Решение второго уровня для блокчейна биткоина: что это такое и как они работают

С момента своего создания в 2008 году биткоин (BTC) привлек внимание отдельных лиц, правительств и традиционных финансовых учреждений. Будучи первой децентрализованной криптовалютой и крупнейшим блокчейном по доле рынка, статус биткоина как флагманской криптовалюты неоспорим.

Однако рост биткоина не был гладким, поскольку возросшая популярность сети привела к серьезной перегрузке сети. В часы пик чрезмерные комиссии и длительное время ожидания сделали BTC непригодным для небольших повседневных транзакций. Эти проблемы обнажили острую необходимость в решении для масштабирования Биткойна, чтобы справиться с возросшим давлением на сеть.

В этой статье вы узнаете о том, что такое решение второго уровня для блокчейна биткоина (Bitcoin Layer 2, L2), как они работают, их ключевые варианты использования и некоторые из ведущих сетей Bitcoin Layer 2 на сегодняшний день.

Что такое решение второго уровня для блокчейна биткоина?

Уровень 1 (Layer 1) и уровень 2 (Layer 2) — это термины, которые помогают различать разные сети в рамках одной экосистемы блокчейна. Сеть уровня 1, которую в разных контекстах также можно назвать «родительской цепочкой» или «основной сетью», является фундаментальной цепочкой блоков. Напротив, решения уровня 2 представляют собой вторичные сети, построенные на основе архитектуры уровня 1.

Целью решения уровня 2 является снижение нагрузки на уровень 1 за счет обхода его технических ограничений и использования его сильных сторон. Таким образом, уровень 2 биткоина — это сети, которые работают поверх основного блокчейна, в первую очередь для увеличения его мощности по обработке транзакций, но они также могут повысить удобство использования и некоторыми другими способами.

Думайте о биткоине как о профессоре, которому нужно оценить слишком много экзаменов (транзакций для обработки). Блокчейн второго уровня — это эффективный помощник преподавателя, который выполняет большую часть работы по оценке работ, прежде чем вернуть их профессору для официальной регистрации.

Таким же образом уровень 2 обрабатывает транзакции вне цепочки перед отправкой их обратно для добавления в блокчейн Биткойна.
Вступай в наше сообщество в TELEGRAM канале

Почему важны уровни 2 биткоина?

Повышение масштабируемости

Сети биткоин требуется около 10 минут для завершения одного набора транзакций — в среднем всего семь транзакций в секунду (TPS).

Это перегружает сеть во время пикового трафика и увеличивает комиссию за транзакции. Например, в апреле 2021 года пользователи заплатили более 62 долларов за транзакцию. Хотя это может не быть проблемой для крупных транзакций, это быстро становится непрактичным для микроплатежей и транзакций в точках продаж.

Более того, масштабирование самого блокчейна биткоина фактически не является вариантом, поскольку это потребует компромисса в безопасности или децентрализации, которую, согласно концепции Виталика Бутерина, называют «Трилемма блокчейна».

По сути, «трилемма блокчейна» — это идея о том, что любая сеть блокчейнов может оптимизироваться только по двум из трех основных принципов: децентрализации, безопасности и скорости/масштабируемости. Поэтому, поскольку сеть биткоин остановилась на первых двух столпах, ей пришлось пойти на компромисс в отношении масштабируемости.

Это не было проблемой, когда объемы транзакций были низкими. Но по мере того, как все больше пользователей во всем мире приняли биткоин, неспособность сети масштабироваться стала причиной узких мест в производительности. Пользователи столкнулись с перегрузкой сети в виде высоких комиссий и длительного времени транзакций.

Биткойн-уровни 2 улучшают масштабируемость за счет обработки транзакций вне цепочки, чтобы разгрузить уровень 1.

Повышение полезности

Учитывая его назначение в качестве цифровой валюты, конструкция биткоина рассчитана только на два конкретных варианта использования. А именно, он обеспечивает устойчивые к цензуре и не требующие доверия P2P-транзакции и обеспечивает технологический стек, позволяющий биткоину оставаться дефляционным средством сбережения.

Конечно, эта ограниченная основная функциональность является одной из ключевых особенностей биткоина, а не ошибкой. Это часть того, что делает сеть такой надежной и устойчивой к несанкционированному вмешательству.

С другой стороны, отсутствие функциональности может затруднить разработчикам внедрение инноваций и развитие революционного технологического стека Биткойн за счет радикального расширения функциональности сети. Биткойн Layer 2 обеспечивает жизнеспособный способ разблокировать дополнительные варианты использования. Используя сети уровня 2, пользователи Биткойн могут воспользоваться преимуществами основных функций Web3, таких как смарт-контракты, услуги DeFi и цифровые активы/NFT.

Это объясняет, какие преимущества уровни 2 намерены предложить пользователям Биткойна, но как именно они этого достигают?

Как работают уровни 2 биткоина?

Хотя общая цель уровней 2 одинакова, они различаются тем, как помогают сети биткоин обрабатывать транзакции.

State Channels

Это решения уровня 2, которые могут помочь пользователям обойти высокие комиссии за транзакции. В этом методе пользователи создают сквозные зашифрованные «каналы» для отправки и получения платежей. Эти каналы работают как микрорегистры, в которых хранятся записи обо всех транзакциях, происходящих внутри них.

