Що таке L2-рішення масштабування для біткоїну?

Що таке L2-рішення на біткоїні?

Рішення другого рівня ( L2 ) для біткоїну – протоколи, побудовані поверх блокчейна першої криптовалюти. Ці надбудови покликані підвищити продуктивність мережі цифрового золота та розширити її можливості.

L2-рішення обробляють транзакції за межами базового (першого) рівня, знижуючи на нього навантаження та забезпечуючи ряд переваг:

• підвищену масштабованість;
• розширену програмованість;
• значний потенціал підтримки децентралізованих додатків (dapps).

Подібні технології відіграють ключову роль у вирішенні трилеми блокчейну . Вони також сприяють розвитку та розширенню екосистеми біткоїну.

У багатьох учасників ринку цифрове золото асоціюється переважно із засобом збереження вартості. L2-рішення перетворюють біткоїн на значно більш функціональну криптовалюту, здатну підтримувати комплексні програми та системи.

Які проблеми вирішують L2 на біткоїні?

Спочатку біткоїн задуманий як децентралізована та безпечна платіжна система. Однак у міру зростання популярності та зростання індустрії перша криптовалюта зіткнулася з серйозними обмеженнями в контексті масштабування.

Середній час створення блоку в 10 хвилин і пропускна спроможність сім транзакцій в секунду (TPS) не справлялися з навантаженням в періоди пікової активності. Це призводило до зростання комісій та суттєвих затримок у обробці транзакцій.

Обмеження мови Script для біткоїну перешкоджали розробці складних смарт-контрактів таdapps. У відповідь виникла концепція мереж другого рівня першої криптовалюты.

Юзкейси нових рішень виходять за межі вирішення проблем масштабованості — це можливість реалізації кардинально нових сценаріїв в екосистемі біткоїну:

• розширені можливості програмування: L2-рішення дозволяють використовувати складні смарт-контракти у мережі першої криптовалюти. Це відкриває шлях до розвитку децентралізованих фінансів, невзаємозамінних токенів (NFT) та інших напрямків Web3 ;
• DeFi на біткоїні: L2-рішення на кшталт Lightning Network і Stacks відкривають користувачам можливість здійснювати дешеві транзакції без посередників, торгувати, надавати та брати кредити тощо;
• рішення трилеми масштабування: біткоін-L2 допомагають забезпечити баланс децентралізації, безпеки та продуктивності. Мережа першої криптовалюти пріоритезує перші два аспекти, а рішення другого рівня дозволяють суттєво покращити масштабованість.

Як працюють L2-рішення на біткоїні?

Рішення другого рівня з урахуванням биткоина обробляють операції офчейн, знижуючи навантаження перший рівень. Користувачі можуть проводити безліч транзакцій, не записуючи кожну з них безпосередньо в блокчейн. Це збільшує пропускну спроможність і кардинально знижує комісії, роблячи роздрібні платежі більш практичними.

Основні підходи до реалізації біткоін-L2:

• канали стану : рішення на кшталт Lightning Network дозволяють проводити операції між учасниками миттєво та майже без комісій;
• ролапи : безліч транзакцій об’єднується в єдиний пакет, який підтверджується в блокчейні першого рівня;
• сайдчейни – окремі блокчейни із власним механізмом консенсусу, пов’язані з основною мережею біткоїну двосторонньою прив’язкою.

Що таке канали стану?

Розглянемо докладніше основні засади роботи каналів стану.

Криптотранзакції — це, по суті, взаємодія двох гаманців із рівнем консенсусу блокчейну. Стан мережі змінюється після кожної операції, вимагаючи валідації перед оновленням.

Будучи L2-рішенням, технологія дозволяє здійснювати швидкі та дешеві транзакції між сторонами у межах виділених каналів між ними. Також генерується мультисиг- адреса для утримання коштів від імені учасників.

Зміни внаслідок переказів активів фіксуються поза основним блокчейном. Кожна нова транзакція перезаписує попередній стан. Така комунікація може продовжуватися як завгодно довго.

Після завершення сесії канал закривається. Підсумкова інформація з балансами за результатами останньої операції відправляється до основної мережі як єдина транзакція, після чого оновлюється стан блокчейна.

Канали стану не лише прискорюють транзакції, а й дозволяють заощадити завдяки низьким комісіям. Це особливо помітно під час серії перекладів.

Прикладом такого рішення є мережа мікроплатежів Lightning Network.

Що таке сайдчейни?

