Одним из аспектов, на которые я указывал в своем посте два с половиной года назад на «Endgame»то, что различные будущие траектории развития блокчейна, по крайней мере технологически, выглядят удивительно похожими. В обоих случаях у вас есть очень большое количество транзакций onchain, и их обработка требует (i) большого количества вычислений и (ii) большого объема данных. Обычные узлы Ethereum, такие как 2 ТБузел архива rethработающий на ноутбуке, который я использую для написания этой статьи, не достаточно мощен для проверки такого огромного объема данных и вычислений непосредственно, даже с героической работой программной инженерии иДеревья Verkle. Вместо этого, как в «L1 шардинге» и в центрированный на Rollupмир, ZK-SNARKsиспользуются для проверки вычислений, и DASдля проверки доступности данных. DAS в обоих случаях одинаков. ZK-SNARKs в обоих случаях представляют собой одинаковую технологию, за исключением того, что в одном случае это код смарт-контракта, а в другом - закрепленная особенность протокола. В очень реальном техническом смысле Ethereum делает шардинг, а роллапы являются фрагментами.

Это возникает естественный вопрос: в чем разница между этими двумя мирами? Одним из ответов является то, что последствия ошибок в коде различаются: в мире rollup монеты теряются, а в мире цепочек чередования у вас возникают сбои консенсуса. Но я ожидаю, что по мере укрепления протоколов и улучшения технологии формальной верификации важность ошибок будет уменьшаться. Так в чем различия между двумя видениями, на которые мы можем рассчитывать в долгосрочной перспективе?

Разнообразие сред выполнения

Одной из идей, с которыми мы кратко поиграли в Ethereum в 2019 году, было среды выполненияПо сути, у Ethereum были бы различные «зоны», в которых могли бы действовать различные правила работы учетных записей (включая совершенно различные подходы, такие как UTXO), принцип работы виртуальной машины и другие функции. Это позволило бы обеспечить разнообразие подходов в частях стека, где было бы сложно добиться успеха, если бы Ethereum пытался делать все самостоятельно.

В конце концов, мы отказались от некоторых более амбициозных планов и просто сохранили EVM. Тем не менее, слои Ethereum L2 (включая rollups, valdiums и плазмы), пожалуй, оказались исполнительными средами. Сегодня мы в основном сосредотачиваемся на L2, эквивалентных EVM, но это игнорирует многообразие многих альтернативных подходов:

• Арбитрум Стилус, которая добавляет вторую виртуальную машину на основе WASMнаряду с EVM.
• Топливо, который использует архитектуру на основе UTXO, аналогичную Bitcoin (но более полную по функционалу).
• Ацтек, который вводит новый язык и программную парадигму, разработанную вокруг смарт-контрактов, обеспечивающих конфиденциальность на основе ZK-SNARK.

Архитектура, основанная на UTXO. Источник: документация Fuel.

Мы могли бы попробовать превратить EVM в супер-VM, охватывающий все возможные парадигмы, но это привело бы к гораздо менее эффективным реализациям каждого из этих концепций, чем позволяет платформам, подобным этим, специализироваться.

Безопасность: компромиссы между масштабом и скоростью

Ethereum L1 обеспечивает действительно надежную гарантию безопасности. Если какие-либо данные находятся в блоке, который завершен на L1, вся консенсусная сеть (включая, в экстремальных ситуациях, социальный консенсус) работает для того, чтобы гарантировать, что данные не будут отредактированы таким образом, что противоречит правилам приложения, которое поместило данные туда, что любое выполнение, запущенное данными, не будет отменено, и что данные будут оставаться доступными. Для достижения этих гарантий Ethereum L1 готов принимать высокие издержки. На момент написания этого текста комиссии за транзакции относительно низкие: слой 2s стоят менее центаза транзакцию, и даже L1 составляет менее 1 доллара за базовый перевод ETH. Эти затраты могут оставаться низкими в будущем, если технологии улучшатся достаточно быстро, чтобы доступное пространство блока выросло, чтобы удовлетворить спрос, - но это может и не произойти. И даже 0,01 доллара за транзакцию слишком много для многих нефинансовых приложений, например, социальных сетей или игр.

