Блокчейннің бөлшектелуі: Layer 2 дегеніміз не?

Кіріспе

Криптовалюта күннен-күнге өсіп келеді. 2024 жылдың маусымында 617 миллион крипто иесі болды, ал жалпы нарықтық капитализация 2,24 триллион долларды құрады. Бірақ осы үлкен өсімге қарамастан, блокчейн технологиясында әлі де бір үлкен мәселе бар: масштабталу. Ethereum-ның негізгі желісі секундына 15-30 транзакция (TPS) өткізу қабілетіне ие, бұл тұрақты емес. Ол блок өлшемі мен желі белсенділігіне байланысты сәл өзгеруі мүмкін. Сонымен қатар, Ethereum 2.0-мен Proof of Stake (PoS) жүйесіне көшу масштабталуды жақсартады, әсіресе шардингпен біріктірілгенде.

Layer 2 (L2) шешімдерін блокчейн үшін турбо қуат ретінде қарастырыңыз. Олар транзакцияларды жылдам, арзан және тиімді ету үшін негізгі блокчейн, Layer 1 (L1) үстінде құрылған офф-чэйн технологиялары. Arbitrum, Polygon, Optimism сияқты кейбір L2-лер секундына 4,000 транзакцияны өңдей алады. Олар күн сайын осылай істемейді, бірақ қажет болғанда істей алады, бұл әдеттегі жылдамдықтан үлкен жаңарту. Бұл өткізу қабілеті бізге DeFi, ойындар және жеткізу тізбегі сияқты күрделі қосымшаларды блокчейнде тегіс жұмыс істетуге мүмкіндік береді.

Бір сөзбен айтқанда, Layer 1 үлкен өзгерістермен, мысалы, блок өлшемдерін ұлғайту, айналысқанда, Layer 2 қауіпсіздікті құрбан етпей, жылдамдықты арттыру үшін роллаптар мен бүйір тізбектер сияқты ақылды трюктерді пайдаланады. Бұл мақалада біз Layer 2-ге тереңірек үңіліп, оның блокчейн әлемін қалай өзгертуге дайын екенін көреміз.

Layer 2 шешімі дегеніміз не?

Layer 2 шешімдері блокчейн технологиясын келесі деңгейге көтеретін құпия соус сияқты, дәстүрлі Layer 1 блокчейндері, мысалы, Bitcoin және Ethereum әрдайым шеше алмайтын негізгі мәселелерді шешеді. Әрине, Layer 1 блокчейндері ауыр жұмысты атқарады — олар транзакцияларды өңдейді және Proof of Work (PoW) немесе Proof of Stake (PoS) сияқты консенсус әдістерімен қауіпсіздікті қамтамасыз етеді. Бірақ олар масштабтау мәселесіне келгенде жиі қиындықтарға тап болады. Бұл мәселе "блокчейн трилеммасы" деп аталатын нәрсенің бір бөлігі, ол масштабтау, қауіпсіздік және орталықсыздандыру үшеуін бір уақытта қамтамасыз етудің қиын екенін айтады. Осы себепті, Layer 1 желілері баяулап, ұзақ күту уақыттары мен жоғары төлемдерге әкелуі мүмкін, әсіресе жағдайлар шиеленіскен кезде. Layer 2 шешімдері желі қысымға түскенде де бәрін дұрыс жұмыс істеп тұру үшін араласады.

Мысалы, Lightning Network Bitcoin үшін бірнеше Layer 2 шешімдерінің бірі болып табылады, тек біреуі емес, транзакцияларды жылдам әрі арзан етіп, оларды негізгі блокчейннен біраз уақытқа шығарады. Сіз бен досыңыз жеке төлем арнасын ашқан кезде, бұл тек екеуіңізге арналған цифрлық кітап сияқты. Дегенмен, Lightning Network-те транзакциялар off-chain болып жатқанда, олар әлі де Bitcoin-ның Layer 1 қауіпсіздік моделіне хэш таймлок келісімшарттары (HTLCs) арқылы қолдау көрсетіледі, бұл даулар туындаған жағдайда қаражаттың негізгі тізбекке қауіпсіз түрде шешілетінін қамтамасыз етеді. Қызықты бөлігі, сіз блокчейнді тек екі рет жаңартуыңыз керек: арнаны ашқанда және оны жапқанда. Осылайша, блокчейн әрбір транзакциямен жүктелмейді, бұл бүкіл процесті жылдам әрі арзан етеді. Ethereum-ның роллаптары — Оптимистік Роллаптар мен Нөлдік Білім (ZK) Роллаптар — сәл басқаша жұмыс істейді, бірақ негізгі блокчейнге жүктемені азайту мақсатында. Сонымен, қандай масштабтау шешімдері бар?

