Vzhledem k tomu, že popularita bitcoinu stále roste, jeho původní architektura, která podporuje pouze sedm transakcí za sekundu, často naráží na problémy se škálovatelností. To vede k vyšším poplatkům a delším dobám zpracování transakcí. K řešení těchto problémů byla vyvinuta řešení Bitcoin Layer Two (L2). Tato řešení vylepšují síť bitcoinu tím, že zpracovávají transakce mimo hlavní blockchain, čímž zvyšují propustnost transakcí při zachování bezpečnosti a umožňují nové funkce, jako jsou chytré smlouvy.
Použijte Multichain Aplikace Bitcoin.com Wallet, kterému miliony uživatelů důvěřují, že jim umožní bezpečně a snadno odesílat, přijímat, nakupovat, prodávat, obchodovat, používat a spravovat bitcoiny (BTC), Bitcoin Cash (BCH), ether (ETH) a nejoblíbenější kryptoměny, včetně tokenů ERC-20 na sítích Ethereum, Polygon, Avalanche a BNB Smart Chain.
Co jsou řešení druhé vrstvy pro bitcoiny?
Řešení druhé vrstvy bitcoinu (Bitcoin L2) jsou sekundární protokoly postavené na hlavním blockchainu bitcoinu. Jejich účelem je řešit problémy se škálovatelností, zvýšit rychlost transakcí a snížit poplatky. Některá řešení L2 také zavádějí chytrá smlouva možnosti, čímž rozšiřují potenciální oblasti využití bitcoinu. Díky vytvoření samostatné prováděcí vrstvy tato řešení zpracovávají transakce mimo blockchain a hlavní blockchain využívají pouze pro konečné vypořádání.
Hlavní rozdíly mezi řešeními druhé vrstvy pro bitcoiny a ethereum
Bitcoin a Ethereum sice oba využívají řešení druhé vrstvy, ale zásadně se liší svou základní architekturou:
Dědičnost bezpečnostních nastavení: Řešení L2 sítě Ethereum přebírají zabezpečení přímo z hlavní sítě Ethereum prostřednictvím aktivních validátorů. Naproti tomu řešení L2 sítě Bitcoin se spoléhají na své vlastní bezpečnostní protokoly, protože se na nich přímo nepodílejí validátoři hlavní sítě Bitcoin.
Ověření transakce: L2 řešení na Ethereu využívají pokročilé metody ověřování, jako jsou důkazy o podvodu a důkazy s nulovou znalostí, které bitcoinu v současné době chybí. To omezuje složitost L2 řešení, která lze na bitcoinu vybudovat, ve srovnání s Ethereem.
Funkce inteligentních smluv: Ethereum bylo navrženo tak, aby nativně podporovalo chytré smlouvy, zatímco Bitcoin nikoli. Proto se řešení druhé vrstvy (L2) pro Bitcoin často snaží tuto schopnost doplnit a rozšířit tak jeho funkčnost nad rámec pouhých převodů hodnot.
Úrovně osídlení: Bitcoinové L2 vypořádávají transakce na blockchainu bitcoinu a pro zajištění bezpečnosti využívají konsenzuální mechanismus typu „proof-of-work“. Ethereumové L2 naopak provádějí vypořádání v hlavní síti Ethereum, která využívá konsenzuální model typu „proof-of-stake“.
Proč jsou řešení druhé vrstvy pro bitcoin potřebná?
Potřeba řešení druhé vrstvy pro bitcoin vyplývá z omezení základní vrstvy bitcoinu:
Škálovatelnost a propustnost: Základní vrstva bitcoinu zvládne zpracovat pouze asi sedm transakcí za sekundu, což v době špičky vede k přetížení sítě a vysokým poplatkům. Řešení L2 nabízejí způsob, jak systém škálovat, aniž by byla ohrožena bezpečnost bitcoinu.
Vysoké poplatky: Vysoké transakční poplatky, které v některých obdobích špičkového přetížení dosáhly více než 120 dolarů, činí malé transakce nepraktickými. Řešení L2 pomáhají tyto poplatky snížit.
Možnosti inteligentních smluv: Základní vrstva bitcoinu postrádá pokročilé funkce inteligentních smluv, které jsou nezbytné pro decentralizované aplikace (dApps) a decentralizované finance (DeFi) platformy.
Uvolnění kapitálu: Značná část kapitálu v bitcoinech zůstává nevyužitá, protože bitcoin slouží především jako uchovatel hodnoty. Řešení L2 mají za cíl tento kapitál uvolnit tím, že umožní rychlejší transakce a inovativní aplikace.
