• Home
• Get Started
• Bitcoin Layer 2 Solutions

Какие существуют решения второго уровня для Биткойна

По мере того как популярность Биткойна продолжает расти, его первоначальный дизайн, поддерживающий только семь транзакций в секунду, часто испытывает трудности с масштабируемостью. Это приводит к увеличению комиссий и замедлению времени транзакций. Для борьбы с этими проблемами были разработаны решения второго уровня (L2) для Биткойна. Эти решения улучшают сеть Биткойна, обрабатывая транзакции вне основной блокчейна, тем самым увеличивая пропускную способность транзакций, сохраняя при этом безопасность и позволяя использовать новые функции, такие как смарт-контракты.

Используйте мультимонетное приложение Bitcoin.com Wallet, которому доверяют миллионы пользователей для безопасной и легкой отправки, получения, покупки, продажи, обмена, использования и управления Bitcoin (BTC), Bitcoin Cash (BCH), Ether (ETH) и самыми популярными криптовалютами, включая токены ERC-20 на Ethereum, Polygon, Avalanche и BNB Smart Chain.

Что такое решения второго уровня для Биткоина?

Решения второго уровня для Биткоина (Bitcoin L2s) — это вторичные протоколы, построенные поверх основной блокчейн-сети Биткоина. Их цель — решить проблемы масштабируемости, улучшить скорость транзакций и снизить комиссии. Некоторые L2 также вводят возможности смарт-контрактов, расширяя потенциальные области использования Биткоина. Создавая отдельный слой выполнения, эти решения обрабатывают транзакции вне основной цепи и используют блокчейн только для окончательных расчетов.

Основные различия между решениями второго уровня Биткоина и Ethereum

Биткоин и Ethereum, хотя оба используют решения второго уровня, принципиально отличаются из-за своих архитектур:

Наследование безопасности: L2-решения Ethereum наследуют безопасность напрямую от основной сети Ethereum через активных валидаторов. В отличие от них, L2 Биткоина полагаются на свои собственные протоколы безопасности, так как у них нет прямого участия валидаторов основной сети Биткоина.

Проверка транзакций: L2 Ethereum используют продвинутые методы проверки, такие как доказательства мошенничества и доказательства с нулевым разглашением, которые в настоящее время отсутствуют у Биткоина. Это ограничивает сложность L2-решений, которые можно построить на Биткоине по сравнению с Ethereum.

Функциональность смарт-контрактов: Ethereum изначально был разработан для поддержки смарт-контрактов, тогда как Биткоин не был. Поэтому L2 Биткоина часто стремятся добавить эту возможность, расширяя его функциональность за пределы простых переводов стоимости.

Слои расчетов: L2 Биткоина рассчитывают транзакции на блокчейне Биткоина, используя его консенсус proof-of-work для безопасности. L2 Ethereum, напротив, рассчитываются на основной сети Ethereum, которая использует модель консенсуса proof-of-stake.

Почему нужны решения второго уровня для Биткоина?

Необходимость в решениях второго уровня для Биткоина вызвана ограничениями базового уровня Биткоина:

Масштабируемость и пропускная способность: Базовый уровень Биткоина может обрабатывать только около семи транзакций в секунду, что приводит к перегрузке и высоким комиссиям в периоды пиковых нагрузок. L2-решения предлагают способ масштабирования без компромисса в безопасности Биткоина.

Высокие комиссии: Высокие комиссии за транзакции, которые в период пиковых нагрузок достигали более $120, делают небольшие транзакции непрактичными. L2-решения помогают снизить эти комиссии.

Возможности смарт-контрактов: Базовый уровень Биткоина не обладает продвинутой функциональностью смарт-контрактов, которая необходима для децентрализованных приложений (dApps) и децентрализованных финансов (DeFi) платформ.

Разблокировка капитала: Значительная часть капитала Биткоина остается неиспользованной, поскольку он в основном является хранилищем стоимости. L2-решения стремятся разблокировать этот капитал, позволяя более быстрые транзакции и инновационные приложения.