Сайдчейни пропонують спосіб проводити операції, не навантажуючи Мейннет.

Це окремі блокчейни, пов’язані з основною мережею і мають певний ступінь автономності. На відміну від каналів стану, у цих рішеннях використовуються власні алгоритми консенсусу та інші підходи.

Незалежні мережі можуть кардинально відрізнятися за архітектурою від першого рівня. У випадку з біткоїном сайдчейни дозволяють виконувати смарт-контракти і можуть лягати в основу складних протоколів на кшталт децентралізованих бірж (DEX).

Пов’язані з мейннетом через мости сайдчейни розширюють можливості екосистеми. Користувачі можуть переводити активи між ланцюжками завдяки спеціальним смарт-контрактам, які блокують певну суму в одній мережі та випускають еквівалент в іншій.

Існують різні підходи до реалізації сайдчейнів, зокрема й у контексті питань безпеки. Деякі використовують власну систему захисту: вони незалежні від основного блокчейну та пов’язані з ним лише можливістю обміну ресурсами. Інші сайдчейни тією чи іншою мірою інтегруються у механізми безпеки батьківської мережі.

Відомі приклади подібних рішень для біткоїну: Stacks та Rootstock Infrastructure Framework (RIF).

Що таке роллапи?

Ролапи (Rollups) – це L2, побудовані поверх основної мережі і виступають переважно як рівень виконання транзакцій. Вони прискорюють операції та значно знижують комісії.

Ролапи збирають транзакції пакети, які передаються в основну мережу (L1) для остаточної валідації. Один пакет може містити до 10 000 транзакцій.

У багатьох роллап-рішеннях застосовується метод доказу з нульовим розголошенням. Такі технології об’єднані у групу під назвою ZK-Rollups.

Розроблена Celestia Labs платформа Rollkit створила модульну структуру для підтримки суверенних ролопів на блокчейні біткоїну.

«Rollkit відкриває розробникам можливість створювати роліпи з довільними середовищами виконання, які успадковують гарантії доступності даних біткоїну та стійкість до реорганізації», – зазначили учасники проекту.

За їх словами, технологія дозволяє оптимізувати блоковий простір, знизити комісії та відкриває шлях до реалізації DeFi-рішень на ресурсах мережі першої криптовалюти.

У Rollkit наголосили, що проект став можливим завдяки оновленню Taproot, а шлях до вирішення показав протокол Ordinals для випуску NFT на блокчейні біткоїну. Останній продемонстрував, як можна у блоках публікувати довільні дані. Залишалося просто реалізувати дві функції: відправлення та вилучення роліпів, зазначили розробники.

Rollkit підтримує рівні виконання, що налаштовуються, включаючиEVM, CosmWasm та Cosmos SDK.

Для тестування інтеграції команда проекту використовувала локальний тест біткоїну та Ethermint для запуску Ethereum Virtual Machine (EVM).

Інший приклад роллап-проекту для мережі біткоїну – Merlin Protocol.

Що таке Lightning Network?

Lightning Network (LN) — рішення другого рівня для блокчейна біткоїну, яке є мережею платіжних каналів між користувачами.

Подібну концепцію пропонував ще Сатоші Накамото. У 2009 році він представив співтоваристві начерк коду, який передбачав створення спеціальних каналів між користувачами.

У лютому 2015 року біткоін-розробники Джозеф Пун та Таддеус Драйя розпочали роботу над LN, опублікувавши документ під назвою The Bitcoin Lightning Network .

У серпні 2017 року в мережі біткоїну активували софтфорк Segregated Witness — необхідне оновлення Lightning Network.

Тестову версію клієнта LN випустила у березні 2018 року команда Lightning Labs. На той момент у мережі вже працювало понад 1000 вузлів і було відкрито 1863 канали.

Платіжний протокол другого рівня проводить транзакції між двома сторонами поза межами мейннету першої криптовалюти. Мережа масштабування здатна обробляти до мільйона транзакцій на секунду, що значно перевищує можливості основного блокчейну.

Для відкриття каналу LN обидві сторони вносять біткоїни на мультисиг-адресу. Учасники проводять транзакції в рамках каналу, використовуючи кошти на адресу, а програмне забезпечення Lightning Network відповідає за оновлення балансу гаманців. Після закриття каналу мережа однією транзакцією відправляє дані про операції в блокчейн біткоїну.