Ethereum-ның Layer 2 масштабтау

Роллаптар

Роллаптар — негізгі тізбектің үстінде жұмыс істейтін бағдарламалық протоколдар, транзакцияларды оңтайландырып, кептелісті азайтады. Оптимистік Роллаптар, мысалы, Base, Arbitrum, Optimism, Boba Network, бірнеше транзакцияны топтастырып, бұл қысылған топтаманы Ethereum негізгі тізбегіне шақыру деректері ретінде жібереді. Мұнда қызықты нәрсе: бұл роллаптар транзакциялардың жарамды екенін болжап, транзакция деректерін негізгі тізбекке есептеусіз жібереді. Егер дау туындаса, транзакциялардың жарамдылығын қамтамасыз ететін сынақ механизмі арқылы тексеруге болады. Дегенмен, егер біреу қате немесе алаяқтық транзакция бар деп күдіктенсе, олар сынақ терезесінде алаяқтық дәлелін бастауға болады. Егер дәлел сәтті болса, топтама қайтарылады, ал жіберуші депозитін жоғалтуы мүмкін. Оптимистік Роллаптардағы алаяқтық дәлелдері мүмкін болатын жарамсыз күй ауысуларын даулаумен жұмыс істейді, бұл кейін on-chain тексеруді іске қосады. Бұл жүйе негізгі тізбекке жасалатын есептеулердің мөлшерін азайтады, бұл процесті жылдам әрі арзан етеді, бірақ бұл сынақ механизмі арқасында әлі де қауіпсіз.

ZK Rollups, керісінше, басқа тәсілді қолданады. Барлығының дұрыс екендігін дәлелдегенше, ZK Rollups криптографиялық дәлелдерді, атап айтқанда, нөлдік білімді қысқа интерактивті емес білім аргументтерін (zk-SNARKs) немесе zk-STARKs пайдаланады, олар транзакциялардың топтамасын офф-чэйнде тексереді. Олар әр транзакция топтамасы үшін 'қысқа дәлел' (көбінесе SNARK немесе STARK) деп аталатын нәрсені жасайды." Бұл дәлел барлық транзакциялардың топтамада жарамды екенін дәлелдеудің өте тиімді тәсілі, Ethereum негізгі тізбегінде әрқайсысын жеке-жеке тексерудің қажеті жоқ. Негізгі тізбек тек осы дәлелді тексереді, бұл өте жылдам, содан кейін ол транзакциялардың бүкіл топтамасын сенімді түрде қабылдай алады. Бұл әдіс өте қауіпсіз және тиімді, бірақ техникалық жағынан сәл күрделі.

