В ідеальному світі блокчейн-мережі мають ідеально високий рівень децентралізації, безпеки та масштабованості. Але в реальному житті вам доведеться мати справу з трилемою блокчейну, неможливо досягти високого рівня децентралізації, безпеки та масштабованості в одній і тій же блокчейн-мережі одночасно. Поліпшення одного показника неминуче погіршує інші.
Блокчейн побудований на децентралізованій архітектурі. Це означає, що транзакції обробляються паралельно не на одному, а відразу на багатьох комп'ютерах або серверах. У кожному з комп'ютерів використовуються складні криптографічні алгоритми, які значно підвищують безпеку транзакцій від злому і несанкціонованого доступу до інформації, але вимагають великих обчислювальних ресурсів. Комп'ютери об'єднані в єдину мережу блокчейн і ділять між собою її пропускну здатність. Чим більше комп'ютерів в мережі блокчейн, тим повільніше відбувається обмін інформацією між ними. Зі зростанням кількості комп'ютерів мережа працює повільніше, блокчейн перестає добре масштабуватися.
Кількість власників криптоактивів постійно зростає, тому проблема масштабованості блокчейну набуває особливої актуальності. За способом нейтралізації негативного впливу проблеми масштабування блокчейни поділяються на чотири рівні або рівні L0, L1, L2, L3. Поговоримо про них по порядку.
Класичний Bitcoin або Ethereum відноситься до рівня L1. Це фундаментальні, самодостатні мережі, які не використовують ресурси інших мереж для обробки своїх транзакцій. У L1-мережах реалізуються алгоритми консенсусу, підтримуються інфляційні моделі і функціонування прикладних мов програмування, визначаються правила вирішення спірних ситуацій. Саме мережі L1 більш сприйнятливі до дії трилеми блокчейна.
Блокчейни L0 покращують масштабованість і знижують транзакційні витрати за рахунок забезпечення зв'язку між різними блокчейнами. Завдяки рівню L0 можна створювати децентралізовані dApps, які працюють з різними блокчейн-мережами, а також переказувати криптовалюту між різними блокчейнами. Сьогодні найперспективнішими блокчейнами L0 є Polkadot, Cosmos і Avalanche.
Блокчейни рівня додатків L3, строго кажучи, це не блокчейни, а децентралізовані додатки, токени або протоколи для роботи з криптовалютами, такі як протокол Uniswap або токен Orbs.
Найцікавіші та найперспективніші блокчейни L2 – це доповнення до блокчейнів L1. Принцип їх роботи простий, вони обробляють потік вхідних транзакцій і повертають результат в основний блокчейн. L2 покращує масштабованість блокчейну L1, але знижує його безпеку.
Існують такі типи блокчейнів L2.
У блокчейнах L2, які використовують платіжні канали, вхідні транзакції записуються в допоміжному каналі протягом певного часу. Основний блокчейн L1 блокується смарт-контрактом із схваленням. Результати передаються на основний блокчейн L1 після досягнення певної кількості транзакцій у каналі стану. Отже, в основному блокчейні записуються лише дві транзакції відкриття та закриття, а не весь набір вхідних транзакцій. Хорошим прикладом блокчейну L2 на каналах стану є Lightning Network, яка працює з блокчейном Bitcoin.
Один або кілька вкладених блокчейнів L2 (Nested Blockchains) працюють на основному блокчейні L1. Вкладені блокчейни обробляють всі транзакції, а основний з них визначає способи взаємодії та вирішує спірні ситуації. В результаті обробка транзакцій значно швидша та дешевша. Приклад вкладеного блокчейну L2 Plasma (OmiseGO).
Блокчейни, які використовують комбінацію каналів стану та вкладених блокчейнів, називаються сайдчейнами. Вони самостійно обробляють транзакції, блокуючи основний блокчейн, використовують власні алгоритми консенсусу та підключаються до основного блокчейну через кросчейн-мости. Ще однією особливістю сідеченів є книга обліку транзакцій. У разі порушення безпеки повертається початковий стан основного блокчейну. Приклади популярних сайдчейнів: WAX (EOS), Ronin (Etherium).
Найбільш перспективними блокчейнами L2 є Optimistic Rollups і ZK-Rollups. Вони самостійно обробляють транзакції за межами основного блокчейну, об'єднують їх у пули та переносять на основний блокчейн. При цьому можливість перевірити правильність роллупа з'являється тільки на рівні основного блокчейна.
«Оптимістичні» роллапи припускають, що всі транзакції правильні, не перевіряють кожну транзакцію на рівні L2 і не виконують криптографічних розрахунків. Тільки в тому випадку, якщо транзакція оскаржується на рівні основного блокчейна L1, весь «оптимістичний» ролап перевіряється ще раз.
ZK-роллапи обробляють і групують транзакції за межами основного блокчейну L1. В результаті в основний блокчейн повертається тільки одна складена транзакція. Таке рішення значно економить обчислювальні ресурси і прискорює роботу мережі. Основний блокчейн перевіряє правильність даних на основі принципу «нульового знання», нічого не знаючи про зміст вхідних транзакцій.
Технологія «оптимістичних» роллапів використовується в популярних L2 блокчейнах Optimism, Arbitrum, MetisDAO, Boba. Блокчейн Immutable X, а також розробки Polygon, Matter Labs, StarkWare – це L2 блокчейни з ZK-ролапами.
Кількість користувачів блокчейну зростає, тому актуальною стає проблема масштабованості. Блокчейни L0 і L2 мають прийнятну масштабованість, високу швидкість обробки транзакцій і низькі комісії за транзакції. Важливо розуміти, що масштабованість цих блокчейнів була покращена за допомогою метрик безпеки. Жоден проєкт не вирішив трилему блокчейну.
