Роллапы: идеальная стратегия масштабирования Эфириума?

Объясняющее видео от Файнматикс, посвященное роллапам как основной стратегии масштабирования Эфириума. В видео сравниваются оптимистичные роллапы (Arbitrum, Optimism) с ZK-роллапами, а также рассматривается, почему роллапы стали доминирующим методом масштабирования Эфириума.

Эта стенограмма является доступной копией оригинальной стенограммы видео (opens in a new tab), опубликованной Файнматикс. Она была слегка отредактирована для удобства чтения.

Уровень 2 (1:17)

Масштабирование Эфириума было одной из самых обсуждаемых тем в криптовалюте. Споры о масштабировании обычно разгораются в периоды высокой активности сети, такие как повальное увлечение CryptoKitties в 2017 году, лето децентрализованных финансов (DeFi) в 2020 году или бычий рынок криптовалют в начале 2021 года. В эти периоды беспрецедентный спрос на сеть Эфириума приводил к чрезвычайно высоким комиссиям за газ, из-за чего обычным пользователям становилось дорого платить за свои транзакции.

Для решения этой проблемы поиск идеального решения для масштабирования стал одним из главных приоритетов для множества команд и сообщества Эфириума в целом.

В целом, существует три основных способа масштабирования Эфириума — или, по сути, большинства других блокчейнов: масштабирование самого блокчейна (масштабирование уровня 1 (l1)), создание надстроек поверх уровня 1 (масштабирование уровня 2 (l2)) и создание параллельных структур рядом с уровнем 1 (сайдчейны).

За пределами уровня 1 (1:58)

Что касается уровня 1 (l1), Eth2 является выбранным решением для масштабирования блокчейна Эфириума. Eth2 относится к набору взаимосвязанных изменений, таких как переход на доказательство доли владения, слияние состояния блокчейна с доказательством выполнения работы (PoW) с новой цепью на основе доказательства доли владения и шардинг. Шардинг, в частности, может значительно увеличить пропускную способность сети Эфириума, особенно в сочетании с роллапами.

Когда дело доходит до масштабирования за пределами уровня 1, было опробовано множество различных решений для масштабирования с неоднозначными результатами. С одной стороны, у нас есть решения уровня 2 (l2), такие как каналы, которые полностью защищены Эфириумом, но хорошо работают только для определенного набора приложений. Сайдчейны, с другой стороны, обычно совместимы с EVM и могут масштабировать приложения общего назначения. Главный недостаток заключается в том, что они менее безопасны, чем решения уровня 2, поскольку не полагаются на безопасность Эфириума, а вместо этого имеют свои собственные модели консенсуса.

Большинство роллапов стремятся взять лучшее из этих двух миров, создавая решение для масштабирования общего назначения, при этом полностью полагаясь на безопасность Эфириума. Это святой Грааль масштабирования, поскольку он позволяет развертывать все существующие смарт-контракты, присутствующие в Эфириуме, в роллапе с небольшими изменениями или вообще без них, не жертвуя при этом безопасностью. Неудивительно, что роллапы, вероятно, являются самым ожидаемым решением для масштабирования из всех.

Роллап — это тип решения для масштабирования, который работает путем выполнения транзакций за пределами уровня 1, но публикует данные транзакций на уровне 1. Это позволяет роллапу масштабировать сеть и при этом получать свою безопасность от консенсуса Эфириума. Перенос вычислений офчейн позволяет по сути обрабатывать больше транзакций в целом, поскольку только часть данных транзакций роллапа должна помещаться в блоки Эфириума.

Для достижения этого транзакции роллапа выполняются в отдельной цепи, которая может даже запускать специфичную для роллапа версию EVM. Следующим шагом после выполнения транзакций в роллапе является их объединение в пакеты и публикация в основной цепи Эфириума. Весь процесс по сути выполняет транзакции, берет данные, сжимает их и «сворачивает» в основную цепь в виде единого пакета — отсюда и название «роллап».

Каждый роллап развертывает набор смарт-контрактов на уровне 1, которые отвечают за обработку депозитов и выводов средств, а также за проверку доказательств. Доказательства — это также то, где вступает в игру главное различие между разными типами роллапов. Оптимистичные роллапы используют доказательства мошенничества, в то время как ZK-роллапы используют доказательства достоверности.

Оптимистичные роллапы (4:26)

Оптимистичные роллапы публикуют данные на уровне 1 (l1) и предполагают, что они верны — отсюда и название «оптимистичные». Если опубликованные данные действительны, мы находимся на правильном пути, и больше ничего делать не нужно. Оптимистичный роллап выигрывает от того, что ему не нужно выполнять никакой дополнительной работы в оптимистичном сценарии.

В случае недействительной транзакции система должна уметь идентифицировать ее, восстановить правильное состояние и наказать сторону, которая отправляет такую транзакцию. Для достижения этого оптимистичные роллапы реализуют систему разрешения споров, которая способна проверять доказательства мошенничества, обнаруживать мошеннические транзакции и лишать злоумышленников стимула отправлять другие недействительные транзакции или неверные доказательства мошенничества.

