaz, což je opravdu rychlé, a poté může s jistotou přijmout celou dávku transakcí. Tato metoda je super bezpečná a efektivní, i když je technicky o něco složitější.

Vedlejší řetězce

Další typ řešení škálování. vedlejší řetězce jsou téměř jako paralelní vesmíry, fungující jako samostatné blockchainy vedle hlavního řetězce. Binance Smart Chain (nyní známý jako BNB Smart Chain) a Avalanche jsou blockchainy vrstvy 1 se svými vlastními konsensuálními modely, nikoli striktně vedlejšími řetězci vrstvy 2 k Ethereum. Polygon funguje jako vedlejší řetězec Proof of Stake a agregátor řešení vrstvy 2, má vlastní sadu validátorů a konsensuálních mechanismů, což znamená, že mohou zpracovávat transakce samostatně, aniž by se na vše spoléhaly na hlavní řetězec. Zajímavé je, že vedlejší řetězce obvykle spoléhají na mosty (např. Plasma mosty nebo chytré smlouvy) k usnadnění převodů aktiv, které nemusí vždy fungovat jako skutečný dvoucestný peg, jako v Bitcoinově Liquid síti. To vám umožňuje převádět aktiva mezi hlavním řetězcem a vedlejším řetězcem, což je obzvlášť populární pro uživatele, kteří chtějí využít jedinečné funkce různých sítí nebo nižší transakční poplatky. Vedlejší řetězce často používají mosty, aby to umožnily, což umožňuje plynulou komunikaci a převody aktiv mezi oběma řetězci, i když jejich konsensuální mechanismy mohou být zcela odlišné.

Státní kanály

Dalším produktem pro škálování jsou státní kanály. Státní kanály jsou off-chain mechanismy, které umožňují uživatelům provádět více transakcí soukromě, aniž by každou transakci vysílali na blockchain. Pouze otevírací a uzavírací transakce jsou zaznamenány na řetězci, což snižuje přetížení a zrychluje interakce. Státní kanály jsou off-chain mechanismy, které umožňují účastníkům transakce provádět přímo mezi sebou, aniž by bylo nutné zaznamenávat každou interakci na hlavním řetězci. Pouze konečný stav je vyrovnán na řetězci.

Představte si, jak můžete vy a vaši přátelé mluvit soukromě. Místo toho, abyste každou zprávu křičeli na celý svět, jen sledujete svůj rozhovor a všem říkáte pouze konečný výsledek. Takto fungují stavové kanály. Stavové kanály vyžadují, aby počáteční nastavení kanálu a konečné vyrovnání probíhaly na řetězci, přičemž se používá vícestupňová peněženka, aby se zajistilo, že transakce mimo řetězec jsou vzájemně dohodnuty účastníky. Také si všimněte, že stavové kanály jsou primárně užitečné pro opakované transakce s malou hodnotou (mikroplatby) a ne pro složité interakce se smart kontrakty. To je velmi efektivní pro věci jako hry nebo drobné platby.

Plasma

Plasma je zcela odlišná tím, že je to rámec, který hostí rodinu menších blockchainů připojených k hlavnímu blockchainu. Tyto menší blockchainy, často nazývané dětské řetězce, fungují podle svých vlastních pravidel a validátorů, ale spoléhají na periodické závazky k hlavnímu řetězci pro zajištění bezpečnosti. Zatímco Plasma poskytuje výhody škálování, čelí výzvám, jako je pomalá konečnost a potenciální problémy s dostupností dat. Plasma zaznamenala sníženou adopci kvůli svým omezením v oblasti bezpečnosti a konečnosti, protože uživatelé musí čekat na dlouhé výstupní období (často 7-14 dní), aby vybrali prostředky zpět na Ethereum. Je důležité zdůraznit, že Plasma byla do určité míry překonána rollupy, které jsou efektivnější a bezpečnější, a jednou z nejranějších a nejznámějších implementací Plasma je OMG Network.

Pravidelným odesíláním konečných stavů transakcí zpět na Ethereum pro validaci, zajišťující bezpečnost a konečnost, Plasma řetězce zpracovávají vysoký objem transakcí mimo řetězec, ale jsou omezeny v podpoře složitých chytrých kontraktů a zaznamenaly sníženou adopci kvůli pomalým časům výběru. Jejich primární případy použití byly původně zaměřeny na aplikace vyžadující jednoduché převody, ačkoli novější řešení předstihla Plasma.

Snížením zátěže na hlavní síti Etherea Plasma snižuje poplatky a zrychluje transakce. Nicméně, výběr prostředků z Plasma řetězců na Ethereum může trvat až 7 dní, protože toto období je nezbytné pro umožnění jakýchkoli potenciálních sporů nebo detekce podvodů před tím, než jsou prostředky plně dostupné na hlavním řetězci.