Бүйір тізбектер

Басқа бір масштабтау шешімі. бүйір тізбектер негізгі тізбекпен қатар жұмыс істейтін бөлек блокчейндер ретінде параллель әлемдерге ұқсас. Binance Smart Chain (қазіргі уақытта BNB Smart Chain деп аталады) және Avalanche - өздерінің консенсус модельдері бар 1-ші деңгейдегі блокчейндер, Ethereum-ға қатаң 2-ші деңгейдегі бүйір тізбектер емес. Polygon Proof of Stake бүйір тізбегі ретінде және 2-ші деңгейдегі шешімдердің агрегаторы ретінде жұмыс істейді, олар өздерінің валидаторлар мен консенсус механизмдеріне ие, бұл олардың транзакцияларды өз бетінше, негізгі тізбекке толықтай тәуелді болмай-ақ өңдей алатындығын білдіреді. Қызықты бөлігі - бүйір тізбектер әдетте активтерді тасымалдауды жеңілдету үшін көпірлерге (мысалы, Plasma көпірлері немесе смарт келісімшарттар) сүйенеді, олар әрдайым Bitcoin-ның Liquid желісіндегі шынайы екі жақты бекіту ретінде жұмыс істемеуі мүмкін. Бұл сізге негізгі тізбек пен бүйір тізбек арасында активтерді тасымалдауға мүмкіндік береді, бұл әртүрлі желілердің ерекше мүмкіндіктерін немесе төмен транзакциялық төлемдерді пайдаланғысы келетін пайдаланушылар үшін әсіресе танымал. Бүйір тізбектер бұл процесті жүзеге асыру үшін көпірлерді жиі пайдаланады, бұл екі тізбек арасында тегіс байланыс пен активтерді тасымалдауға мүмкіндік береді, тіпті олардың консенсус механизмдері мүлдем әртүрлі болса да.

Мемлекеттік арналар

Тағы бір масштабтау өнімі - мемлекеттік арналар. Мемлекеттік арналар - пайдаланушыларға әр транзакцияны блокчейнге жарияламай, бірнеше транзакцияны жеке орындауға мүмкіндік беретін офф-чэйн механизмдері. Тек ашу және жабу транзакциялары блокчейнде жазылады, бұл кептелісті азайтады және өзара әрекеттесуді жылдамдатады. Мемлекеттік арналар - қатысушыларға негізгі тізімде әр өзара әрекеттесуді жазудың қажеті жоқ, бір-бірімен тікелей транзакция жасауға мүмкіндік беретін офф-чэйн механизмдері. Тек соңғы күй блокчейнде шешіледі.

Сіз бен достарыңыздың жеке сөйлесе алатынын елестетіңіз. Әр хабарламаны бүкіл әлемге айқайлаудың орнына, сіз тек әңгімеңізді бақылап, тек соңғы нәтижені барлығына айтасыз. Мемлекеттік арналар осылай жұмыс істейді. Мемлекеттік арналар бастапқы арнаны орнатуды және соңғы есеп айырысуды блокчейнде жүзеге асыруды талап етеді, бұл офф-чин транзакцияларының қатысушылармен өзара келісілгенін қамтамасыз ету үшін көп қолтаңбалы әмиянды пайдаланады. Сондай-ақ, мемлекеттік арналар негізінен қайталанатын, шағын құнды транзакциялар (микротөлемдер) үшін пайдалы екенін және күрделі смарт-келісімшарт өзара әрекеттесулері үшін емес екенін ескеріңіз. Бұл ойындар немесе кішкентай төлемдер сияқты нәрселер үшін өте тиімді.

Плазма

Плазма мүлдем басқа, өйткені ол негізгі блокчейнмен байланысты шағын блокчейндер отбасын орналастыратын құрылым. Бұл шағын блокчейндер, көбінесе балалар тізбектері деп аталады, өз ережелері мен валидаторлары бойынша жұмыс істейді, бірақ қауіпсіздік үшін негізгі тізбекке мерзімді міндеттемелерге сүйенеді. Плазма масштабтау артықшылықтарын ұсынғанымен, баяу аяқталу және деректердің қолжетімділігі мәселелері сияқты қиындықтарға тап болады. Плазманың қауіпсіздік пен аяқталудағы шектеулері себебінен қабылдануы азайды, өйткені пайдаланушылар Ethereum-ға қаражатты шығару үшін ұзақ шығу кезеңдерін (көбінесе 7-14 күн) күтуі керек. Плазманың роллаптармен белгілі бір дәрежеде басып алынғанын атап өткен жөн, олар тиімдірек және қауіпсіз, ал Плазманың алғашқы және ең танымал іске асырылуы OMG Network.

Эфирумға соңғы транзакция күйін периодты түрде қайта жіберу арқылы тексеру жүргізу, қауіпсіздік пен соңғы нәтижені қамтамасыз ету, Плазма тізбектері офф-чэйнде жоғары транзакция көлемін өңдейді, бірақ олар күрделі смарт-келісімшарттарды қолдауда шектеулі және баяу шығару уақыттары себебінен қабылдануы төмендеді. Олардың негізгі қолдану жағдайлары бастапқыда қарапайым аударымдарды талап ететін қосымшаларға бағытталған, бірақ жаңа шешімдер Плазманы басып озды.