В большинстве реализаций оптимистичных роллапов сторона, которая может отправлять пакеты транзакций на уровень 1, должна предоставить залог, обычно в виде ETH. Любой другой участник сети может отправить доказательство мошенничества, если заметит некорректную транзакцию. После отправки доказательства мошенничества система переходит в режим разрешения споров. В этом режиме подозрительная транзакция выполняется снова — на этот раз в основной цепи Эфириума. Если выполнение доказывает, что транзакция действительно была мошеннической, сторона, отправившая эту транзакцию, наказывается, обычно путем слэшинга ее заложенного ETH.

Чтобы предотвратить спам сети неверными доказательствами мошенничества со стороны злоумышленников, стороны, желающие отправить доказательства мошенничества, обычно также должны предоставить залог, который может быть подвергнут слэшингу.

Чтобы иметь возможность выполнить транзакцию роллапа на уровне 1, оптимистичные роллапы должны реализовать систему, способную воспроизвести транзакцию с точным состоянием, которое присутствовало при первоначальном выполнении транзакции в роллапе. Это одна из сложных частей оптимистичных роллапов, и обычно она достигается путем создания отдельного контракта-менеджера, который заменяет определенные вызовы функций состоянием из роллапа.

Система может работать должным образом и обнаруживать мошенничество, даже если есть только одна честная сторона, которая отслеживает состояние роллапа и при необходимости отправляет доказательства мошенничества. Благодаря правильным стимулам внутри системы роллапа, вступление в процесс разрешения споров должно быть исключительной ситуацией, а не тем, что происходит постоянно.

Что касается ZK-роллапов, то в них вообще нет разрешения споров. Это возможно благодаря использованию умного элемента криптографии, называемого доказательствами с нулевым разглашением — отсюда и название ZK-роллапы. В этой модели каждый пакет, опубликованный на уровне 1, включает криптографическое доказательство, называемое zk-SNARK. Доказательство может быть быстро проверено контрактом уровня 1 при отправке пакета транзакций, и недействительные пакеты могут быть отклонены сразу же.

Другие отличия (7:28)

Из-за природы процесса разрешения споров оптимистичные роллапы должны предоставить всем участникам сети достаточно времени для отправки доказательств мошенничества перед финализацией транзакции на уровне 1 (l1). Этот период обычно довольно длинный — чтобы убедиться, что даже в худшем сценарии мошеннические транзакции все еще могут быть оспорены. Это приводит к тому, что вывод средств из оптимистичных роллапов занимает довольно много времени, поскольку пользователям приходится ждать до недели или двух, чтобы иметь возможность вывести свои средства обратно на уровень 1.

К счастью, есть несколько проектов, работающих над улучшением этой ситуации путем предоставления быстрых «выходов ликвидности». Эти проекты предлагают почти мгновенный вывод средств обратно на уровень 1, другой уровень 2 (l2) или даже в сайдчейн и взимают небольшую комиссию за удобство. Hop Protocol и Connext — это проекты, на которые стоит обратить внимание.

У ZK-роллапов нет проблемы долгих выводов, так как средства доступны для вывода, как только пакет роллапа вместе с доказательством достоверности отправляется на уровень 1.

Однако у ZK-роллапов есть свои недостатки. Из-за сложности технологии гораздо сложнее создать EVM-совместимый ZK-роллап, что затрудняет масштабирование приложений общего назначения без необходимости переписывать логику приложения. Тем не менее, zkSync делает значительные успехи в этой области, и они могут запустить EVM-совместимый ZK-роллап довольно скоро.

Оптимистичным роллапам несколько проще с совместимостью с EVM. Им все еще нужно запускать свою собственную версию EVM с некоторыми модификациями, но 99% контрактов могут быть перенесены без внесения каких-либо изменений. ZK-роллапы также требуют гораздо больше вычислительных ресурсов, чем оптимистичные роллапы, а это означает, что узлы, вычисляющие ZK-доказательства, должны быть высокопроизводительными машинами, что затрудняет их запуск для других пользователей.

Улучшения масштабирования (9:32)

Что касается улучшений масштабирования, оба типа роллапов должны быть способны масштабировать Эфириум с примерно 15–45 транзакций в секунду (в зависимости от типа транзакции) до 1000–4000 транзакций в секунду. Стоит отметить, что можно обрабатывать еще больше транзакций в секунду, предлагая больше места для пакетов роллапов на уровне 1 (l1).

Это также причина, по которой Eth2 может создать огромную синергию с роллапами, поскольку он увеличивает возможное пространство доступности данных за счет создания множества шардов — каждый из которых способен хранить значительный объем данных. Комбинация Eth2 и роллапов может увеличить скорость транзакций Эфириума до 100 000 транзакций в секунду.

Optimism и Arbitrum в настоящее время являются самыми популярными вариантами, когда речь идет об оптимистичных роллапах. Optimism был частично развернут в основной сети Ethereum с ограниченным набором партнеров, таких как Synthetix и Юнисвоп, чтобы убедиться, что технология работает должным образом перед полным запуском. Arbitrum уже развернул свою версию в Мейннете и начал онбординг различных проектов в свою экосистему.