Jak fungují řešení druhé vrstvy pro bitcoin
Blockchainová síť se skládá ze dvou vrstev: prováděcí vrstvy, která zpracovává transakce, a konsensuální vrstvy, která tyto transakce ověřuje a schvaluje. L2 řešení pro bitcoin využívají samostatnou prováděcí vrstvu k zpracování transakcí mimo řetězec, které jsou poté předány do konsensuální vrstvy bitcoinu k finálnímu vypořádání.
Mezi běžné přístupy k řešením druhé vrstvy bitcoinu patří:
Státní kanály: Používá se v Lightning Network, státní kanály umožňují dvěma stranám provádět řadu transakcí mimo blockchain. Do blockchainu se zaznamenává pouze konečný stav, což zvyšuje rychlost a snižuje náklady.
Vedlejší řetězce: Sidechainy, jako je například síť Liquid Network, fungují jako samostatné blockchainy vázané na bitcoin a umožňují rychlejší transakce a další funkce, přičemž se pravidelně zúčtovávají v hlavním řetězci bitcoinu.
Souhrny: Tyto transakce sdružují více off-chain transakcí do jedné jediné transakce a vytvářejí kryptografický důkaz platnosti, který se předkládá do blockchainu bitcoinu k vypořádání.
Státní kanály
Státní kanály, jako jsou ty, které se používají v Lightning Network, umožňují dvěma stranám provádět neomezený počet bitcoinových transakcí mimo blockchain, aniž by byla každá transakce zaznamenána v hlavním bitcoinovém blockchainu. Tento přístup výrazně zvyšuje rychlost transakcí a snižuje náklady.
K otevření kanálu obě strany uzamknou určité množství bitcoinů do více podpisů (multisig) adresa v blockchainu bitcoinu. Multisigová adresa v síti bitcoinu je typ adresy, u níž je k autorizaci a podepsání transakce zapotřebí více osob, nikoli pouze jedna. Strany se dohodnou na počátečním rozdělení bitcoinů mezi sebou pro tento kanál. Jakmile je kanál otevřen, mohou strany provádět neomezený počet transakcí mimo řetězec a vyměňovat si podepsaná transakční data za účelem aktualizace svých bitcoinových zůstatků v aktuálním stavu kanálu. Tyto transakce nejsou během tohoto procesu vysílány do bitcoinové sítě.
Po dokončení transakce obě strany podepíší a odešlou konečný stav kanálu do blockchainu bitcoinu. Tento konečný stav odráží nejnovější dohodnuté rozdělení bitcoinů mezi oběma stranami. Podmínky pro více podpisů jsou splněny, což umožňuje přerozdělení prostředků podle konečných zůstatků.
Vedlejší řetězce
Bitcoinové vedlejší řetězce, jako je například Liquid Network, fungují na samostatných blockchainových řetězcích, které jsou navázány na bitcoin. Tyto vedlejší řetězce využívají vlastní konsensuální mechanismy, což umožňuje rychlejší transakce a další funkce, přičemž transakce pravidelně přenášejí a finalizují na hlavním řetězci bitcoinu. Takto fungují bitcoinové vedlejší řetězce:
Oboustranný kolík: Základní technologie, která umožňuje převod aktiv mezi hlavním řetězcem bitcoinu a postranním řetězcem, se nazývá „obousměrné vázání“ (two-way peg). Chce-li uživatel přesunout aktiva z hlavního řetězce bitcoinu do postranního řetězce, nejprve uzamkne své bitcoiny na speciální výstupní adrese v blockchainu bitcoinu odesláním transakce. Tímto krokem se bitcoiny v hlavním řetězci fakticky zablokují. Vedlejší řetězec poté tuto událost zablokování detekuje a reaguje vytvořením a uvolněním ekvivalentního množství tokenů ve vedlejší řetězci, často označovaných jako sBTC (sidechain BTC), které představují zablokované bitcoiny z hlavního řetězce. Jakmile se tokeny ocitnou v postranním řetězci, mohou je uživatelé volně převádět a využívat k různým účelům, jako jsou transakce a chytré smlouvy, přičemž těží z rychlejšího a efektivnějšího konsensuálního mechanismu postranního řetězce. Chce-li uživatel vrátit aktiva do hlavního řetězce bitcoinu, spálí nebo zničí tokeny v postranním řetězci. Tuto událost spálení detekuje hlavní řetězec, který následně uvolní původně uzamčené bitcoiny zpět na adresu uživatele v hlavním řetězci.