Но социальные медиа и игры не требуют такой же модели безопасности, как L1. Не страшно, если кто-то может заплатить миллион долларов, чтобы отменить запись о том, что они проиграли шахматную партию, или сделать так, чтобы один из ваших твитов выглядел так, будто он был опубликован через три дня после фактической даты. И поэтому эти приложения не должны платить за те же затраты на безопасность. Подход, сфокусированный на L2, позволяет это, поддерживая спектр подходов к доступности данных отrollupsвплазмавvalidiums.

Различные типы L2 для разных случаев использования. Узнайте большездесь.

Еще один компромисс безопасности возникает вокруг вопроса передачи активов из L2 в L2. В пределе (через 5-10 лет), я ожидаю, что все rollups будут ZK rollups, и гипер-эффективные системы доказательств, такие как BiniusиCircle STARKsспоискиплюс Проверочные слои агрегации, позволит L2 предоставлять окончательные корни состояний в каждом слоте. Однако на данный момент у нас сложное сочетание оптимистичных и ZK rollup'ов с различными временными окнами доказательств. Если бы мы внедрили выполнение шардинга в 2021 году, модель безопасности для сохранения честности областей была бы оптимистичными rollup'ами, а не ZK - и поэтому L1 должен был бы управлять системно-сложныйлогика защиты от мошенничества на цепи и недельный период вывода для перемещения активов из фрагмента в фрагмент. Но, как и с ошибками в коде, я думаю, что эта проблема в конечном итоге временная.

Третьим, и еще более длительным аспектом компромисса в области безопасности является скорость транзакции. У Ethereum блоки каждые 12 секунд, и она не желает идти намного быстрее, потому что это приведет к излишней централизации сети. Однако многие L2 исследуют блоки с временем в несколько сотен миллисекунд. 12 секунд уже не так уж плохо: в среднем пользователь, отправляющий транзакцию, должен подождать ~6-7 секунд, чтобы быть включенным в блок (не просто 6 из-за возможности того, что следующий блок их не включит). Это сравнимо с ожиданием при совершении платежа по кредитной карте. Но многие приложения требуют намного более высокой скорости, и L2 предоставляют ее.

Для обеспечения более высокой скорости L2s полагаются на механизмы предварительного подтверждения: собственные валидаторы L2 цифровыми подписями обещают включить транзакцию в определенное время, и если транзакция не включается, их могут оштрафовать. Механизм, называемый StakeSureобще это далее.

L2 предварительные подтверждения.

Теперь мы могли бы попробовать сделать всё это на уровне 1. Уровень 1 мог бы включать в себя систему «быстрой предварительной подтверждения» и «медленного окончательного подтверждения». Он мог бы включать различные осколки с разными уровнями безопасности. Однако это добавило бы много сложности в протокол. Более того, делая всё это на уровне 1, можно рискперегрузка консенсуса, потому что многие подходы с более высоким масштабом или более быстрой пропускной способностью имеют более высокие риски централизации или требуют более сильных форм “управления”, и если это делается на уровне L1, эффекты этих более сильных требований перекочуют на остальной протокол. Предлагая эти компромиссы через уровни 2, Ethereum в основном может избежать этих рисков.

Преимущества уровней 2 для организации и культуры

Представьте себе, что страна расколется пополам, и одна половина станет капиталистической, а другая - сильно управляемой правительством (в отличие от случая, когдаэто случаетсявреальность, предположим, что в этом мысленном эксперименте это не результат какой-либо травматичной войны; скорее, однажды волшебной образом возникает граница, и все. В капиталистической части рестораны управляются различными комбинациями децентрализованной собственности, сетей и франшиз. В части, контролируемой правительством, они все являются филиалами правительства, подобно полицейским участкам. В первый день мало что изменится. Люди в основном следуют своим привычкам, и то, что работает и что не работает, зависит от технической реальности, такой как квалификация рабочей силы и инфраструктура. Однако через год ожидается увидеть крупные изменения, потому что различные структуры стимулов и контроля приводят к крупным изменениям в поведении, которые влияют на то, кто приходит, кто остается и кто уходит, что строится, что поддерживается и что остается на забвение.