Как работают решения второго уровня для Биткоина

Блокчейн-сеть состоит из двух слоев: слоя выполнения, который обрабатывает транзакции, и слоя консенсуса, который проверяет и одобряет эти транзакции. L2 Биткоина разрабатывают отдельный слой выполнения для обработки транзакций вне основной цепи, которые затем отправляются в слой консенсуса Биткоина для окончательного расчета.

Общие подходы к решениям второго уровня Биткоина включают:

Каналы состояния: Используемые в Lightning Network, каналы состояния позволяют двум сторонам проводить многочисленные транзакции вне основной цепи. Только окончательное состояние записывается в блокчейн, что увеличивает скорость и снижает затраты.

Сайдчейны: Функционируя как отдельные блокчейны, привязанные к Биткоину, такие сайдчейны, как Liquid Network, позволяют проводить более быстрые транзакции и дополнительные функции, периодически рассчитываясь на основной цепи Биткоина.

Роллапы: Эти решения объединяют несколько транзакций вне основной цепи в одну транзакцию, создавая криптографическое доказательство валидности, отправляемое в блокчейн Биткоина для расчетов.

Каналы состояния

Каналы состояния, такие как используемые в Lightning Network, позволяют двум сторонам проводить неограниченное количество транзакций с Биткоином вне основной цепи, не записывая каждую транзакцию в основной блокчейн Биткоина. Этот подход значительно увеличивает скорость транзакций и снижает затраты.

Чтобы открыть канал, две стороны блокируют определенное количество Биткоинов на мультиподписном (multisig) адресе в блокчейне Биткоина. Мультиподписной адрес в Биткоине — это тип адреса, который требует от нескольких людей авторизации и подписания транзакции, а не только от одного. Они договариваются о первоначальном распределении Биткоинов между ними для этого канала. Как только канал открыт, стороны могут проводить неограниченное количество транзакций вне основной цепи, обмениваясь подписанными данными транзакций для обновления своих соответствующих балансов Биткоинов в текущем состоянии канала. Эти транзакции не транслируются в сеть Биткоина в течение этого процесса.

Когда они заканчивают проводить транзакции, две стороны подписывают и транслируют окончательное состояние канала в блокчейн Биткоина. Это окончательное состояние отражает последнее согласованное распределение Биткоинов между двумя сторонами. Условия мультиподписи выполнены, что позволяет перераспределить средства в соответствии с окончательными балансами.

Сайдчейны

Сайдчейны Биткоина, такие как Liquid Network, функционируют на отдельных блокчейнах, которые привязаны к Биткоину. Эти сайдчейны используют собственные механизмы консенсуса, что позволяет проводить более быстрые транзакции и дополнительные функции при периодической передаче и окончательной записи транзакций на основной цепи Биткоина. Вот как работают сайдчейны Биткоина:

Двусторонняя привязка: Основная технология, которая позволяет передавать активы между основной цепью Биткоина и сайдчейном, называется "двусторонней привязкой". Чтобы переместить активы с основной цепи Биткоина на сайдчейн, пользователь сначала блокирует свои биткоины на специальном адресе на блокчейне Биткоина, отправляя транзакцию. Это действие фактически обездвиживает биткоины на основной цепи. Сайдчейн затем обнаруживает это событие блокировки и отвечает, создавая и выпуская эквивалентное количество токенов на сайдчейне, часто называемых sBTC (сайдчейн BTC), представляющих заблокированные биткоины с основной цепи. Оказавшись на сайдчейне, пользователи могут свободно переводить и использовать эти токены для различных целей, таких как транзакции и смарт-контракты, извлекая выгоду из более быстрого и эффективного механизма консенсуса сайдчейна. Чтобы вернуть активы на основную цепь Биткоина, пользователь сжигает или уничтожает токены сайдчейна. Это событие сжигания обнаруживается основной цепью, которая затем возвращает первоначально заблокированные биткоины на адрес пользователя на основной цепи.

Федерация/Валидаторы: Для управления и безопасной валидации процесса двусторонней привязки сайдчейны используют федерацию или группу валидаторов. Эта федерация выполняет несколько критически важных функций. Федерация или группа валидаторов играет решающую роль в управлении и обеспечении безопасности процесса двусторонней привязки между основной цепью и сайдчейном. Они следят за блокировкой и разблокировкой активов на обеих цепях, гарантируя, что транзакции точно записаны. Они также проверяют, что количество перемещенных активов соответствует на обеих сторонах, предотвращая такие проблемы, как двойное расходование. Эта федерация может управляться доверенными сторонами, мультиподписными сценариями или смарт-контрактами, все из которых работают для поддержания целостности и безопасности процесса передачи активов.