Federace/Validátoři: Pro bezpečné řízení a ověřování procesu obousměrného pegování využívají sidechainy federaci neboli skupinu validátorů. Tato federace plní několik klíčových funkcí. Federace nebo skupina validátorů hraje klíčovou roli při správě a zabezpečení procesu obousměrného navázání mezi hlavním řetězcem a postranním řetězcem. Sledují uzamykání a odemykání aktiv v obou řetězcích a zajišťují, aby byly transakce přesně zaznamenány. Ověřují také, zda se množství přesunutých aktiv na obou stranách shoduje, čímž zabraňují problémům, jako je dvojí utrácení. Tuto federaci mohou provozovat důvěryhodné strany, skripty s více podpisy nebo chytré smlouvy, přičemž všechny tyto prvky přispívají k zachování integrity a bezpečnosti procesu převodu aktiv.
Nezávislý konsenzus: Charakteristickým rysem sidechainů je jejich nezávislý konsensuální mechanismus, který funguje odděleně od hlavního řetězce bitcoinu. Díky této nezávislosti mohou sidechainy implementovat vlastní parametry bloků, včetně odlišných časů tvorby bloků, velikostí bloků a propustnosti transakcí optimalizovaných pro jejich konkrétní použití. Využívají jedinečné konsensuální algoritmy, jako je Proof-of-Authority (PoA) nebo Delegated Proof-of-Stake (DpoS), které mohou být pro účely daného sidechainu efektivnější nebo vhodnější. Vedlejší řetězce navíc zavádějí pokročilé funkce, jako jsou chytré smlouvy, vylepšení ochrany soukromí a další řešení škálovatelnosti, která nejsou v hlavním řetězci bitcoinu nativně dostupná.
Rollupy
Rollupy druhé vrstvy bitcoinu fungují tak, že přesouvají provádění transakcí a data z hlavního blockchainu bitcoinu do samostatného rollupového řetězce nebo vrstvy, přičemž zůstávají ukotveny k bitcoinu, aby byla zajištěna dostupnost dat a konsensus.
Mezi klíčové mechanismy technologie rollup patří provádění transakcí na rollupovém řetězci, komprese dat a ukotvení k první vrstvě bitcoinu. Uživatelé odesílají transakce k provedení na rollupovém řetězci, nikoli přímo na blockchainu bitcoinu. Rollupový řetězec tyto transakce zpracovává a odpovídajícím způsobem aktualizuje zůstatky na účtech. Po zpracování mnoha transakcí mimo řetězec rollup komprimuje, neboli „shrnuje“ (roll up), transakční data do kompaktního kryptografického důkazu či závazku, který představuje čistý dopad všech těchto transakcí na stav systému. Tento komprimovaný důkaz je poté pravidelně odesílán do blockchainu bitcoinu jako jediná transakce. Chytrá smlouva nebo ověřovací mechanismus v první vrstvě bitcoinu může efektivně ověřit a aplikovat změnu stavu reprezentovanou důkazem rollupu.
Rollupy na bitcoinu však čelí zásadní výzvě, protože základní vrstva bitcoinu není schopna nativně ověřovat kryptografické důkazy či závazky generované rollupovými systémy. V současné době se zkoumá několik přístupů, jak rollupy na bitcoinu umožnit, včetně tzv. „sovereign rollupů“ a rozšíření bitcoinového skriptu.
Sovereign rollupy využívají bitcoin jako vrstvu pro dostupnost dat, aniž by se na něj spoléhaly při ověřování platnosti. Tyto rollupy fungují nezávisle, zpracovávají transakce mimo řetězec a na bitcoinu zveřejňují pouze komprimovaná transakční data. Spravují své vlastní konsensuální mechanismy a prostředí pro provádění transakcí mimo řetězec, přičemž bitcoin využívají k ukotvení a ukládání komprimovaných dat rollupu. K přesunu aktiv, jako je BTC, do a z rollupu se používá decentralizovaný systém vázání, jako je sBTC, který se spoléhá na decentralizovanou skupinu podepisujících osob namísto základní vrstvy bitcoinu.
Rozšíření skriptovacího jazyka a operačních kódů bitcoinu za účelem umožnění rollupů s ověřením platnosti umožňuje základní vrstvě bitcoinu ověřovat a vynucovat změny stavu rollupu. To by s největší pravděpodobností vyžadovalo aktualizace typu soft-fork do bitcoinu za účelem přidání nových opkódů, jako jsou OP_CAT nebo WTC, pro lepší programovatelnost.