Промышленная организациятеория охватывает множество этих различий: она говорит не только о различиях между экономикой, управляемой правительством, и капиталистической экономикой, но и между экономикой, где доминируют крупные франшизы, и экономикой, где, например, каждый супермаркет ведет независимый предприниматель. Я бы возразил, что различие между центричной экосистемой уровня 1 и центричной экосистемой уровня 2 проходит по аналогичным линиям.

Архитектура "разработчиков ядра управляет всем" идет очень не так.

Я бы сформулировал ключевую выгоду для Ethereum от того, что она является экосистемой, сосредоточенной на уровне 2, следующим образом:

Поскольку Ethereum - это экосистема, ориентированная на уровень 2, вы вольны самостоятельно создавать собственную подэкосистему со своими уникальными особенностями, которая в то же время является частью более крупного Ethereum.

Если вы просто создаете клиент Ethereum, вы являетесь частью более крупного Ethereum, и хотя у вас есть некоторое пространство для творчества, оно гораздо меньше, чем доступно в L2s. И если вы создаете полностью независимую цепь, у вас максимальное пространство для творчества, но вы теряете преимущества, такие как общая безопасность и общие сетевые эффекты. Layer 2s образуют счастливую середину.

Layer 2s не только создают техническую возможность экспериментировать с новыми средами выполнения и компромиссами безопасности для достижения масштаба, гибкости и скорости: они также создают стимул как для разработчиков строить и поддерживать их, так и для сообщества объединяться вокруг и поддерживать их.

Тот факт, что каждый уровень L2 изолирован, также означает, что внедрение новых подходов не требует разрешения: нет необходимости убеждать всех основных разработчиков в том, что ваш новый подход "безопасен" для остальной цепи. Если ваш L2 неудачен, это ваша проблема. Любой может работать над совершенно странными идеями (например, Подход Intmax к Plasma) и даже если они будут полностью игнорироваться основными разработчиками Ethereum, они могут продолжать развиваться и в конечном итоге развертываться. L1-функции и предварительные компиляции не такие, и даже в Ethereum то, что успешно и что терпит неудачу в разработке L1, часто зависит от политики в большей степени, чем нам бы хотелось. Независимо от того, что теоретически можно построить, различные стимулы, созданные экосистемой L1 и экосистемой L2, сильно влияют на то, что фактически будет создано на практике, с каким уровнем качества и в каком порядке.

Какие проблемы у экосистемы Ethereum, сосредоточенной на уровне 2?

Архитектура уровня 1 + уровня 2 пошла совсем не так. Источник.

Существует ключевая проблема для такого подхода, сосредоточенного на уровне 2, и это проблема, с которой экосистемы, сосредоточенные на уровне 1, не сталкиваются в той же степени: координация. Другими словами, пока Эфириум разветвляется, вызов заключается в сохранении фундаментального свойства, что все по-прежнему ощущается как "Эфириум", и имеет сетевые эффекты того, что это все еще Эфириум, а не N отдельных цепей. Сегодня ситуация во многих отношениях не оптимальна:

• Перевод токенов с одного уровня 2 на другой часто требует централизованных мостовых платформ и является сложным для обычного пользователя. Если у вас есть монеты на Optimism, вы не можете просто вставить адрес Arbitrum кого-то в свой кошелек и отправить им средства.
• Поддержка кошельков для умных контрактов межцепочечного типа не очень хороша — как для персональных кошельков с умными контрактами, так и для организационных кошельков (включая DAO). Если вы меняете свой ключ на одном L2, вам также нужно изменить свой ключ на каждом другом L2.
• Децентрализованная инфраструктура валидации часто отсутствует. Ethereum наконец-то начинает иметь приличные легкие клиенты, такие как Гелиос. Однако этот подход бессмысленен, если вся активность происходит на уровнях 2, требующих своих собственных централизованных RPC. В принципе, после того, как у вас есть цепочка заголовков Ethereum, создание легких клиентов для L2 не сложно; на практике на это уделяется слишком мало внимания.