Příklady řešení Layer 2

Několik řešení Layer 2 bylo úspěšně implementováno napříč různými blockchainovými sítěmi. Zde jsou některé významné příklady:

1. Optimism

• Typ: Optimistický Rollup
• Popis: Optimism je řešení Layer 2 pro Ethereum, které využívá Optimistické Rollupy k zvýšení propustnosti transakcí. Předpokládá, že transakce jsou platné a provádí pouze výpočetní kontrolu, pokud je vznesena výzva. Optimism snižuje výpočetní nároky na řetězci pomocí důkazů o podvodu, zatímco stále odesílá minimální data transakcí (komprimovaná) na Layer 1, což výrazně snižuje poplatky za plyn a zvyšuje rychlost transakcí.
• Případy použití: DApps, DeFi protokoly a jakékoli projekty založené na Ethereu, které potřebují škálovatelnost.

2. Arbitrum

• Typ: Optimistický Rollup
• Popis: Arbitrum je další řešení Layer 2 založené na technologii Optimistického Rollupu. Zvyšuje škálovatelnost Etherea tím, že většinu zpracování transakcí přesouvá mimo řetězec, přičemž zachovává bezpečnost hlavní sítě Etherea. Arbitrum je známé svou kompatibilitou se stávajícími chytrými kontrakty Etherea, což usnadňuje vývojářům migraci jejich aplikací.
• Případy použití: DeFi, hry a další aplikace s vysokým objemem transakcí.

3. Polygon (dříve Matic)

• Popis: Polygon je víceřetězcové řešení Layer 2, které poskytuje rámec pro budování propojených blockchainových sítí. Kombinuje vedlejší řetězce Proof-of-Stake (PoS) a technologii Plasma, aby nabídlo škálovatelné řešení s rychlým zpracováním transakcí a nízkými poplatky. PoS řetězec Polygon běží paralelně s Ethereem a podporuje širokou škálu decentralizovaných aplikací.
• Případy použití: NFT, DeFi, hry a různé DApps.

4. zkSync

• Typ: Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup)
• Popis: zkSync je řešení Layer 2 využívající Zero-Knowledge Rollupy, které používají kryptografické důkazy k validaci transakcí. To umožňuje vysoce efektivní a bezpečné zpracování transakcí mimo řetězec, přičemž platnost těchto transakcí je prokázána na řetězci prostřednictvím stručných kryptografických důkazů. zk-Rollupy dědí plnou bezpečnost Layer 1, na rozdíl od Optimistických Rollupů, které se spoléhají na mechanismus výzev pro zajištění bezpečnosti.
• Případy použití: Platební systémy, DeFi aplikace a převody tokenů.

5. Loopring

• Typ: Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup)
• Popis: Loopring je protokol decentralizované burzy (DEX), který využívá Zero-Knowledge Rollupy k usnadnění obchodování s vysokou propustností a nízkými náklady na Ethereu. Seskupováním transakcí mimo řetězec a jejich ověřováním pomocí zk-důkazů umožňuje Loopring uživatelům obchodovat s aktivy s minimálními poplatky a rychlou exekucí.
• Případy použití: Decentralizované burzy, platební řešení a DeFi.

6. Immutable X

• Typ: Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup)
• Popis: Immutable X je řešení Layer 2 speciálně navržené pro NFT na Ethereu. Používá zk-Rollupy k umožnění rychlého a bezplynového mintování, nakupování a prodávání NFT. Immutable X usiluje o uhlíkovou neutralitu prostřednictvím škálování Layer 2, čímž snižuje spotřebu energie ve srovnání s transakcemi Layer 1 Etherea, což z něj činí ekologickou volbu pro platformy NFT.
• Případy použití: Trhy s NFT, herní platformy a digitální umění.

7. StarkNet

• Typ: Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup)
• Popis: StarkNet je decentralizovaný zk-Rollup, který umožňuje jakékoli decentralizované aplikaci (DApp) dosáhnout neomezené škálovatelnosti, aniž by došlo k ohrožení kompozability a bezpečnosti Etherea. Používá STARKs (škálovatelné transparentní argumenty znalostí) k zajištění platnosti transakcí mimo řetězec, což z něj činí vysoce bezpečné a škálovatelné.
• Případy použití: Složité DApps, DeFi, hry a další.

Výhody Layer 2

Produkty Layer 2 pomáhají blockchainům řešit některé z jejich největších problémů, zejména škálování, náklady, rychlost a soukromí. Zpracováním transakcí mimo hlavní řetězec, Layer 1, činí blockchainové sítě mnohem schopnějšími, takže mohou sloužit více uživatelům a zpracovávat více transakcí, aniž by došlo k ohrožení bezpečnosti nebo decentralizace. To znamená nižší náklady na transakce, což činí blockchain dostupnější pro všechny, a rychlejší, což je klíčové pro aplikace v reálném čase, jako je hraní a finance. A některé L2 dokonce nabízejí lepší soukromí tím, že uchovávají více podrobností o transakcích mimo veřejný řetězec.