Výhody řešení druhé vrstvy pro bitcoin
První vrstva bitcoinu, ačkoli je proslulá svou bezpečností a decentralizací, trpí několika omezeními z hlediska výkonu. Potvrzení transakcí v hlavním řetězci bitcoinu trvá přibližně 10 minut, chybí zde funkce smart kontraktů a kvůli přetížení sítě často vznikají vysoké transakční poplatky. K řešení těchto problémů byla vyvinuta řešení druhé vrstvy bitcoinu, která přinášejí řadu vylepšení, jež výrazně zvyšují použitelnost a funkčnost bitcoinové sítě.
Škálovatelnost: Jednou z nejvýznamnějších výhod řešení druhé vrstvy bitcoinu je jejich schopnost výrazně zvýšit transakční kapacitu sítě. Díky zpracování transakcí mimo hlavní blockchain mohou projekty druhé vrstvy zpracovat mnohem vyšší objem transakcí za sekundu ve srovnání se základní vrstvou bitcoinu. Toto odlehčení snižuje přetížení hlavního řetězce, což vede k plynulejšímu a efektivnějšímu provozu sítě. Zvýšená škálovatelnost je klíčová pro široké přijetí bitcoinu pro každodenní transakce a vysokofrekvenční obchodování.
Nižší transakční poplatky: Jelikož transakce na druhé vrstvě nevyžadují, aby byla všechna transakční data zaznamenána v blockchainu bitcoinu, výrazně snižují objem dat, která je třeba ukládat. To vede k nižším transakčním poplatkům, díky čemuž jsou mikrotransakce a další převody malých částek ekonomicky rentabilní. Uživatelé těží ze snížených nákladů, což je obzvláště důležité pro aplikace, jako jsou převody peněz a mikroplatby, kde mohou být vysoké poplatky nepřijatelné.
Rychlejší potvrzení: Řešení druhé vrstvy nabízejí téměř okamžité potvrzení transakcí, což je v ostrém kontrastu s průměrnou dobou vytvoření bloku v hlavním řetězci bitcoinu, která činí 10 minut. Tato rychlá doba potvrzení je nezbytná pro případy použití vyžadující rychlé vypořádání, jako jsou transakce v prodejních místech a online obchodování. Schopnost dosáhnout rychlejších potvrzení zlepšuje uživatelský zážitek a rozšiřuje spektrum praktických využití bitcoinu.
Zvýšená ochrana soukromí: Některé implementace druhé vrstvy nabízejí vylepšené funkce ochrany soukromí. Techniky, jako je onion routing a anonymita platebních kanálů, ztěžují sledování transakcí a uživatelům tak poskytují vyšší úroveň ochrany soukromí.
Možnosti inteligentních smluv: Některé projekty druhé vrstvy bitcoinu umožňují využívání funkcí inteligentních smluv v rámci bitcoinové sítě. Toto rozšíření otevírá nové možnosti využití, včetně dApp a DeFi protokolů.
Zděděná bezpečnost: Řešení druhé vrstvy čerpají část své bezpečnosti z podkladového blockchainu bitcoinu. Díky ukotvení transakcí do robustního a decentralizovaného konsensu typu „proof-of-work“ bitcoinu mohou sítě druhé vrstvy těžit z obrovského výpočetního výkonu, který zajišťuje bezpečnost bitcoinové sítě.
Výzvy spojené s řešeními druhé vrstvy bitcoinu
Navzdory svým výhodám čelí sítě Bitcoin L2 určitým výzvám, zejména pokud jde o bezpečné propojení mezi sítí Bitcoin a sítěmi L2 a o rychlost a schopnost vypořádání důkazů v síti Bitcoin. Propojovací mosty mohou být náchylné k bezpečnostním rizikům a pro budoucí škálovatelnost je nutné zlepšit rychlost a náklady vypořádání.
Mezi největší výzvy, kterým čelí řešení Bitcoin L2, patří:
Bezpečné propojení mezi sítí Bitcoin a sítěmi L2: Sítě Bitcoin L2, jako jsou sidechainy, využívají mosty k propojení s hlavním řetězcem bitcoinu. Tyto mosty fungují tak, že uzamknou aktiva v bitcoinu a v řetězci L2 vytvoří ekvivalentní tokeny. Tento způsob propojení však s sebou nese bezpečnostní rizika a problémy s uživatelským komfortem. Mnoho hackerských útoků na kryptoměny a ztrát vzniklo právě kvůli zranitelnostem v mezireťazcových mostech.
Rychlost a náklady na vypořádání v síti Bitcoin: Ačkoli řešení L2 zpracovávají transakce mimo řetězec, musí nakonec konečný stav vypořádat v hlavním řetězci bitcoinu. Rychlost a náklady tohoto vypořádacího procesu na základní vrstvě bitcoinu jsou významnými faktory, které ovlivňují efektivitu sítí L2.
