В быстро развивающемся ландшафте технологий блокчейна решения для масштабирования становятся все более критичными для устранения ограничений основных сетей, таких как Ethereum. Среди этих инноваций Оптимистичные Rollups оказались революционным протоколом второго уровня, обещающим изменить масштабируемость блокчейна, сохраняя при этом надежные гарантии безопасности базовой сети.
Это всеобъемлющее исследование погружается в нюансы оптимистичных Rollups и их преобразующее воздействие на масштабируемость блокчейна.
Что такое Оптимистичные Rollups?
По мере того как Ethereum продолжает доминировать в пространстве платформ интеллектуальных контрактов, насущная необходимость в эффективных решениях для масштабирования становится все более очевидной. Оптимистичные Rollups представляют собой изысканный подход к этой задаче, предлагая уникальное сочетание увеличенной пропускной способности и сниженных затрат при использовании существующей инфраструктуры безопасности Ethereum. Эти протоколы второго уровня достигают значительных улучшений производительности в 10–100 раз, перемещая вычисления за пределы сети, сохраняя при этом тесную связь с основной сетью Ethereum через публикацию данных транзакций.
Настоящая инновация оптимистичных Rollups заключается в их способности записывать транзакции в Ethereum в виде calldata или в виде blob'ов, значительно снижая затраты на газ для пользователей при сохранении гарантий безопасности сети. Этот подход резко контрастирует с другими решениями для масштабирования, такими как сайдчейны или плазменные цепи, которые часто идут на компромиссы с точки зрения безопасности или доступности данных.
Почему "Оптимистичные"? Понимание философии за этими Rollups
Термин "оптимистичные" в оптимистичных Rollups происходит от их основного операционного принципа: предположения о правильности. Этот протокол второго уровня применяет оптимистичный подход, предполагая, что все транзакции легитимны, пока не доказано иное. В отличие от Rollups с нулевым разглашением, которые требуют сложных доказательств корректности для каждого пакета транзакций, оптимистичные Rollups реализуют более упрощенный процесс, который требует вмешательства только в случае обнаружения потенциального мошенничества.
Этот инновационный подход вводит период оспаривания, который обычно длится 1-2 недели, в течение которого участники сети могут оспаривать подозрительные транзакции через доказательства мошенничества. Когда доказательство мошенничества удается, система автоматически наказывает ответственного за порядок и отменяет мошеннические транзакции, обеспечивая целостность сети при сохранении операционной эффективности.
Ключевые компоненты Оптимистичных Rollups
Основой оптимистичных Rollups является сложная двухслойная архитектура. В своей основе смарт-контракты, развернутые на Ethereum, служат краеугольным камнем системы, управляя важными функциями, такими как хранение блоков, обновление состояния и депозиты пользователей. Эти контракты образуют важное звено между основной сетью Ethereum и средой второго уровня.
Виртуальная машина вне цепи работает как отдельная сущность от виртуальной машины Ethereum (EVM), обрабатывая сложные вычисления и хранение состояний, которые обычно бы обременяли основную сеть. Эта специализированная виртуальная машина поддерживает интеллектуальные контракты, совместимые с EVM, позволяя разработчикам развертывать свои приложения с минимальными модификациями, получая при этом значительное снижение затрат и улучшение производительности.
Как работает протокол второго уровня?
Вход в экосистему оптимистичного Rollup
Путь начинается за пользователями, которые депонируют средства в смарт-контракты на основной сети Ethereum. Например, если Алиса хочет начать использовать оптимистичный Rollup, она сначала депонирует ETH в смарт-контракт Rollup'а. Затем последователь наблюдает за этим депозитом и зачисляет эквивалентную сумму на счет Алисы в сети второго уровня, позволяя ей начинать транзакции с значительно более низкими комиссиями.
Работа внутри rollup'а
Оказавшись активной в rollup'е, обработка транзакций происходит по сложному пути. Допустим, Алиса хочет отправить 5 ETH Бобу. Она подписывает транзакцию и отправляет её последовательному, который объединяет её с другими транзакциями в блок. Затем последователь сжимает эти данные и отправляет их в Ethereum в виде одной транзакции, значительно снижая общие затраты на газ.
Система управления состоянием использует корневые состояния Меркла для эффективного отслеживания состояния сети. Когда последователь отправляет пакет транзакций Алисы, они должны включать:
- Предварительное корневое состояние, показывающее состояние сети до транзакции Алисы
- Посткорневое состояние, отражающее состояние после перевода Бобу
- Полные данные транзакции, опубликованные в виде calldata на Ethereum
Процесс выхода и меры безопасности
Процесс снятия демонстрирует надежные меры безопасности оптимистичных Rollups. Рассмотрим сценарий, когда Элли хочет вывести свои средства обратно на основную сеть Ethereum. Процесс включает несколько важных шагов:
- Элли инициирует запрос на вывод и создает доказательство Меркла, используя опубликованные данные транзакции
- Она отправляет это доказательство в контракт rollup'а
- Начинается обязательный период ожидания в 1-2 недели
- В это время проверяющие могут оспаривать вывод, если они обнаружат мошенничество
- Если успешных оспариваний не будет, Элли получает свои средства на основной сети
Система обеспечивает безопасность через доступность данных, требуя от последовательных узлов публиковать все данные транзакций на Ethereum. Например, если последовательный узел попытается манипулировать транзакцией Элли, каждый может получить доступ к опубликованным данным для создания доказательства мошенничества и оспаривания злонамеренной активности.
Топ блокчейнов с решениями на базе оптимистичных Rollups
Arbitrum: Передовая масштабируемость с совместимостью EVM
Arbitrum зарекомендовал себя как ведущее решение на базе оптимистичных Rollups, обрабатывающее тысячи транзакций в день с помощью своей продвинутой Arbitrum Virtual Machine. Его совместимость с EVM позволяет разработчикам развертывать существующие приложения на Ethereum с минимальными модификациями, делая его популярным выбором для протоколов DeFi, стремящихся к масштабируемости.
Optimism: Упрощенная эффективность
Optimism предлагает простой, но эффективный подход к масштабированию, сохраняя полную совместимость с EVM, при этом значительно снижая затраты на транзакции. Его интеграция с основными протоколами DeFi продемонстрировала практические преимущества оптимистичных Rollups в реальных приложениях.
Metis Andromeda: Поддержка разнообразных приложений
Metis Andromeda выходит за рамки базового масштабирования транзакций, предлагая специализированные функции для DAO и приложений DeFi. Его архитектура поддерживает сложные приложения, сохраняя при этом выгоды от экономии расходов оптимистичных Rollups.
Boba Network: Инновационные решения для снятия средств
Boba Network решает одну из основных критических ситуаций, связанных с оптимистичными Rollups, — продолжительный период снятия средств — через свою службу Liquidity Provider. Пользователи могут немедленно получать свои средства, хотя и с небольшой комиссией, демонстрируя, как инновации могут преодолеть традиционные ограничения второго уровня.
Через свой сложный подход к масштабированию оптимистичные Rollups представляют значительное достижение в технологии блокчейн, предлагая практическое решение для постоянных проблем перенасыщения сети и высоких затрат на транзакции. По мере того как экосистема продолжает развиваться, эти протоколы второго уровня занимают всё более важную роль в формировании будущего децентрализованных приложений и масштабируемости блокчейнов.