Державні канали

Концепція та функціональність

Канали стану — це рішення для масштабування рівня 2, яке дозволяє здійснювати безпечні та ефективні транзакції поза мережею між обмеженою кількістю учасників, як правило, двома. Платіжні канали, такі як Lightning Network для Bitcoin, є популярними прикладами державних каналів, розроблених спеціально для обміну грошей.

Докладніше: Що таке мережа Bitcoin Lightning?

У державному каналі учасники спочатку вносять певну суму криптовалюти в мережу, створюючи гаманець із кількома підписами за межами блокчейну. Поки їхні баланси залишаються невід’ємними, вони можуть здійснювати транзакції безпосередньо один з одним без залучення майнерів або основного ланцюга, надсилаючи оновлення стану у формі [номер_черги, сума, підпис].

Коли учасники бажають закрити канал, вони виконують «вихід», надсилаючи останнє оновлення стану в головний ланцюг, який підтверджує оновлення та передає кінцеві баланси назад сторонам. Щоб забезпечити безпеку та запобігти шахрайським виходам, існує період виклику, протягом якого інший учасник може представити оновлення стану з вищим turn_number, фактично оскаржуючи початковий вихід. Сторожові вежі можна використовувати для спостереження за основним ланцюгом на наявність таких спроб.

Канали станів можна застосовувати до інших типів переходів станів, таких як ігри чи виконання смарт-контрактів, якщо основний ланцюг може перевірити їх правильність. Вони пропонують негайну остаточність, низькі комісії та відносно просту конструкцію, що робить їх придатними для різних випадків використання, таких як платежі та ігри.

Випадки використання та приклади

Державні канали широко застосовуються для кількох випадків використання, насамперед завдяки їх миттєвій остаточності, низькій комісії та ефективним трансакціям поза мережею. Деякі з цих випадків використання включають:

• Платежі: Платіжні канали, такі як Lightning Network Bitcoin, є популярними рішеннями рівня 2, які забезпечують швидкі та безпечні трансакції поза мережею для обміну грошей.

• Ігри: державні канали можуть сприяти безпечному ігровому досвіду поза ланцюгом, де гравці можуть надсилати свої ходи як транзакції один одному, не взаємодіючи з основним ланцюгом.

• Розумні контракти: державні канали також можна використовувати для виконання смарт-контрактів поза мережею, зменшуючи навантаження на основний ланцюг, зберігаючи бажаний рівень безпеки та ефективності.
  Незважаючи на численні переваги, безпечне впровадження державних каналів може бути складним завданням, що потребує прискіпливої уваги до потенційних крайніх випадків і вразливостей.

Сайдчейни

Концепція та функціональність

Бічні ланцюги є формою рішення для масштабування мереж блокчейнів, які працюють незалежно поряд з основним ланцюгом для підвищення його продуктивності. Вони мають власні валідатори та оператори, а також мости, які дозволяють передавати активи між основним і бічним ланцюгами. Бічні ланцюги також можуть знімати заголовки блоків до основного ланцюга, щоб запобігти розгалуженню.

Щоб перемістити активи з основного ланцюга до побічного, учасники блокують свої активи в основному ланцюзі та надають докази блокування на бічному ланцюзі. Щоб розблокувати активи основного ланцюга, вони ініціюють вихід із бічного ланцюга та надають підтвердження виходу, коли його включено до блоку бічного ланцюга.

Незважаючи на використання безпеки основного ланцюга для запобігання розгалуженням, бічні ланцюги вразливі до атак переходу недійсного стану, під час яких змовні валідатори створюють недійсні блоки та викрадають кошти в інших учасників. Більшість бічних ланцюгів розроблено з припущенням, що переважна більшість валідаторів залишаться непошкодженими.

Випадки використання та приклади

Бічні ланцюги використовуються для покращення масштабованості та ефективності основного ланцюга, і їх можна використовувати в різних сценаріях, наприклад:

• Розвантаження транзакцій основного ланцюга: бічні ланцюги можуть обробляти частину транзакцій основного ланцюга, зменшуючи загальне навантаження на основний ланцюг і покращуючи його продуктивність.

• Впровадження експериментальних функцій: бічні ланцюги можуть служити полігоном для тестування нових функцій і вдосконалень, не впливаючи на стабільність основного ланцюга.

• Настроювані блокчейн-програми: бічні ланцюги можна адаптувати до конкретних випадків використання або галузей, що дозволяє створювати налаштовані блокчейн-програми без перевантаження основного ланцюга.
  Хоча бічні ланцюги є формою рішення для масштабування мереж блокчейн, вони не вважаються рішенням для масштабування рівня 2 (L2), яке є особливим типом рішення для масштабування, яке працює поверх основного ланцюга.

Незважаючи на потенційні ризики для безпеки, бічні ланцюги залишаються невід’ємною частиною екосистеми блокчейну, підвищуючи масштабованість і гнучкість основних ланцюгів.

Зведення (Optimistic і ZK-зведення)

Концепція та функціональність

Зведення — це рішення для масштабування рівня 2, яке об’єднує або «згортає» кілька транзакцій в одне підтвердження перед подачею його в основний ланцюг. Вони доступні в двох типах: Optimistic Rollups і ZK-Rollups. Обидва типи зведень збільшують пропускну здатність транзакцій і зменшують витрати на газ, але вони відрізняються підходом до перевірки та безпеки.