Некоторые из наиболее заметных проектов, запускающихся на Arbitrum, включают Юнисвоп, Sushi, Bancor, Augur, Чейнлинк, Aave и многие другие. Arbitrum также объявил о партнерстве с Reddit, сосредоточившись на запуске отдельной цепи роллапа для масштабирования их системы вознаграждений. Optimism сотрудничает с MakerDAO для создания моста Optimism Dai Bridge и обеспечения быстрого вывода DAI и других токенов обратно на уровень 1.

Хотя и Arbitrum, и Optimism пытаются достичь одной и той же цели — создания EVM-совместимых решений на базе оптимистичных роллапов — в их дизайне есть несколько отличий. У Arbitrum другая модель разрешения споров. Вместо того чтобы повторно запускать всю транзакцию на уровне 1 для проверки действительности доказательства мошенничества, они придумали интерактивную многораундовую модель, которая позволяет сузить рамки спора и потенциально выполнить лишь несколько инструкций на уровне 1, чтобы проверить, является ли подозрительная транзакция действительной.

Еще одно важное отличие — подход к обработке упорядочивания транзакций и MEV. Arbitrum изначально будет запускать секвенсор, отвечающий за упорядочивание транзакций, но в долгосрочной перспективе они хотят его децентрализовать. Optimism предпочитает другой подход, при котором упорядочивание транзакций — и, следовательно, MEV — может быть продано с аукциона другим сторонам на определенный период времени.

ZK-роллапы (13:10)

Хотя кажется, что сообщество Эфириума в основном сосредоточено на оптимистичных роллапах — по крайней мере, в краткосрочной перспективе — проекты, работающие над ZK-роллапами, также развиваются чрезвычайно быстро.

Loopring использует технологию ZK-роллапов для масштабирования своего протокола обмена и платежей. Hermez и ZKTube работают над масштабированием платежей с использованием ZK-роллапов, при этом Hermez также создает EVM-совместимый ZK-роллап. Aztec фокусируется на внедрении функций приватности в свою технологию ZK-роллапов.

Роллапы на базе StarkWare уже широко используются такими проектами, как DeversiFi, Immutable X и dYdX. Как упоминалось ранее, zkSync работает над EVM-совместимой виртуальной машиной, которая сможет полностью поддерживать любые произвольные смарт-контракты, написанные на Solidity.

DeFi (14:02)

Роллапы также должны оказать большое влияние на децентрализованные финансы (DeFi). Пользователи, которые ранее не могли совершать транзакции в Эфириуме из-за высоких комиссий за транзакции, смогут остаться в экосистеме в следующий раз, когда активность сети будет высокой. Роллапы также сделают возможным появление нового поколения приложений, требующих более дешевых транзакций и более быстрого времени подтверждения — и все это при полной защите консенсусом Эфириума. Похоже, что роллапы могут спровоцировать еще один период быстрого роста для DeFi.

Проблемы (14:29)

Однако, когда дело доходит до роллапов, существует несколько проблем. Композируемость — одна из них: чтобы составить транзакцию, использующую несколько протоколов, все они должны быть развернуты в одном и том же роллапе.

Еще одна проблема — фрагментированная ликвидность. Без притока новых денег в экосистему Эфириума в целом, существующая ликвидность, присутствующая на уровне 1 в таких протоколах, как Юнисвоп или Aave, будет разделена между уровнем 1 и множеством реализаций роллапов. Более низкая ликвидность обычно означает более высокое проскальзывание и худшее исполнение сделок.

Это также означает, что, естественно, будут победители и проигравшие. На данный момент существующая экосистема Эфириума недостаточно велика, чтобы использовать все решения для масштабирования. Это может — и, вероятно, так и будет — измениться в долгосрочной перспективе, но в краткосрочной перспективе мы можем увидеть, как некоторые роллапы и другие решения для масштабирования станут городами-призраками. В будущем мы также можем увидеть пользователей, живущих исключительно внутри одной экосистемы роллапа и не взаимодействующих с основной цепью Эфириума и другими решениями для масштабирования в течение длительного времени.

Угроза для сайдчейнов (15:44)

Один из вопросов, который очень часто возникает при обсуждении роллапов, заключается в том, представляют ли они угрозу для сайдчейнов. Сайдчейны по-прежнему будут иметь свое место в экосистеме Эфириума. Хотя стоимость транзакций на уровне 2 (l2) будет намного ниже, чем на уровне 1 (l1), она, скорее всего, все равно будет достаточно высокой, чтобы вытеснить определенные типы приложений, такие как игры и другие приложения с большим объемом транзакций. Это может измениться, когда Эфириум внедрит шардинг, но к тому времени сайдчейны могут создать достаточный сетевой эффект, чтобы выжить в долгосрочной перспективе.

Кроме того, комиссии в роллапах выше, чем в сайдчейнах, потому что каждый пакет роллапа все равно должен платить за пространство в блоке Эфириума. Сообщество Эфириума уделяет огромное внимание роллапам в стратегии масштабирования Эфириума — по крайней мере, в краткосрочной и среднесрочной перспективе, а потенциально и дольше.