Ролапи: ідеальна стратегія масштабування Етеріуму?

Пояснення від Файнматікс, що охоплює ролапи як основну стратегію масштабування Етеріуму. У відео порівнюються оптимістичні ролапи (Arbitrum, Optimism) з ZK-ролапами, а також розглядається, чому ролапи стали домінуючим методом масштабування Етеріуму.

Ця стенограма є доступною копією оригінальної стенограми відео (opens in a new tab), опублікованої Файнматікс. Її було злегка відредаговано для зручності читання.

Рівень 2 (1:17)

Масштабування Етеріуму є однією з найбільш обговорюваних тем у крипто. Дебати щодо масштабування зазвичай загострюються в періоди високої активності мережі, такі як ажіотаж навколо CryptoKitties у 2017 році, літо децентралізованих фінансів (DeFi) у 2020 році або бичачий ринок крипто на початку 2021 року. У ці періоди безпрецедентний попит на мережу Етеріум призвів до надзвичайно високих комісій за газ, що зробило оплату транзакцій дорогою для звичайних користувачів.

Для вирішення цієї проблеми пошук ідеального рішення для масштабування став одним із головних пріоритетів для багатьох команд та спільноти Етеріуму в цілому.

Загалом існує три основні способи масштабування Етеріуму — або, власне, більшості інших блокчейнів: масштабування самого блокчейну (масштабування рівня 1), розбудова поверх рівня 1 (масштабування рівня 2) та розбудова збоку від рівня 1 (сайдчейни).

Поза рівнем 1 (1:58)

Що стосується рівня 1, Eth2 є обраним рішенням для масштабування блокчейну Етеріум. Eth2 стосується набору взаємопов'язаних змін, таких як перехід на доказ частки (PoS), злиття стану блокчейну з доказом виконання роботи (PoW) у новий ланцюг з доказом частки та шардинг. Шардинг, зокрема, може значно збільшити пропускну здатність мережі Етеріум, особливо в поєднанні з ролапами.

Коли йдеться про масштабування поза рівнем 1, було випробувано багато різних рішень для масштабування з неоднозначними результатами. З одного боку, ми маємо рішення рівня 2, такі як канали, які повністю захищені Етеріумом, але добре працюють лише для певного набору застосунків. Сайдчейни, з іншого боку, зазвичай сумісні з EVM і можуть масштабувати застосунки загального призначення. Головний недолік полягає в тому, що вони менш безпечні, ніж рішення рівня 2, оскільки не покладаються на безпеку Етеріуму, а натомість мають власні моделі консенсусу.

Більшість ролапів прагнуть досягти найкращого з цих двох світів, створюючи рішення для масштабування загального призначення, при цьому повністю покладаючись на безпеку Етеріуму. Це святий Грааль масштабування, оскільки він дозволяє розгортати всі існуючі смарт-контракти, присутні в Етеріумі, в ролапі з незначними змінами або взагалі без них, не жертвуючи безпекою. Не дивно, що ролапи є, мабуть, найбільш очікуваним рішенням для масштабування з усіх.

Ролап — це тип рішення для масштабування, який працює шляхом виконання транзакцій поза рівнем 1, але публікує дані транзакцій на рівні 1. Це дозволяє ролапу масштабувати мережу і при цьому отримувати свою безпеку від консенсусу Етеріуму. Перенесення обчислень у позамережевий простір дозволяє по суті обробляти більше транзакцій загалом, оскільки лише частина даних транзакцій ролапу має поміститися в блоки Етеріуму.

Щоб досягти цього, транзакції ролапу виконуються в окремому ланцюзі, який може навіть запускати специфічну для ролапу версію EVM. Наступним кроком після виконання транзакцій у ролапі є їх об'єднання в пакети та публікація в головному ланцюзі Етеріуму. Весь процес по суті виконує транзакції, бере дані, стискає їх і згортає у головний ланцюг єдиним пакетом — звідси й назва «ролап».

Кожен ролап розгортає набір смарт-контрактів на рівні 1, які відповідають за обробку депозитів і знять, а також за перевірку доказів. Докази — це також те, де проявляється головна відмінність між різними типами ролапів. Оптимістичні ролапи використовують докази шахрайства, тоді як ZK-ролапи використовують докази дійсності.

Оптимістичні ролапи (4:26)

Оптимістичні ролапи публікують дані на рівні 1 і припускають, що вони правильні — звідси й назва «оптимістичні». Якщо опубліковані дані дійсні, ми йдемо щасливим шляхом, і більше нічого робити не потрібно. Оптимістичний ролап виграє від того, що йому не потрібно виконувати жодної додаткової роботи в оптимістичному сценарії.

У разі недійсної транзакції система повинна мати можливість ідентифікувати її, відновити правильний стан і покарати сторону, яка подає таку транзакцію. Щоб досягти цього, оптимістичні ролапи впроваджують систему вирішення суперечок, яка здатна перевіряти докази шахрайства, виявляти шахрайські транзакції та позбавляти зловмисників стимулів подавати інші недійсні транзакції або неправильні докази шахрайства.