Škálovatelnost

Jako dopravní policista, L2 odstraňují zácpy a umožňují sítím jako Ethereum a Bitcoin zpracovávat mnohem více transakcí. Bez nich je to jako pokusit se řídit po dálnici během dopravní špičky - pomalé a frustrující! Řešení Layer 2 rozšiřují kapacitu blockchainu, což umožňuje vyšší propustnost a nižší latenci, což je kritické pro aplikace s vysokým objemem transakcí.

Nižší náklady

Protokoly Layer 2 také činí transakce mnohem levnějšími tím, že odstraňují část zátěže z hlavní sítě. To je důležité pro rušné oblasti jako DeFi a hry, kde jsou vysoké poplatky velkým problémem.

Rychlejší transakce

Rychlost je klíčová v blockchainu a L2 poskytují téměř okamžité potvrzení transakcí. Zpracováním transakcí mimo řetězec a zaznamenáváním pouze konečného stavu na hlavním řetězci, sítě Layer 2 se vyhýbají zpožděním, která přicházejí s potvrzeními bloků Layer 1.

Více soukromí

Soukromí je každý den důležitější a některé L2 jako Zero-Knowledge (ZK) Rollupy nabízejí více funkcí soukromí. Zpracováním transakcí mimo řetězec tyto řešení uchovávají většinu podrobností o transakcích mimo veřejný blockchain, skrývají identity uživatelů a citlivé informace.

Layer 2 v budoucnosti

Jak blockchain roste, potřeba škálovatelných, efektivních a uživatelsky přívětivých produktů bude pouze narůstat. Budoucí vývoj se zaměří na bezproblémovou integraci s blockchainy Layer 1, rozšiřování případů použití napříč průmysly a interoperabilitu mezi různými sítěmi L2. Tyto pomohou blockchainu škálovat globálně, aniž by došlo k ohrožení bezpečnosti nebo decentralizace, což činí Layer 2 klíčovým hráčem v budoucnosti blockchainu. Podívejte se na to.

Integrace Layer 1

Jedním z hlavních cílů pro L2 je, aby fungovaly s blockchainy Layer 1. Jak se tyto technologie vyvíjejí, spojení mezi hlavním řetězcem a jeho rozšířeními L2 bude muset být bezproblémovější a uživatelsky přívětivější. Představte si přepínání mezi různými vrstvami bez jakýchkoli potíží - to znamená, že vaše zkušenost bude mnohem plynulejší a nebudete muset řešit složité procesy. Můžeme vidět nové nástroje a funkce, které automaticky přesouvají transakce na L2, když je L1 přeplněná, nebo které usnadňují používání těchto technologií, aniž byste museli rozumět všem podrobnostem. To učiní blockchainové sítě stabilnějšími a bezpečnějšími a schopnými zpracovávat více provozu bez zpomalení.

Rozšiřování případů použití

L2 jsou poměrně univerzální a jejich použití daleko přesahuje pouze škálování a úspory nákladů v DeFi a hrách. V budoucnu je můžeme vidět využívané v mnoha různých průmyslech. Například v řízení dodavatelského řetězce by mohly pomoci efektivně sledovat zboží přes hranice, snadno zpracovávat velké množství dat. Dokonce i ne-blockchainové průmysly, jako je zdravotnictví a telekomunikace, by mohly začít používat řešení L2 k řízení citlivých informací. Rychlost, úspory nákladů a škálovatelnost L2 činí z něj skvělou volbu pro jakýkoli průmysl, který potřebuje vysoce výkonné decentralizované řízení dat. Jak technologie postupuje, uvidíme L2 využívané novými a inovativními způsoby k řešení problémů v průmyslu.

Závěr

L2 budou klíčem k tomu, aby svět blockchainu vyřešil velké problémy škálovatelnosti, nákladů a použitelnosti, které bránily masové adopci decentralizovaných sítí. Jak se tyto technologie vyvíjejí, učiní blockchainové platformy efektivnějšími, zvládnou více uživatelů a transakcí globálně a stále budou bezpečné a decentralizované. Budoucnost vypadá dobře pro L2, je na co se těšit. Uvidíme lepší integraci s blockchainy Layer 1, nové případy použití napříč průmysly a interoperabilitu mezi sítěmi. To nejenže učiní současné blockchainové systémy efektivnějšími, ale také otevře nové příležitosti pro decentralizované aplikace v různých průmyslech, formující budoucnost blockchainu.