State Channels хранят все транзакции внутри них вне цепочки, сообщая в основную сеть об открытии и закрытии баланса участников только при закрытии канала. Таким образом, участники могут совершать повторные транзакции с физическими или юридическими лицами без необходимости платить высокие комиссии за каждую транзакцию.

Rollup Chains

Роллапы (“rollup” — «сверток») — это решение уровня 2, которое переносит многочисленные транзакции с уровня 1 в отдельную сеть, объединяет их в единый фрагмент данных и отправляет этот единый фрагмент данных обратно для добавления на уровень 1.

Важно отметить, что существует два типа роллапов — Optimistic и ZK. Optimistic rollup предполагают, что все объединенные транзакции действительны, если не доказано обратное. Напротив, ZK rollup создают единое криптографическое доказательство, называемое «доказательством действительности», которое подтверждает достоверность транзакций, объединенных вместе.
Сайдчейны

Сайдчейн — это независимый блокчейн со своими собственными механизмами консенсуса, которые подключаются к уровню 1 через двусторонний мост. Этот мост жизненно важен, поскольку именно он позволяет передавать активы между цепочками. Поскольку сайдчейн фактически является его блокчейном, он может поддерживать другие решения уровня 2 поверх него.

Лучшие уровни 2 биткоина

Новаторы и разработчики экосистемы биткоин за прошедшие годы разработали несколько решений уровня 2, исследуя концепции и направления, обсуждавшиеся до сих пор.

Вот обзор некоторых из лучших и самых популярных уровней 2 битокина.

Lightning Network

Запущенная в 2018 году сеть Lightning Network использует «каналы состояния» для осуществления микротранзакций поверх основной сети битокина.

Чтобы использовать сеть Lightning, участники отправляют и получают платежи BTC через зашифрованные P2P-каналы, которые по сути представляют собой смарт-контракты. Например, чтобы отправить 0,1 BTC своему другу, вы должны создать с ним канал и пополнить его необходимой суммой. И как только все транзакции будут завершены, вы можете закрыть канал. Система остается эффективной, отправляя в сеть биткоин только начальный и конечный баланс канала.

Rootstock (RSK)

Rootstock (RSK) — это сайдчейн, который стал пионером в использовании смарт-контрактов в блокчейне биткоин. Это работает через так называемую двустороннюю привязку. Поясним: когда пользователь отправляет биткоин в Rootsock, он становится заблокированным умным биткоином на Rootsock (RBTC) в кошельке RSK пользователя. Отправка RBTC в другом направлении позволяет пользователю вывести свои биткойны из обычной сети.

Rootstock утверждает, что таким образом может обрабатывать до 300 TPS, что является радикальным улучшением скорости транзакций биткоина. Платформа также примечательна совместимостью с виртуальной машиной Ethereum (EVM). Чтобы уточнить, EVM — это виртуальный компьютер, отвечающий за выполнение смарт-контрактов и обновление состояния блокчейна Ethereum. Другими словами, Rootstock может похвастаться совместимостью со всей экосистемой децентрализованных приложений Ethereum.

Stacks Protocol

Stacks стал одним из самых эффективных Bitcoin L2 с момента его запуска в основной сети в 2018 году под названием Blockstack. Протокол позволяет самостоятельно выполнять смарт-контракты, которые можно развертывать в Биткойне без реализации форка. Для этого протокол использует микроблоки для повышения скорости и уникальный механизм доказательства передачи (PoX) для привязки их к блокам на уровне 1. Он обеспечивает доступный, простой в использовании метод plug-and-play для запуска смарт-контракты и децентрализованные приложения в экосистеме Биткойн.

Liquid Network

Liquid Network — это сайдчейн Bitcoin Layer 2, работающий на блокчейн-платформе Elements с открытым исходным кодом. Сеть имеет собственный актив Liquid (L-BTC) и управляется распределенной федерацией биткоин-компаний, бирж и других заинтересованных сторон.

Как и Rootstock, Liquid Network использует двустороннюю привязку для конвертации BTC в L-BTC и наоборот.

Риски использования Bitcoin Layer 2

Хотя большинство существующих уровней 2 наследуют высокую степень безопасности и надежности, они еще не так проверены временем, как сам биткоин, когда дело доходит до надежности. Будучи в некоторой степени независимыми сетями, они создают новый набор рисков и проблем.

Например, в 2022 году пользователи Lightning столкнулись с уникальным сбоем «маршрутизации неатрибутивных платежей» из-за ошибки. В результате они взаимодействовали с неисправными узлами, долгое время не подозревая о проблеме.

Более того, федеративные сайдчейны, такие как Liquid Network, все еще находятся на начальной стадии разработки и внедрения на рынке. В отличие от Биткойна, у которого есть тысячи майнеров по всему миру, у них гораздо меньше узлов (15 в случае Liquid), подписывающих и подтверждающих транзакции. То есть биткойн-уровни 2 часто могут быть более централизованными, чем основная сеть.

BTC Layer 2: новый способ изучения биткоина

Решения уровня 2 используют все революционные преимущества технологии биткоин и развивают их, радикально улучшая возможности обработки транзакций в сети. Хотя они, конечно, не являются идеальным решением, они решают существующую проблему, сохраняя при этом децентрализованную безопасность, которая сыграла важную роль в распространении биткоина.