В стремительно развивающейся среде блокчейн-технологий, решения для масштабирования становятся все более критичными для решения ограничений основных сетей, таких как Ethereum. Среди этих инноваций, Optimistic Rollups появились как передовой протокол второго уровня, обещающий революционизировать масштабируемость блокчейна, сохраняя надежные гарантии безопасности основной сети.

Это всеобъемлющее исследование глубоко изучает тонкости Optimistic Rollups и их преобразующее влияние на масштабируемость блокчейна.

Что такое Optimistic Rollups?

Поскольку Ethereum продолжает доминировать на платформе для смарт-контрактов, растущая необходимость в эффективных решениях для масштабирования становится все более очевидной. Optimistic Rollups представляют собой сложный подход к этой задаче, предлагая уникальное сочетание повышенной пропускной способности и сниженных затрат при использовании существующей инфраструктуры безопасности Ethereum. Эти протоколы второго уровня достигают замечательных улучшений эффективности 10-100x, перенося вычисления за пределы цепи, при этом поддерживая сильную связь с основной сетью Ethereum через публикацию данных о транзакциях.

Истинная инновация Optimistic Rollups заключается в их способности записывать транзакции в Ethereum как calldata или в виде блоков, что значительно снижает затраты на газ для пользователей, при этом сохраняя гарантии безопасности сети. Этот подход резко контрастирует с другими решениями для масштабирования, такими как сайдчейны или плазма-чейны, которые часто делают компромиссы с точки зрения безопасности или доступности данных.

Почему "Оптимистичные"? Понимание философии за этим

Термин "оптимистичные" в Optimistic Rollups происходит из их основного операционного принципа: предположение о действительности. Этот протокол второго уровня принимает оптимистичный подход, предполагая, что все транзакции легитимны, пока не доказано обратное. В отличие от роллапов с нулевым разглашением, которые требуют сложных доказательств действительности для каждой партии транзакций, Optimistic Rollups реализуют более упрощенный процесс, который требует вмешательства только при обнаружении потенциального мошенничества.

Этот инновационный подход вводит период проверки, обычно продолжающийся 1-2 недели, в течение которого участники сети могут оспорить любые подозрительные транзакции с помощью доказательств мошенничества. Когда доказательство мошенничества удается, система автоматически наказывает ответственного секвенсора и отменяет мошеннические транзакции, обеспечивая целостность сети, сохраняя при этом оперативную эффективность.

Основные компоненты Optimistic Rollups

Основой Optimistic Rollups является сложная двухслойная архитектура. В своей основе, смарт-контракты, развернутые на Ethereum, служат краеугольным камнем системы, управляя ключевыми функциями, такими как хранение блоков, обновления состояния и депозиты пользователей. Эти контракты формируют важный мост между основной сетью Ethereum и средой второго уровня.

Виртуальная машина вне цепи работает как отдельная сущность от кастомной Ethereum Virtual Machine (EVM), обрабатывая сложные вычисления и хранения состояния, которые обычно нагружаются на основную сеть. Эта специализированная VM поддерживает EVM-совместимые смарт-контракты, позволяя разработчикам развертывать свои приложения с минимальными модификациями, при этом извлекая выгоду из значительно сниженных затрат и повышенной производительности.

Как работает протокол второго уровня?

Вступление в экосистему Optimistic Rollup

Путешествие начинается, когда пользователи вносят средства в смарт-контракты на основной сети Ethereum. Например, если Алиса хочет начать использовать Optimistic Rollup, она сначала депонирует ETH в смарт-контракт роллапа. Затем секвенсор наблюдает за этим депозитом и зачисляет эквивалентную сумму на счет Алисы в сети второго уровня, позволяя ей начать транзакции с значительно уменьшенными комиссиями.

Работа внутри роллапа

Когда транзакции серьезно начались в роллапе, обработка транзакций следует сложному пути. Допустим, Алиса хочет отправить 5 ETH Бобу. Она подписывает транзакцию и отправляет ее секвенсору, который объединяет её с другими транзакциями в блок. Затем секвенсор сжимает эти данные и отправляет их в Ethereum как одну транзакцию, значительно снижая общие затраты на газ.

Система управления состоянием использует корневые элементы Меркля для эффективного отслеживания состояния сети. Когда секвенсор отправляет пакет транзакций Алисы, они должны включать:

• Предварительное состояние корня, показывающее состояние сети до транзакции Алисы
• Пост-стандарт роут, отражающий состояние после переноса Бобу
• Полные данные транзакций, опубликованные в виде каллдата на Ethereum

Процесс выхода и меры безопасности

Процесс вывода демонстрирует надежные требования безопасности Optimistic Rollups. Рассмотрим сценарий, когда Элли хочет вывести свои средства обратно на основную сеть Ethereum. Процесс включает несколько критически важных шагов:

• Элли инициирует запрос на вывод средство и создает доказательство Меркля, используя опубликованные данные транзакции
• Она отправляет это доказательство в контракт роллапов
• Начинается обязательный период ожидания от 1 до 2 недель
• В течение этого времени проверяющие могут оспаривать вывод если они обнаруживают мошенничество
• Если успешных вызовов не происходит, Элли получает свои средства на основной сети

Система обеспечивает безопасность через доступность данных требуя от секвенсоров публиковать все данные транзакций на Ethereum. Например, если секвенсор попытается манипулировать транзакцией Элли, любой может получить доступ к опубликованным данным, чтобы построить доказательство мошенничества и оспаривать вредоносные действия.

Топ блокчейнов с решениями Optimistic Rollup

Arbitrum: Продвинутая масштабируемость с совместимостью EVM

Arbitrum зарекомендовал себя как ведущее решение Optimistic Rollup, обрабатывающее тысячи транзакций ежедневно со своей сложной виртуальной машиной Arbitrum. Совместимость с EVM позволяет разработчикам развертывать существующие приложения Ethereum с минимальными модификациями, делая его популярным выбором для протоколов DeFi, стремящихся к масштабируемости.

Optimism: Упрощенная эффективность

Optimism привносит прямолинейный, но эффективный подход к масштабированию, сохраняя полную совместимость с EVM при значительно снижении транзакционных затрат. Его интеграция с основными протоколами DeFi продемонстрировала практические преимущества Optimistic Rollups в реальных приложениях.

Metis Andromeda: Многофункциональная поддержка приложений

Metis Andromeda выходит за рамки базового масштабирования транзакций, предлагая специализированные функции для DAO и приложений DeFi. Его архитектура поддерживает сложные приложения, сохраняя преимущества по стоимости Optimistic Rollups.

Boba Network: Инновационные решения для вывода

Boba Network позволяет избежать одной из основных критики Optimistic Rollups — длительного периода вывода средств — через свою службу поставщика ликвидности. Пользователи могут получить свои средства сразу, пусть и с небольшой комиссией, демонстрируя, как инновации могут преодолевать традиционные ограничения второго уровня.

С их сложным подходом к масштабированию, Optimistic Rollups представляют значительный прогресс в блокчейн-технологиях, предлагая практическое решение постоянных задач перегрузки сети и высоких комиссий на транзакции. По мере эволюции экосистемы, эти протоколы второго уровня занимают все более важную роль в формировании будущего децентрализованных приложений и возможности масштабирования блокчейна.