Lightning Network дозволяє проводити необмежену кількість транзакцій за ціною однієї, що значно економить комісії та забезпечує високу швидкість. З моменту запуску LN отримала широке застосування: мережа інтегрувала багато торгових майданчиків, а деякі централізовані біржі задіяли її для поповнень і висновків коштів.

Станом на 16 березня працюють 13953 LN-ноди, пов’язані між собою 54109 платіжними каналами. Місткість мережі мікроплатежів становить 4574 BTC ($315,5 млн), згідно з даними 1ML .

Що таке Stacks Network?

Stacks – пропонує сумісні з біткоїном смарт-контракти і спирається на безпеку блокчейна першої криптовалюти.

Напівавтономний сайдчейн біткоїну працює на унікальному алгоритмі консенсусу Proof of Transfer (PoX). Останній поєднує Proof-of-Stake та Proof-of-Burn, пов’язуючи майнерів цифрового золота та стейкерів Stacks.

Видобувачі першої криптовалюти використовують BTC, щоб отримати право валідації блоків у сайдчейні, заробляючи винагороди у STX. Стейкери, блокуючи свої STX, одержують нагороди в BTC.

Замість прямого використання блокчейну біткоїну Stacks покладається на майнерів цієї мережі для валідації. Міст забезпечує переміщення криптоактивів між мережами, а SBTC є версією BTC на Stacks.

Платформа підтримує смарт-контракти та DeFi-додатки. На момент написання загальна заблокована вартість (TVL) у Stacks перевищує $130 млн.

Що таке Rootstock (RIF)?

Rootstock Infrastructure Framework (RIF) – сайдчейн за допомогою віртуальної машини Ethereum.

Наслідуючи безпеку біткоїну, мережа використовує алгоритм консенсусу Proof-of-Work. Взаємозв’язок із мережею першої криптовалюти забезпечується двостороннім протоколом PoWPeg.

Останній відповідає за безперешкодне переведення активів між ланцюжками. Щоб перевести BTC в мережу Rootstock, користувачі блокують свої біткоїни в смарт-контракті сайдчейну та випускають еквівалентну кількість RBTC. Ці монети можна використовувати для швидких і недорогих транзакцій.

Консенсус у Rootstock схожий на механізм у мережі біткоїну, який також працює на Proof-of-Work. Видобувачі криптовалюти можуть паралельно підтверджувати блоки на обох ланцюжках – це називається об’єднаним майнінгом (Merged mining).

Активні учасники мережі Rootstock отримують винагороду RBTC. Рівень виконання, здатний обробляти просунуті смарт-контракти, значно розширює функціональність біткоїну.

Серед ключових компонентів RIF:

• гаманець RIF Wallet;
• шлюзи RIF DeFi Gateways для доступу до децентралізованих фінансових сервісів;
• платіжне рішення RIF Rollup;
• RIF Relay, що дозволяє оплачувати транзакційні комісії токенами ERC-20;
• міст для BTC-трансферів RIF Flyover

RIF виконує функцію utility-токена екосистеми.

У грудні 2023 року найбільша децентралізована біржа Uniswap інтегрувала сайдчейн Rootstock.

TVL екосистеми Rootstock наближається до позначки $200 млн.

Що таке Liquid Network?

Liquid Network від компанії Blockstream – найбільш відомий сайдчейн на базі біткоїну.

Рішення збудовано на вихідному коді проекту Elements. Для створення останнього використовували кодову базу першої криптовалюти. Однак у Liquid час створення блоку зменшено з 10 до 1 хвилини за рахунок зниження децентралізації.

У Liquid немає активного активу. Натомість у ньому використовується подоба «оберненого» токена L-BTC. Останній випускається при переведенні біткоїнів з «рідного» блокчейну до сайдчейну. L-BTC забезпечені BTC у співвідношенні 1:1.

У сайдчейні від Blockstream є функції конфіденційних транзакцій.

Разом з тим Liquid не можна назвати настільки ж децентралізованим блокчейном, як і біткоін. Проектом керує «федерація» — відносно невелика група організацій, розподілених у світі та незалежних одна від одної.

У блокчейні Liquid випущено невеликий обсяг стейблкоінов Tether (USDT).

Що таке Merlin Protocol?

Merlin Protocol – роллап-проект, який позиціонується як “першопрохідник в адаптації цінних біткоін-активів до EVM, що долає обмеження мережі першої криптовалюти”.

Користувачі можуть отримати доступ до мережі безпосередньо через свої гаманці биткоин завдяки протоколу BTC Connect від Particle Network.