Эфирумның негізгі желісіндегі жүктемені азайту арқылы Плазма комиссияларды төмендетеді және транзакцияларды жылдамдатады. Алайда, Плазма тізбектерінен Эфирумға қаражат шығару 7 күнге дейін созылуы мүмкін, себебі бұл кезең қаражат толық қолжетімді болар алдында кез келген даулар немесе алаяқтықты анықтау үшін қажет.

2-ші деңгей шешімдерінің мысалдары

Әр түрлі блокчейн желілерінде бірнеше 2-ші деңгей шешімдері сәтті жүзеге асырылды. Міне, кейбір елеулі мысалдар:

1. Оптимизм

• Тип: Оптимистік Роллап
• Сипаттама: Оптимизм - транзакция өткізу қабілетін арттыру үшін Оптимистік Роллаптарды пайдаланатын Эфирумның 2-ші деңгей шешімі. Ол транзакциялардың жарамды екенін қабылдайды және тек шақыру көтерілген жағдайда есептеу тексеруін жүргізеді. Оптимизм алаяқтық дәлелдерін пайдалану арқылы тізбектегі есептеуді азайтады, сонымен қатар 1-ші деңгейге минималды транзакция деректерін (сығылған) жіберу арқылы газ комиссияларын едәуір төмендетеді және транзакция жылдамдығын арттырады.
• Қолдану жағдайлары: DApps, DeFi протоколдары және масштабталуды қажет ететін кез келген Эфирум негізіндегі жобалар.

2. Арбитрум

• Тип: Оптимистік Роллап
• Сипаттама: Арбитрум - Оптимистік Роллап технологиясына негізделген тағы бір 2-ші деңгей шешімі. Ол Эфирумның масштабталуын арттырады, транзакция өңдеудің көп бөлігін офф-чэйнге ауыстыра отырып, Эфирумның негізгі желісінің қауіпсіздігін сақтайды. Арбитрум Эфирумның смарт-келісімшарттарымен үйлесімділігімен танымал, бұл әзірлеушілерге өз қосымшаларын көшіруді жеңілдетеді.
• Қолдану жағдайлары: DeFi, ойындар және басқа да жоғары транзакциялы қосымшалар.

3. Полигон (бұрынғы Матиц)

• Сипаттама: Полигон - өзара байланысты блокчейн желілерін құру үшін негіз беретін көп тізбекті 2-ші деңгей шешімі. Ол Proof-of-Stake (PoS) бүйір тізбектерін және Плазма технологиясын біріктіріп, жылдам транзакция өңдеу және төмен комиссиялармен масштабталатын шешімді ұсынады. Полигонның PoS тізбегі Эфируммен параллель жұмыс істейді және кең ауқымды орталықсыздандырылған қосымшаларды қолдайды.
• Қолдану жағдайлары: NFT, DeFi, ойындар және әртүрлі DApps.

4. zkSync

• Тип: Нөлдік Білім Роллап (zk-Rollup)
• Сипаттама: zkSync - Эфирумдағы NFT үшін арнайы әзірленген 2-ші деңгей шешімі. Ол транзакцияларды тексеру үшін криптографиялық дәлелдерді пайдаланып, жылдам және газсыз NFT шығару, сатып алу және сату мүмкіндігін береді. Immutable X көмегімен көміртегі нейтралдығына ұмтылып, Эфирумның 1-ші деңгей транзакцияларымен салыстырғанда энергия тұтынуды азайтады, бұл NFT платформалары үшін экологиялық таза нұсқа болып табылады.
• Қолдану жағдайлары: NFT нарықтары, ойын платформалары және цифрлық өнер.

