В быстро развивающемся ландшафте блокчейн-технологий решения для масштабирования стали всё более важными для устранения ограничений основных сетей, таких как Ethereum. Среди этих инноваций Optimistic Rollups стали революционным протоколом второго уровня, который обещает преобразовать масштабируемость блокчейна, сохраняя при этом надёжные гарантии безопасности основной сети.
Это всестороннее исследование посвящено деталям оптимистичных роллапсов и их трансформационному влиянию на масштабируемость блокчейна.
Что такое оптимистичные роллапсы?
По мере того как Ethereum продолжает доминировать в области платформ для смарт-контрактов, становится всё более заметной необходимость в эффективных решениях для масштабирования. Оптимистичные роллапсы представляют собой изощрённый подход к этой задаче, предлагая уникальное сочетание увеличенной пропускной способности и снижения затрат, одновременно используя существующую инфраструктуру безопасности Ethereum. Эти протоколы второго уровня достигают впечатляющих улучшений производительности в 10-100 раз, перемещая вычисления за пределы сети, сохраняя при этом сильную связь с основной сетью Ethereum через публикацию данных транзакций.
Истинное новаторство оптимистичных роллапсов заключается в их способности записывать транзакции в Ethereum как calldata или в виде blob'ов, значительно снижая газовые затраты для пользователей, сохраняя при этом гарантии безопасности сети. Этот подход резко контрастирует с другими решениями для масштабирования, такими как сайдчейны или плазма-чейны, которые часто идут на компромиссы с точки зрения безопасности или доступности данных.
Почему "оптимистичные"? Понимание философии стоящей за этим
Термин "оптимистичные" в оптимистичных роллапсах происходит из их фундаментального принципа работы: предположение о допустимости. Этот протокол второго уровня принимает оптимистичный подход, полагая, что все транзакции допустимы, пока не доказано обратное. В отличие от роллапсов с нулевым знанием, которые требуют сложных доказательств допустимости для каждой партии транзакций, оптимистичные роллапсы реализуют более упрощённый процесс, который требует вмешательства только при обнаружении потенциального мошенничества.
Этот инновационный подход вводит период вызова, обычно длящийся 1-2 недели, в течение которого участники сети могут оспаривать любые подозрительные транзакции через доказательства мошенничества. Когда доказательство мошенничества успешно, система автоматически наказывает ответственного сборщика и отменяет мошеннические транзакции, обеспечивая целостность сети, сохраняя при этом операционную эффективность.
Основные компоненты оптимистичных роллапсов
Основой оптимистичных роллапсов является сложная двухуровневая архитектура. В её базе находятся смарт-контракты, развернутые на Ethereum, которые служат краеугольным камнем системы, управляя критически важными функциями такими, как хранение блоков, обновление состояния и депозиты пользователей. Эти контракты формируют важнейший мост между основной сетью Ethereum и средой второго уровня.
Виртуальная машина вне сети действует как отдельная сущность от Виртуальной машины Ethereum (EVM), обрабатывая сложные вычисления и хранение состояния, которые обычно нагружали бы основную сеть. Эта специализированная виртуальная машина поддерживает совместимые с EVM смарт-контракты, позволяя разработчикам развертывать свои приложения с возможными минимальными изменениями, пользуясь при этом значительно сниженной стоимостью и улучшенной производительностью.
Как работает протокол второго уровня?
Вхождение в экосистему Optimistic Rollup
Путешествие начинается, когда пользователи депонируют средства в смарт-контракты на основной сети Ethereum. Например, если Алиса хочет начать использовать оптимистичный роллап, она сначала депонирует ETH в смарт-контракт роллапа. Сборщик затем наблюдает за этим депозитом и начисляет эквивалентную сумму на счёт Алисы в сети второго уровня, позволяя ей начать транзакции с значительно сниженной комиссией.
Работа внутри роллапа
Как только роллап активирован, процесс обработки транзакций следует сложному пути. Допустим, Алиса хочет отправить 5 ETH Бобу. Она подписывает транзакцию и отправляет её сборщику, который объединяет её с другими транзакциями в блок. Затем сборщик сжимает эти данные и отправляет их в Ethereum как одну транзакцию, значительно снижая общий газовый расход.
Система управления состоянием использует корни Меркла для эффективного отслеживания состояния сети. Когда сборщик отправляет пакет транзакций Алисы, он должен включать:
- Предыдущий корень состояния, показывающий состояние сети до транзакции Алисы
- Последующий корень состояния, отражающий состояние после перевода Бобу
- Полные данные транзакции, опубликованные как calldata в Ethereum
Процесс выхода и меры безопасности
Процесс вывода средств демонстрирует надёжные меры безопасности оптимистичных роллапсов. Рассмотрим сцену, где Элли хочет вывести свои средства обратно в основную сеть Ethereum. Процесс включает несколько критически важных шагов:
- Элли инициирует запрос на вывод и создает доказательство с помощью опубликованных данных транзакций
- Она отправляет это доказательство в контракт роллапа
- Начинается обязательный период ожидания в 1-2 недели
- В это время проверяющие могут оспорить вывод средств, если обнаружено мошенничество
- Если успешных оспариваний нет, Элли получает свои средства на основной сети
Система обеспечивает безопасность через доступность данных, требуя от сборщиков публиковать все данные транзакций на Ethereum. Например, если сборщик попытается манипулировать транзакцией Элли, любой человек может получить доступ к опубликованным данным, чтобы создать доказательство мошенничества и оспорить злонамеренные действия.
Лучшие блокчейны с решениями на основе оптимистичных роллапсов
Arbitrum: передовое масштабирование с совместимостью с EVM
Arbitrum зарекомендовал себя как ведущее решение на основе оптимистичных роллапсов, обрабатывающее тысячи транзакций ежедневно с помощью своей изощрённой виртуальной машины Arbitrum. Совместимость с EVM позволяет разработчикам развертывать существующие приложения Ethereum с минимальными изменениями, что делает его популярным выбором для протоколов DeFi, стремящихся к масштабируемости.
Optimism: упрощённая эффективность
Optimism предлагает прямой и эффективный подход к масштабированию, сохраняя полную совместимость с EVM, одновременно значительно снижая затраты на транзакции. Его интеграция с основными протоколами DeFi продемонстрировала практические преимущества оптимистичных роллапсов в реальных приложениях.
Metis Andromeda: поддержка универсальных приложений
Metis Andromeda выходит за рамки простого масштабирования транзакций, предлагая специализированные функции для DAOs и приложений DeFi. Его архитектура поддерживает сложные приложения, сохраняя при этом преимущества низкой стоимости оптимистичных роллапсов.
Boba Network: инновационные решения для вывода средств
Boba Network решает одну из основных претензий к оптимистичным роллапсам — длительный период вывода средств — с помощью своей услуги Провайдеров ликвидности. Пользователи могут получить свои средства сразу, хотя и с небольшой комиссией, демонстрируя, как инновации могут преодолеть традиционные ограничения второго уровня.
Благодаря своему сложному подходу к масштабированию, оптимистичные роллапсы представляют собой значительный шаг вперёд в технологии блокчейна, предлагая практическое решение для постоянных проблем сети, таких как высокая загруженность и высокие затраты на транзакции. По мере того как экосистема продолжает развиваться, эти протоколы второго уровня будут играть всё более важную роль в формировании будущего децентрализованных приложений и масштабируемости блокчейнов.