Для досягнення масштабованості Merlin використовує технологію ZK-Rollups. Фіналізація «згорнутих» транзакцій відбувається на блокчейні біткоїну. За твердженнями розробників, такий підхід забезпечує найвищий рівень безпеки.

Підтримуючи Web3-гаманці на кшталт MetaMask, протокол забезпечує гарний досвід користувача. Створені на Ethereum та інших EVM-мережах проекти можуть бути перенесені на Merlin практично без змін у вихідному коді.

Мережа підтримує BRC-20 та токени ERC-стандартів. На Merlin вже з’являються перші DeFi-додатки, а TVL перевищує $14 млн.

Що таке SatoshiVM?

SatoshiVM – EVM-сумісне L2-рішення для біткоїну на базі технології ZK-Rollups. Використання останньої забезпечує високу швидкість транзакцій при низьких комісіях, одночасно підтримуючи децентралізацію та високий рівень безпеки.

BTC є нативним активом мережі SatoshiVM, що використовується для оплати газу. Переміщені на другий рівень біткоїни можна блокувати в DeFi-додатках, а також задіяти під час роботи з «написами» стандарту SARC20.

Які «підводні камені» у L2 на биткоине?

Сайдчейни та L2-рішення в екосистемі біткоїну використовують мости для взаємодії з «першим поверхом». Класична схема роботи таких інструментів передбачає блокування активів у блокчейні першої криптовалюти з одночасним випуском їх еквівалентів у мережі другого рівня.

Однак цьому підходу притаманні вразливості, що загрожує проблемами з безпекою — побудовані за такою схемою мости не раз ставали жертвами атак хакерів, а сукупні втрати становлять мільярди доларів. Незважаючи на спроби створити більш досконалі протоколи мостів, багато L2-рішень для біткоїну, як і раніше, залишаються залежними від потенційно небезпечної моделі «блокування-випуск».

Робота ролопів та каналів стану завершується лише після фіналізації в основній мережі. Від швидкості та вартості таких операцій залежить ефективність L2-рішень.

Багато представлених на ринку рішень вже довели свою життєздатність, але потрібні їх подальші покращення. Суттєві оптимізації реалізовані в нещодавньому оновленні Dencun в мережі Ethereum, і для вдосконалення біткоін-L2 будуть потрібні аналогічні зусилля розробників.

Як розвиваються L2-рішення на біткоїні?

L2-рішення продовжать розвиватися, розширюючи функціональність та підвищуючи продуктивність мережі біткоїну.

У липні найбільша криптобіржа Binance завершила інтеграцію Lightning Network. Тепер користувачі можуть вводити та виводити біткоїни через цей протокол другого рівня. Інтеграція свідчить про зростаючу популярність L2-рішень, що може послужити драйвером для суттєвих інновацій у галузі масштабованості та зручності використання екосистеми.

Нижче представлено низку потенційних напрямів розвитку:

• технологічні поліпшення: розвиток криптографічних методів та алгоритмів консенсусу може підвищити безпеку, надійність та дружність L2-рішень у контексті користувальницького досвіду;
• широке впровадження: збільшення поінформованості про нові технології здатне призвести до зростання їх використання серед пересічних учасників ринку та організацій;
• інтеграція зTradFi: L2-мережі для біткоїну можуть більш тісно інтегруватися з традиційними фінансовими системами, відкривши дорогу для інноваційних продуктів та послуг;
• акцент на досвіді користувача: розробники зосередяться на поліпшенні UX для залучення ширшої аудиторії;
• співробітництво та стандартизація: можлива тісніша кооперація між L2-проектами, яка призведе до стандартизації та можливості взаємодії різних рішень.

Співзасновник та CTO Casa Джеймсон Лопп у жовтні закликав розробників до більш активних експериментів з першою криптовалютою для розширення та покращення її екосистеми.

Він наголосив на доцільності створення нових рішень на «пов’язаних, але відмінних від біткоїну протоколах», щоб не вносити постійно зміни до коду першої криптовалюти.

Зокрема, розробник наголосив на рішеннях, що з’явилися відносно недавно — драйвчейни, Spiderchain і BitVM. На його думку, вони дозволяють «розвантажити» мемпул та розширити можливості смарт-контрактів на біткоїні.

Рішення другого рівня є надзвичайно важливими для розвитку екосистеми цифрового золота. Вони усувають ключові виклики та створюють нові можливості для масового прийняття криптовалют.

Джерело