5. Loopring

• Тип: Нөлдік Білім Роллап (zk-Rollup)
• Сипаттама: Loopring - Эфирумда жоғары өткізу қабілетімен, төмен құнды сауданы жеңілдету үшін Нөлдік Білім Роллаптарын пайдаланатын орталықсыздандырылған биржа (DEX) протоколы. Офф-чэйнде транзакцияларды топтастырып, оларды zk-дәлелдермен тексеру арқылы Loopring пайдаланушыларға минималды комиссиялармен және жылдам орындаумен активтерді саудалауға мүмкіндік береді.
• Қолдану жағдайлары: Орталықсыздандырылған биржалар, төлем шешімдері және DeFi.

6. Immutable X

• Тип: Нөлдік Білім Роллап (zk-Rollup)
• Сипаттама: Immutable X - Эфирумдағы NFT үшін арнайы әзірленген 2-ші деңгей шешімі. Ол жылдам және газсыз NFT шығару, сатып алу және сату үшін zk-Rollup-тарды пайдаланады. Immutable X көмегімен көміртегі нейтралдығына ұмтылып, Эфирумның 1-ші деңгей транзакцияларымен салыстырғанда энергия тұтынуды азайтады, бұл NFT платформалары үшін экологиялық таза нұсқа болып табылады.
• Қолдану жағдайлары: NFT нарықтары, ойын платформалары және цифрлық өнер.

7. StarkNet

• Тип: Нөлдік Білім Роллап (zk-Rollup)
• Сипаттама: StarkNet - кез келген орталықсыздандырылған қосымша (DApp) шексіз масштабталуға қол жеткізуге мүмкіндік беретін орталықсыздандырылған zk-Rollup. Ол офф-чэйн транзакцияларының жарамдылығын қамтамасыз ету үшін STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge) пайдаланады, бұл оны өте қауіпсіз және масштабталатын етеді.
• Қолдану жағдайлары: Күрделі DApps, DeFi, ойындар және тағы басқалар.

2-ші деңгей артықшылықтары

2-ші деңгей өнімдері блокчейндерге олардың ең үлкен проблемаларын, әсіресе масштабтау, құн, жылдамдық және құпиялылықты шешуге көмектеседі. Негізгі тізбектен, 1-ші деңгейден транзакцияларды өңдеу арқылы олар блокчейн желілерін әлдеқайда қабілетті етеді, сондықтан олар көп пайдаланушыларға қызмет көрсете алады және қауіпсіздік немесе орталықсыздандыруды бұзбай көбірек транзакцияларды өңдей алады. Бұл транзакциялардың төмен құнын білдіреді, блокчейнді барлығына қолжетімді етеді және жылдам, бұл нақты уақыттағы қосымшалар үшін маңызды, мысалы, ойындар және қаржы. Кейбір L2-лер тіпті көп транзакция мәліметтерін қоғамдық тізбектен тыс ұстап, жақсы құпиялылықты ұсынады.

Масштабталу

Трафик полицейі сияқты, L2-лер тығындарды жояды және Эфирум мен Биткойн сияқты желілерге әлдеқайда көп транзакцияларды өңдеуге мүмкіндік береді. Олардысыз, бұл сағат пикасында тасжолда жүруге тырысқанмен бірдей - баяу және күйзелтеді! 2-ші деңгей шешімдері блокчейн сыйымдылығын кеңейтеді, жоғары өткізу қабілеті мен төмен кідірісті қамтамасыз етеді, бұл жоғары транзакция көлемі бар қосымшалар үшін маңызды.

Төмен шығындар

2-ші деңгей протоколдары транзакцияларды негізгі желіден жүктемені азайту арқылы әлдеқайда арзан етеді. Бұл DeFi және ойындар сияқты жүктелген аймақтар үшін үлкен мәселе, мұнда жоғары комиссиялар үлкен қиындық тудырады.

Жылдам транзакциялар

Жылдамдық блокчейнде маңызды және L2-лер дерлік бірден транзакция растауларын береді. Офф-чэйнде транзакцияларды өңдеу арқылы және тек негізгі тізбекте соңғы күйді жазу арқылы 2-ші деңгей желілері 1-ші деңгей блок растауларымен байланысты кідірістерден аулақ болады.