Оптимістичні зведені пакети

Оптимістичні зведені пакети ґрунтуються на системі «оптимістичних» припущень, де трансакції вважаються дійсними, доки не буде доведено протилежне. Вони використовують механізм вирішення спорів під назвою «захист від шахрайства», який дозволяє користувачам оскаржувати недійсні транзакції. Якщо транзакцію визнають недійсною, зведення скасовується, а претендент отримує винагороду.

ЗК-зведення

З іншого боку, ZK-Rollups використовують докази з нульовим знанням (zk-SNARK), щоб забезпечити криптографічну гарантію дійсності транзакцій перед тим, як вони надсилаються в основний ланцюг. Це усуває потребу в механізмі вирішення спорів, оскільки недійсні транзакції не можуть бути включені в зведений список.

Випадки використання та приклади

Зведення є одним із найперспективніших рішень для масштабування рівня 2 сьогодні завдяки їхнім властивостям безпеки та ефективності. Деякі переваги та випадки використання зведених пакетів включають:

• Покращена доступність даних: зведення гарантує, що дані не приховуються, вимагаючи передачі повного блоку або стану як аргумент під час знімка блоку.

• Перевірка переходу стану: Зведені надають zk-SNARK (для ZK-зведених) або доказ шахрайства (для Optimistic Rollups), щоб підтвердити правильність переходів станів, запобігаючи створенню недійсних блоків.

• Відсутність розгалужень: правило вибору розгалуження у зведеннях завжди надає перевагу ланцюжку, що містить останній знімок блоку, запобігаючи створенню розгалужень.

• Зменшені витрати на газ: зведені верифікації значно знижують витрати на газ, що робить їх ефективнішими, ніж транзакції в ланцюзі.

• Миттєві виходи: якщо оператори зведення співпрацюють, виходи можуть бути виконані миттєво без необхідності гри виходу.

Приклади зведених реалізацій

Optimism — популярна реалізація Optimistic Rollup у мережі Ethereum, призначена для масштабування смарт-контрактів і децентралізованих програм (dApps).

zkSync — це рішення ZK-Rollup для Ethereum, яке зосереджується на забезпеченні недорогих, швидких і безпечних переказів токенів.

плазма

Концепція та функціональність

У 2017 році Джозеф Пун і Віталік Бутерін вперше запропонували плазму як рішення для масштабування рівня 2. Він створює дерево дочірніх ланцюжків, які вкорінені в основному ланцюжку, при цьому кожен дочірній ланцюг функціонує як окремий блокчейн, який може обробляти транзакції незалежно. Це розвантажує обробку з основного ланцюга, збільшуючи загальну пропускну здатність. Активи можна передавати між основним ланцюгом і дочірніми ланцюгами через систему розумних контрактів.

Плазмові ланцюги покладаються на комбінацію дерев Merkle та захисту від шахрайства для забезпечення безпеки та цілісності транзакцій поза мережею. Конструкції плазми можна класифікувати за кількома типами, як-от мінімальна життєздатна плазма (MVP), плазмова готівка, плазмова дебетова плазма та більш життєздатна плазма (MoreVP). Кожен тип пропонує різні компроміси з точки зору безпеки, ефективності та зручності використання, задовольняючи конкретні випадки використання та вимоги програми.

Переваги Плазми

• Масштабованість: Плазмові ланцюги можуть обробляти велику кількість транзакцій незалежно від основного ланцюга, значно збільшуючи загальну пропускну здатність.

• Нижчі комісії за транзакції: перенесення транзакцій на ланцюги Plasma може зменшити комісії, пов’язані з транзакціями в ланцюжку.

• Настроюваність: кожен ланцюжок Plasma може мати власний механізм узгодження та правила, що дозволяє створювати індивідуальні рішення для конкретних випадків використання.

• Безпека: Плазмові ланцюги успадковують безпеку основного ланцюга, використовуючи докази шахрайства для забезпечення цілісності транзакцій поза ланцюгом.

Випадки використання та приклади

Плазма пропонує кілька переваг, що робить її придатною для різних випадків використання:

• Децентралізовані біржі (DEX): Plasma можна використовувати для створення високопродуктивних децентралізованих бірж із низькою затримкою без перевантаження основного ланцюга.

• Ігри та NFT: плазмові мережі можуть підтримувати масштабовані та ефективні ігрові платформи та ринки невзаємозамінних токенів (NFT).

• Інтернет речей і ланцюг поставок: Плазма може забезпечити обробку даних у реальному часі та відстеження активів у складних екосистемах ланцюга поставок.
  Приклади реалізації Плазми

• Мережа OMG (раніше OmiseGo): Рішення для масштабування Ethereum на основі плазми, зосереджене на забезпеченні швидких, недорогих переказів токенів і функції децентралізованого обміну.

• Matic Network (тепер Polygon): сайдчейн на основі плазми для Ethereum, який забезпечує платформу для створення масштабованих і ефективних dApps. З тих пір Polygon перетворився на багатоканальне рішення для масштабування, яке також підтримує інші методи рівня 2, такі як ZK-Rollups і Optimistic Rollups.