Zajištění bezpečnosti bez přímého ověřování bitcoinů: Na rozdíl od L2 sítí Ethereum, kde validátoři ověřují transakce na úrovni L2, L2 sítě Bitcoinu nezdědí bezpečnost zcela od bitcoinových uzlů, které transakce ověřují. L2 sítě Bitcoinu se musí spoléhat na své vlastní nezávislé bezpečnostní protokoly, což ztěžuje dosažení stejné úrovně bezpečnosti jako u základní vrstvy Bitcoinu.
Rizika spojená se zvýšenou centralizací: Některá řešení L2 vyžadují zřízení platebních kanálů a reléových uzlů nebo provozování vlastního konsensuálního mechanismu. To by mohlo vést ke koncentraci kontroly v rukou několika málo subjektů, což by mohlo potenciálně narušit decentralizované principy bitcoinu.
Technické složitosti a výzvy spojené s integrací: Integrace řešení L2 do stávající infrastruktury bitcoinu s sebou nese značné technické obtíže, jako je zajištění kompatibility, dodržování bezpečnostních standardů a dosažení konsensu v rámci komunity ohledně navrhovaných aktualizací.
Klíčové projekty druhé vrstvy v síti Bitcoin
Vzhledem k tomu, že se bitcoin neustále vyvíjí, vzniklo několik projektů vrstvy 2 (Layer-2), které se zaměřují na řešení problémů s jeho škálovatelností, efektivitou a funkčností. Zde je několik nejvýznamnějších bitcoinových projektů vrstvy 2, které v současné době utvářejí situaci v tomto odvětví:
1. Lightning NetworkLightning Network je pravděpodobně nejznámějším řešením druhé vrstvy (Layer-2) pro bitcoin. Využívá stavové kanály k usnadnění transakcí mimo blockchain mezi dvěma stranami. To umožňuje téměř okamžité a nízkonákladové transakce, čímž se výrazně zvyšuje použitelnost bitcoinu pro každodenní platby.
Hlavní vlastnosti:
- Transakce mimo řetězec
- Nízké poplatky
- Okamžité vypořádání plateb
- Zvýšená ochrana soukromí díky technologii onion routing
Číst „Co je Lightning Network?“ v našem vzdělávacím centru, kde se můžete podrobněji seznámit s Lightning Networkem bitcoinu.
2. Síť LiquidSíť Liquid Network, vyvinutá společností Blockstream, je bitcoinový sidechain určený pro rychlé a důvěrné transakce. Umožňuje vydávání a převod aktiv, včetně bitcoinů a stablecoinů, s nižšími poplatky a kratšími lhůtami vypořádání ve srovnání s hlavním bitcoinovým blockchainem.
Hlavní vlastnosti:
- Obousměrný kolík pro převod bitcoinů
- Důvěrné transakce
- Vydávání a správa aktiv
- Rychlé lhůty vypořádání
3. PodnožRootstock je bitcoinový sidechain kompatibilní s virtuálním strojem Ethereum (EVM), který využívá konsensus typu Proof-of-Work a sloučený těžební proces. Umožňuje uživatelům bitcoinu uzamknout BTC a vytěžit RBTC, čímž rozšiřuje funkčnost bitcoinu o pokročilé možnosti smart kontraktů.
Hlavní vlastnosti:
- Funkce inteligentních smluv
- Obousměrný kurzový vztah s bitcoiny
- Kompatibilní s jazykem Solidity platformy Ethereum
- Zvýšená bezpečnost díky hash rate bitcoinu
4. StohyStacks je jedinečné řešení vrstvy 2, které se integruje s blockchainem bitcoinu a umožňuje využívání chytrých smluv, decentralizovaných aplikací a digitálních aktiv. Využívá novátorský konsensuální mechanismus zvaný Proof of Transfer (PoX), který je z bezpečnostních důvodů ukotven k bitcoinu. Síť Stacks také zahrnuje nativní token Stacks (STX).
Hlavní vlastnosti:
- Chytré smlouvy
- Konsensus Proof of Transfer (PoX)
- Decentralizované aplikace
- Integrace s bezpečnostním modelem bitcoinu
5. Wrapped Bitcoin (WBTC) na síti EthereumWrapped Bitcoin (WBTC) je řešení vrstvy 2, které propojuje Bitcoin s Ethereum. Umožňuje uživatelům převést své BTC na token ERC-20, díky čemuž lze Bitcoin využívat v ekosystému DeFi sítě Ethereum.
Hlavní vlastnosti:
- Propojuje Bitcoin s Ethereum
- Umožňuje využití bitcoinu v aplikacích DeFi
- Kompatibilita s tokeny ERC-20