Көбірек құпиялылық

Құпиялылық күн сайын маңызды болып келеді және кейбір L2-лер, мысалы, Нөлдік Білім (ZK) Роллаптар, көбірек құпиялылық мүмкіндіктерін ұсынады. Офф-чэйнде транзакцияларды өңдеу арқылы, бұл шешімдер көп транзакция мәліметтерін қоғамдық блокчейннен тыс ұстап, пайдаланушы идентификацияларын және сезімтал ақпаратты жасырады.

2-ші деңгей болашағы

Блокчейн өсіп келе жатқан сайын, масштабталатын, тиімді және пайдаланушыға ыңғайлы өнімдерге қажеттілік тек арта түседі. Болашақтағы даму 1-ші деңгей блокчейндерімен тегіс интеграцияға, әртүрлі салаларда қолдану жағдайларын кеңейтуге және әр түрлі L2 желілері арасында өзара әрекеттестікке бағытталатын болады. Бұл блокчейнді қауіпсіздік немесе орталықсыздандыруды құрбан етпей, жаһандық масштабта кеңейтуге көмектеседі, 2-ші деңгей блокчейннің болашағында маңызды рөл атқарады. Оны тексеріңіз.

1-ші деңгей интеграциясы

L2-лердің басты мақсаты - оларды 1-ші деңгей блокчейндерімен жұмыс істету. Бұл технологиялар дамыған сайын, негізгі тізбек пен оның L2 кеңейтулері арасындағы байланыс одан әрі тегіс және пайдаланушыға ыңғайлы болуы керек. Әр түрлі деңгейлер арасында еш қиындықсыз ауысуды елестетіңіз - бұл сіздің тәжірибеңіз әлдеқайда жеңіл болады және сізге күрделі процестермен айналысу қажет болмайды. Біз L1 жүктелген кезде транзакцияларды L2-ге автоматты түрде ауыстыратын немесе бұл технологияларды барлық мәліметтерді түсінбей-ақ пайдалануды жеңілдететін жаңа құралдар мен мүмкіндіктерді көре аламыз. Бұл блокчейн желілерін тұрақты және қауіпсіз етеді және баяуламай көбірек трафикті өңдей алады.

Қолдану жағдайларын кеңейту

L2-лер өте әмбебап және олардың қолданылуы тек DeFi және ойындардағы масштабтау мен шығындарды үнемдеумен шектелмейді. Болашақта оларды көптеген әртүрлі салаларда қолдануымыз мүмкін. Мысалы, жеткізу тізбегін басқаруда олар тауарларды шекаралар арқылы тиімді бақылауға көмектеседі, көп деректерді оңай өңдейді. Тіпті блокчейнге жатпайтын салалар, мысалы, денсаулық сақтау және телекоммуникация L2 шешімдерін сезімтал ақпаратты басқару үшін қолдана бастайды. L2-нің жылдамдығы, шығындарды үнемдеу және масштабталуы кез келген жоғары өнімді орталықсыздандырылған деректерді басқаруды қажет ететін сала үшін тамаша шешім болып табылады. Технология дамыған сайын, L2-нің салалық мәселелерді шешу үшін жаңа және инновациялық тәсілдермен қолданылуын көретін боламыз.

Қорытынды

L2-лер блокчейн әлемінің масштабтау, шығын және пайдаланушылық мәселелерін шешудің кілті болады, бұл орталықсыздандырылған желілердің жаппай қабылдануын тежеп келеді. Бұл технологиялар дамыған сайын, олар блокчейн платформаларын жақсы жұмыс істетіп, әлем бойынша көп пайдаланушылар мен транзакцияларды өңдеуге мүмкіндік береді, сонымен бірге қауіпсіз және орталықсыздандырылған болып қалады. L2-нің болашағы жақсы көрінеді, алда көп нәрсе бар. Біз 1-ші деңгей блокчейндерімен жақсы интеграцияны, әртүрлі салаларда жаңа қолдану жағдайларын және желілер арасында өзара әрекеттестікті көретін боламыз. Бұл тек қазіргі блокчейн жүйелерін тиімдірек етпейді, сонымен қатар әртүрлі салалардағы орталықсыздандырылған қосымшалар үшін жаңа мүмкіндіктер ашады, блокчейннің болашағын қалыптастырады.