У більшості реалізацій оптимістичних ролапів сторона, яка може подавати пакети транзакцій на рівень 1, повинна надати заставу, зазвичай у формі ETH. Будь-який інший учасник мережі може подати доказ шахрайства, якщо помітить неправильну транзакцію. Після подання доказу шахрайства система переходить у режим вирішення суперечок. У цьому режимі підозріла транзакція виконується знову — цього разу в головному ланцюзі Етеріуму. Якщо виконання доводить, що транзакція дійсно була шахрайською, сторона, яка подала цю транзакцію, карається, зазвичай шляхом застосування слешингу до її заставлених ETH.

Щоб запобігти спаму мережі неправильними доказами шахрайства з боку зловмисників, сторони, які бажають подати докази шахрайства, зазвичай також повинні надати заставу, до якої може бути застосований слешинг.

Щоб мати можливість виконати транзакцію ролапу на рівні 1, оптимістичні ролапи повинні впровадити систему, здатну відтворити транзакцію з точним станом, який був присутній під час початкового виконання транзакції в ролапі. Це одна зі складних частин оптимістичних ролапів, і зазвичай вона досягається шляхом створення окремого контракту-менеджера, який замінює певні виклики функцій станом з ролапу.

Система може працювати як очікується і виявляти шахрайство, навіть якщо є лише одна чесна сторона, яка відстежує стан ролапу і подає докази шахрайства за потреби. Завдяки правильним стимулам у системі ролапу, вступ у процес вирішення суперечок має бути винятковою ситуацією, а не тим, що відбувається постійно.

Що стосується ZK-ролапів, то тут взагалі немає вирішення суперечок. Це можливо завдяки використанню розумного елемента криптографії, який називається доказами з нульовим розголошенням — звідси й назва ZK-ролапи. У цій моделі кожен пакет, опублікований на рівні 1, включає криптографічний доказ, який називається ZK-SNARK. Доказ може бути швидко перевірений контрактом рівня 1 під час подання пакета транзакцій, і недійсні пакети можуть бути відхилені відразу.

Інші відмінності (7:28)

Через природу процесу вирішення суперечок оптимістичні ролапи повинні надати достатньо часу всім учасникам мережі для подання доказів шахрайства перед фіналізацією транзакції на рівні 1. Цей період зазвичай досить довгий — щоб переконатися, що навіть у найгіршому сценарії шахрайські транзакції все ще можуть бути оскаржені. Це призводить до того, що зняття коштів з оптимістичних ролапів триває досить довго, оскільки користувачам доводиться чекати до тижня або двох, щоб мати можливість вивести свої кошти назад на рівень 1.

На щастя, є кілька проєктів, які працюють над покращенням цієї ситуації, забезпечуючи швидкі «виходи ліквідності». Ці проєкти пропонують майже миттєве зняття коштів назад на рівень 1, інший рівень 2 або навіть у сайдчейн і стягують невелику комісію за зручність. Hop Protocol та Connext — це проєкти, на які варто звернути увагу.

ZK-ролапи не мають проблеми тривалого зняття коштів, оскільки кошти доступні для зняття, щойно пакет ролапу разом із доказом дійсності подається на рівень 1.

Однак ZK-ролапи мають свої недоліки. Через складність технології набагато важче створити EVM-сумісний ZK-ролап, що ускладнює масштабування застосунків загального призначення без необхідності переписувати логіку застосунку. Тим не менш, zkSync робить значний прогрес у цій галузі, і вони можуть запустити EVM-сумісний ZK-ролап досить скоро.

Оптимістичним ролапам дещо легше з сумісністю з EVM. Їм все ще потрібно запускати власну версію EVM з кількома модифікаціями, але 99% контрактів можна перенести без жодних змін. ZK-ролапи також набагато більш вимогливі до обчислень, ніж оптимістичні ролапи, що означає, що вузли, які обчислюють ZK-докази, повинні бути високопродуктивними машинами, що ускладнює їх запуск для інших користувачів.

Покращення масштабування (9:32)

Що стосується покращень масштабування, обидва типи ролапів повинні мати можливість масштабувати Етеріум з приблизно 15–45 транзакцій на секунду (залежно від типу транзакції) до 1000–4000 транзакцій на секунду. Варто зазначити, що можна обробляти ще більше транзакцій на секунду, пропонуючи більше місця для пакетів ролапів на рівні 1.

Саме тому Eth2 може створити величезну синергію з ролапами, оскільки він збільшує можливий простір доступності даних шляхом створення кількох шардів — кожен з яких здатний зберігати значний обсяг даних. Поєднання Eth2 та ролапів може збільшити швидкість транзакцій Етеріуму до 100 000 транзакцій на секунду.

Optimism та Arbitrum наразі є найпопулярнішими варіантами, коли йдеться про оптимістичні ролапи. Optimism був частково розгорнутий у головній мережі Етеріуму з обмеженим набором партнерів, таких як Synthetix та Юнісвоп, щоб переконатися, що технологія працює як очікується перед повноцінним запуском. Arbitrum вже розгорнув свою версію в Головній мережі та розпочав онбординг різних проєктів у свою екосистему.