Независимый консенсус: Определяющей особенностью сайдчейнов является их независимый механизм консенсуса, который функционирует отдельно от основной цепи Биткоина. Эта независимость позволяет сайдчейнам внедрять настраиваемые параметры блоков, включая различные времена блоков, размеры блоков и пропускную способность транзакций, оптимизированные для их специфических случаев использования. Они используют уникальные алгоритмы консенсуса, такие как Proof-of-Authority (PoA) или Delegated Proof-of-Stake (DpoS), которые могут быть более эффективными или подходящими для целей сайдчейна. Кроме того, сайдчейны вводят продвинутые функции, такие как смарт-контракты, улучшенные функции конфиденциальности и другие решения для масштабируемости, которые не доступны нативно на основной цепи Биткоина.

Роллапы

Роллапы второго уровня для Биткоина работают, перемещая выполнение транзакций и данные с основного блокчейна Биткоина на отдельную цепь или слой роллапов, при этом по-прежнему закрепляясь на Биткоине для обеспечения доступности данных и консенсуса.

Ключевые механизмы, используемые в технологии роллапов, включают выполнение транзакций на цепи роллапов, сжатие данных и закрепление на первом уровне Биткоина. Пользователи отправляют транзакции для выполнения на цепи роллапов, а не напрямую на блокчейне Биткоина. Цепочка роллапов обрабатывает эти транзакции, соответственно обновляя балансы счетов. После обработки множества транзакций вне основной цепи роллап сжимает или "сворачивает" данные транзакций в компактное криптографическое доказательство или обязательство, представляющее совокупный эффект всех этих транзакций на состояние. Это сжатое доказательство затем периодически отправляется в блокчейн Биткоина как одна транзакция. Смарт-контракт или механизм проверки на первом уровне Биткоина может эффективно проверить и применить переход состояния, представленный доказательством роллапа.

Однако роллапы на Биткоине сталкиваются с ключевой проблемой, поскольку базовый уровень Биткоина не может нативно проверять криптографические доказательства или обязательства, создаваемые системами роллапов. Исследуются несколько подходов к разрешению роллапов на Биткоине, включая суверенные роллапы и расширение скрипта Биткоина.

Суверенные роллапы используют Биткоин как слой доступности данных, не полагаясь на него для доказательств валидности. Эти роллапы работают независимо, обрабатывая транзакции вне основной цепи и публикуя только сжатые данные транзакций на Биткоине. Они управляют своими собственными механизмами консенсуса и средами выполнения транзакций вне основной цепи, используя Биткоин для закрепления и хранения сжатых данных роллапов. Для перемещения активов, таких как BTC, внутрь и наружу роллапа используется децентрализованная система привязки, такая как sBTC, полагающаяся на децентрализованную группу подписантов, а не на базовый уровень Биткоина.

Расширение языка сценариев и оп-кодов Биткоина для разрешения роллапов валидности позволяет базовому уровню Биткоина проверять и обеспечивать выполнение переходов состояния роллапа. Это, вероятно, потребует апгрейда через мягкую вилку Биткоина для добавления новых оп-кодов, таких как OP_CAT или WTC, для лучшей программируемости.

Преимущества решений второго уровня для Биткоина

Первый уровень Биткоина, хотя и известен своей безопасностью и децентрализацией, страдает от нескольких ограничений производительности. Транзакции на основной цепи Биткоина занимают около 10 минут для подтверждения, отсутствует функциональность смарт-контрактов, и часто взимаются высокие комиссии за транзакции из-за перегрузки сети. Для решения этих проблем были разработаны решения второго уровня для Биткоина, предлагающие ряд улучшений, которые значительно улучшают удобство использования и функциональность сети Биткоина.