Для обмена токенами между блокчейнами ERC-7683стандарт является новым вариантом, и в отличие от существующих «централизованных мостов», в нем нет никакого утвержденного центрального оператора, токена или управления. Для межцепных счетов подход, которым пользуются большинство кошельков, заключается в использовании межцепных повторяемых сообщений для обновления ключей в краткосрочной перспективе, иKeystore rollupsв долгосрочной перспективе. Легкие клиенты для L2 начинают появляться, например. Бирус для Starknet. Кроме того, недавние улучшения в пользовательском опыте благодаря кошелькам следующего поколения уже решили намного более базовые проблемы, такие как удаление необходимости для пользователей вручную переключаться на правильную сеть для доступа к dapp.

Rabby показывает интегрированный вид балансов активов на нескольких цепях. Не так давно в темные старые дни кошельки этого не делали!

Однако важно понимать, что экосистемы, ориентированные на уровень 2, в определенной степени плывут против течения, когда пытаются координироваться. Индивидуальные уровни 2 не имеют естественного экономического стимула для построения инфраструктуры для координации: маленькие не делают этого, потому что они увидели бы только небольшую долю пользы от своих вкладов, а большие не делают этого, потому что они получили бы столько же или даже больше пользы от укрепления своих собственных локальных сетевых эффектов. Если каждый уровень 2 оптимизирует свой индивидуальный кусочек, и никто не думает о том, как каждый кусочек вписывается в более широкую картину, мы получаем неудачи, подобные урбанистической дистопии на картинке выше в нескольких абзацах.

Я не утверждаю, что у меня есть волшебные идеальные решения для этой проблемы. Лучшее, что я могу сказать, - это то, что экосистеме нужно более полно признавать, что инфраструктура межсетевого уровня является типом инфраструктуры Ethereum наряду с L1 клиентами, инструментами разработки и языками программирования, и она должна быть оценена и финансироваться соответственно. У нас естьПротокол Гильдии; возможно, нам нужна Гильдия Базовой Инфраструктуры.

Заключение

«Layer 2s» и «sharding» часто описываются в общественном дискурсе как две противоположные стратегии масштабирования блокчейна. Но если посмотреть на базовую технологию, возникает головоломка: фактические подходы к масштабированию идентичны. У вас есть некоторое разделение данных. У вас есть доказатели мошенничества или доказатели ZK-SNARK. У вас есть решения для коммуникации между {rollup, shard}. Основное различие заключается в том, кто отвечает за создание и обновление этих элементов, и насколько автономны они.

Экосистема, ориентированная на уровень 2, — это шардинг в очень реальном техническом смысле, но это шардинг, когда вы можете создать свой собственный шард со своими собственными правилами. Это мощное средство, которое позволяет творить и внедрять независимые инновации. Но у него есть и ключевые проблемы, особенно связанные с координацией. Чтобы экосистема, ориентированная на уровень 2, такая как Ethereum, была успешной, она должна понимать эти проблемы и решать их напрямую, чтобы получить как можно больше преимуществ экосистем, ориентированных на уровень 1, и максимально приблизиться к тому, чтобы получить лучшее из обоих миров.

Disclaimer：

1. Эта статья взята из [Gateвиталик], Передайте оригинальный заголовок‘Как слои 2 действительно отличаются от выполнения шардинга?’, Если есть возражения против этой публикации, пожалуйста, свяжитесь Gate Learnкоманда, и они быстро справятся с этим.

2. Отказ от ответственности: Взгляды и мнения, высказанные в этой статье, являются исключительно точкой зрения автора и не являются инвестиционной рекомендацией.

3. Переводы статьи на другие языки выполняются командой Gate Learn. Если не указано иное, копирование, распространение или плагиат переведенных статей запрещены.