Деякі з найвідоміших проєктів, що запускаються на Arbitrum, включають Юнісвоп, Sushi, Bancor, Augur, Чейнлінк, Aave та багато інших. Arbitrum також оголосив про партнерство з Reddit, зосередившись на запуску окремого ланцюга ролапу для масштабування їхньої системи винагород. Optimism співпрацює з MakerDAO для створення мосту Optimism Dai Bridge та забезпечення швидкого зняття DAI та інших токенів назад на рівень 1.

Хоча і Arbitrum, і Optimism намагаються досягти однієї мети — створення EVM-сумісних рішень оптимістичних ролапів — у їхньому дизайні є кілька відмінностей. Arbitrum має іншу модель вирішення суперечок. Замість того, щоб повторно запускати всю транзакцію на рівні 1 для перевірки дійсності доказу шахрайства, вони придумали інтерактивну багатоетапну модель, яка дозволяє звузити масштаб суперечки та потенційно виконати лише кілька інструкцій на рівні 1, щоб перевірити, чи є підозріла транзакція дійсною.

Іншою важливою відмінністю є підхід до обробки впорядкування транзакцій та MEV. Arbitrum спочатку запустить секвенсор, відповідальний за впорядкування транзакцій, але в довгостроковій перспективі вони хочуть його децентралізувати. Optimism віддає перевагу іншому підходу, де впорядкування транзакцій — а отже, і MEV — може бути продано на аукціоні іншим сторонам на певний період часу.

ZK-ролапи (13:10)

Хоча здається, що спільнота Етеріуму здебільшого зосереджена на оптимістичних ролапах — принаймні в короткостроковій перспективі — проєкти, що працюють над ZK-ролапами, також надзвичайно швидко прогресують.

Loopring використовує технологію ZK-ролапів для масштабування свого протоколу обміну та платежів. Hermez та ZKTube працюють над масштабуванням платежів за допомогою ZK-ролапів, причому Hermez також створює EVM-сумісний ZK-ролап. Aztec зосереджується на впровадженні функцій приватності у свою технологію ZK-ролапів.

Ролапи на базі StarkWare вже широко використовуються такими проєктами, як DeversiFi, Immutable X та dYdX. Як згадувалося раніше, zkSync працює над EVM-сумісною віртуальною машиною, яка зможе повністю підтримувати будь-які довільні смарт-контракти, написані на Solidity.

DeFi (14:02)

Ролапи також повинні мати великий вплив на DeFi. Користувачі, які раніше не могли здійснювати транзакції в Етеріумі через високі комісії за транзакції, зможуть залишитися в екосистемі наступного разу, коли активність мережі буде високою. Ролапи також уможливлять появу нового покоління застосунків, які вимагають дешевших транзакцій та швидшого часу підтвердження — і все це за повної безпеки завдяки консенсусу Етеріуму. Схоже, що ролапи можуть спровокувати ще один період високого зростання для DeFi.

Виклики (14:29)

Однак існують певні виклики, коли йдеться про ролапи. Компонованість є одним із них — щоб скласти транзакцію, яка використовує кілька протоколів, усі вони повинні бути розгорнуті в одному ролапі.

Іншим викликом є фрагментована ліквідність. Без надходження нових грошей в екосистему Етеріуму в цілому, існуюча ліквідність, присутня на рівні 1 у таких протоколах, як Юнісвоп або Aave, буде розподілена між рівнем 1 та кількома реалізаціями ролапів. Нижча ліквідність зазвичай означає вище проковзування та гірше виконання угод.

Це також означає, що природно будуть переможці та переможені. На даний момент існуюча екосистема Етеріуму недостатньо велика, щоб використовувати всі рішення для масштабування. Це може — і, ймовірно, так і буде — змінитися в довгостроковій перспективі, але в короткостроковій перспективі ми можемо побачити, як деякі ролапи та інші рішення для масштабування стануть містами-привидами. У майбутньому ми також можемо побачити користувачів, які живуть повністю в межах однієї екосистеми ролапу і не взаємодіють з головним ланцюгом Етеріуму та іншими рішеннями для масштабування протягом тривалого часу.

Загроза для сайдчейнів (15:44)

Одне питання, яке дуже часто виникає під час обговорення ролапів, полягає в тому, чи становлять вони загрозу для сайдчейнів. Сайдчейни все ще матимуть своє місце в екосистемі Етеріуму. Хоча вартість транзакцій на рівні 2 буде набагато нижчою, ніж на рівні 1, вона, швидше за все, все ще буде достатньо високою, щоб витіснити певні типи застосунків, такі як ігри та інші застосунки з великим обсягом транзакцій. Це може змінитися, коли Етеріум запровадить шардинг, але до того часу сайдчейни можуть створити достатній мережевий ефект, щоб вижити в довгостроковій перспективі.

Крім того, комісії в ролапах вищі, ніж у сайдчейнах, оскільки кожен пакет ролапу все ще має платити за простір у блоці Етеріуму. Спільнота Етеріуму приділяє величезну увагу ролапам у стратегії масштабування Етеріуму — принаймні в коротко- та середньостроковій перспективі, а потенційно й довше.