Масштабируемость: Одним из самых значительных преимуществ решений второго уровня для Биткоина является их способность значительно увеличивать пропускную способность сети. Обрабатывая транзакции вне основной цепи, проекты второго уровня могут справляться с гораздо большим объемом транзакций в секунду по сравнению с базовым уровнем Биткоина. Это разгружает основную цепь, приводя к более плавной и эффективной работе сети. Повышенная масштабируемость имеет решающее значение для широкого принятия Биткоина для повседневных транзакций и высокочастотной торговли.

Низкие комиссии за транзакции: Поскольку транзакции второго уровня не требуют записи всех данных транзакций на блокчейне Биткоина, они значительно сокращают объем данных, которые необходимо хранить. Это приводит к снижению комиссий за транзакции, делая микротранзакции и другие малозначительные переводы экономически целесообразными. Пользователи выигрывают от сниженных затрат, что особенно важно для таких приложений, как переводы и микроплатежи, где высокие комиссии могут быть запретительными.

Более быстрое подтверждение: Решения второго уровня предлагают почти мгновенное подтверждение транзакций, что резко контрастирует с 10-минутным средним временем блока на основной цепи Биткоина. Это быстрое время подтверждения необходимо для случаев использования, требующих быстрого расчета, таких как транзакции на местах продаж и онлайн-коммерция. Возможность достичь более быстрого подтверждения улучшает пользовательский опыт и расширяет диапазон практических применений Биткоина.

Улучшенная конфиденциальность: Некоторые реализации второго уровня обеспечивают улучшенные функции конфиденциальности. Такие методы, как маршрутизация луковиц и анонимность платежных каналов, затрудняют отслеживание транзакций, предлагая пользователям более высокий уровень конфиденциальности.

Возможности смарт-контрактов: Некоторые проекты второго уровня для Биткоина позволяют использовать смарт-контракты поверх Биткоина. Это добавление открывает новые области использования, включая dApps и протоколы defi.

Наследованная безопасность: Решения второго уровня наследуют некоторый уровень безопасности от базового блокчейна Биткоина. Закрепляя транзакции на надежном и децентрализованном консенсусе proof-of-work Биткоина, сети второго уровня могут извлекать выгоду из огромной вычислительной мощности, которая защищает сеть Биткоина.

Проблемы решений второго уровня для Биткоина

Несмотря на их преимущества, сети второго уровня Биткоина сталкиваются с проблемами, особенно в области безопасного соединения между Биткоином и сетями второго уровня, а также скорости и возможности рассчитывать доказательства в сети Биткоина. Мосты могут быть подвержены рискам безопасности, и необходимы улучшения в скорости и стоимости расчетов для будущей масштабируемости.

Некоторые из самых серьезных проблем, с которыми сталкиваются решения второго уровня для Биткоина, включают:

Безопасное соединение между Биткоином и сетями второго уровня: Сети второго уровня Биткоина, такие как сайдчейны, используют мосты для подключения к основной цепи Биткоина. Эти мосты работают, блокируя активы на Биткоине и чеканя эквивалентные токены на цепи второго уровня. Однако этот дизайн мостов имеет риски безопасности и проблемы с пользовательским опытом. Многие взломы и потери криптовалюты произошли из-за уязвимостей в кросс-цепных мостах.

Скорость и стоимость расчетов в сети Биткоина: Хотя решения второго уровня обрабатывают транзакции вне цепи, в конечном итоге они должны рассчитывать окончательное состояние на основной цепи Биткоина. Скорость и стоимость этого процесса расчетов на базовом уровне Биткоина являются значительными факторами, влияющими на эффективность сетей второго уровня.

Поддержание безопасности без прямой валидации Биткоина: В отличие от L2 Ethereum, где валидаторы проверяют транзакции второго уровня, L2 Биткоина не полностью наследуют безопасность от узлов Биткоина, которые проверяют транзакции. L2 Биткоина должны полагаться на свои собственные независимые протоколы безопасности, что затрудняет достижение того же уровня безопасности, что и базовый уровень Биткоина.

Увеличенные риски централизации: Некоторые решения второго уровня требуют создания платежных каналов и релейных узлов или запуска собственного механизма консенсуса. Это может привести к концентрации контроля в руках нескольких сущностей, что потенциаль