Tas Dienes, Nhóm công tác về mạng chính của EEA
Tháng 12 năm 2020
Nếu bạn đang theo dõi buzz trong hệ sinh thái Ethereum gần đây, bạn có thể đã nghe nói về phí giao dịch cao và khả năng xử lý hạn chế của Mainnet. Bạn cũng có thể đã nghe nói về Lớp 2. Lớp 2 là một tập hợp các công nghệ hoặc hệ thống chạy trên Ethereum (Lớp 1), kế thừa các thuộc tính bảo mật từ Lớp 1 và cung cấp khả năng xử lý giao dịch lớn hơn (thông lượng), phí giao dịch thấp hơn ( chi phí vận hành) và xác nhận giao dịch nhanh hơn so với Lớp 1. Các giải pháp mở rộng lớp 2 được bảo mật bởi Lớp 1, nhưng chúng cho phép các ứng dụng blockchain xử lý nhiều người dùng hoặc hành động hoặc dữ liệu hơn Lớp 1 có thể đáp ứng.
Lớp 2 là một lĩnh vực rộng lớn trong đó nhiều nhóm đang nghiên cứu và xây dựng các giải pháp mở rộng quy mô khác nhau, đôi khi mang tính cạnh tranh và đôi khi bổ sung cho nhau. Các danh mục chính của giải pháp L2 là:kênh trạng thái, chuỗi bên 1 , plasma, tổng hợp lạc quan, zk-rollups và validium. Ngoài ra còn có một số giải pháp lai có các thuộc tính của nhiều loại. Mỗi thứ đều có điểm mạnh, điểm yếu và sự cân bằng riêng. Đi sâu vào cách thức hoạt động của từng loại công nghệ L2 và các sắc thái của sự cân bằng của nó nằm ngoài phạm vi của bài viết này, nhưng nhiều người khác đã viết về chúng. 4,5,6,7
Hầu hết các giải pháp L2 đều tập trung xung quanh một máy chủ hoặc cụm máy chủ, mỗi máy chủ có thể được gọi là nút, trình xác thực, nhà điều hành, trình sắp xếp, trình tạo khối hoặc thuật ngữ tương tự. Tùy thuộc vào việc triển khai, các nút L2 này có thể được điều hành bởi các doanh nghiệp hoặc thực thể sử dụng chúng, hoặc bởi nhà điều hành bên thứ 3, hoặc bởi một nhóm lớn các cá nhân (tương tự như Mainnet). Nói chung, các giao dịch được gửi đến các nút L2 này thay vì được gửi trực tiếp đến L1; thể hiện L2 sau đó sẽ phân lô chúng thành từng nhóm trước khi neo chúng vào L1, sau đó chúng được bảo đảm bởi L1 và không thể thay đổi được. Chi tiết về cách thực hiện điều này khác nhau đáng kể giữa các công nghệ và cách triển khai L2 khác nhau.
Nhiều doanh nghiệp đã và đang xây dựng các ứng dụng trên hoặc thử nghiệm với các blockchain riêng tư, bao gồm cả triển khai Ethereum Doanh nghiệp tư nhân, mặc dù thực tế là bản chất mở và phi tập trung của Ethereum Mainnet mang lại một số lợi thế nhất định như bảo mật mạnh hơn / tính bất biến, tính minh bạch, chi phí vận hành thấp hơn, 3 và khả năng tương tác với tất cả các ứng dụng khác cũng có trên Mainnet (hiệu ứng mạng). Chia sẻ một hệ quy chiếu chung sẽ tránh được việc tạo ra nhiều silo riêng biệt không cần thiết, không thể giao tiếp và chia sẻ hoặc đồng bộ hóa thông tin với nhau.
Những lợi ích này cũng có sẵn trên L2, nếu muốn (tính minh bạch là tùy chọn). Các giao dịch trên L2 là không mong muốn và được bảo mật bởi L1, vẫn hoạt động như một hệ quy chiếu chung và đảm bảo trật tự giao dịch và quản lý nhà nước nhất quán trên toàn cầu. Các ứng dụng có thể tương tác dễ dàng trong một phiên bản L2 và có thể giao dịch giữa các L2 thông qua nhắn tin xuyên chuỗi.
Có rất nhiều lý do tại sao các nhà phát triển doanh nghiệp và kiến trúc sư đã chọn xây dựng trên các chuỗi tư nhân thay vì các chuỗi công cộng. Vào cuối năm 2019, John Wolpert của ConsenSys đã viết một danh sách các vấn đề với ý tưởng sử dụng Ethereum Mainnet trong kinh doanh. 2 Ở đây, chúng tôi sẽ xem xét phiên bản mở rộng của danh sách các vấn đề hoặc phản đối xây dựng trên Mainnet và xem xét cách các giải pháp mở rộng quy mô Lớp 2 có thể thay đổi trò chơi cho một số ứng dụng.
Ở cấp độ cao:kênh trạng thái, plasma, validium, chuỗi bên và một số giải pháp kết hợp nhất định. Ở cấp độ thấp hơn:zk-rollups và tổng hợp lạc quan. Vấn đề về tốc độ và độ trễ:Hệ thống CRM và ERP của chúng tôi không cần loại tốc độ Giao dịch trên giây của thẻ Visa hoặc Mastercard (và thậm chí họ nhận được các tỷ lệ TPS đó thông qua song song… có thể 't lừa tôi). Nhưng thời gian chờ đợi quá lâu cho sự đồng thuận + khứ hồi khiến những thứ tôi có thể làm với Mainnet trở thành trải nghiệm người dùng tồi. Một số giải pháp L2 có thể cung cấp xác nhận giao dịch "tức thì" với đảm bảo kinh tế rằng giao dịch của bạn sẽ được đưa vào khối L2 tiếp theo.
Sidechains cũng có thể cung cấp thời gian khối ngắn hơn và thời gian cuối cùng nhanh hơn trong sidechain (mặc dù các giao dịch không được neo vào L1).
Việc hoàn thiện các giao dịch L2 trên L1, để nhận được đầy đủ lợi ích của bảo mật L1, vẫn phụ thuộc vào thời gian khối L1. Việc bạn cần đợi xác nhận L1, xác nhận L1 hay chỉ xác nhận L2 sẽ phụ thuộc vào các chi tiết cụ thể của ứng dụng của bạn. Nếu điều đó thay đổi với Eth2.0, tôi không hiểu điều đó… một cái gì đó về sự kết thúc nhanh kỳ diệu một cái gì đó. Tôi không biết. Những gì tôi biết là tất cả các hệ thống của tôi là những hệ thống mà thay đổi đối với dữ liệu là cuối cùng ngay sau khi nó được viết. 2 có thể làm cho điều này phức tạp hơn một chút, vì các giao dịch có thể cần được hoàn tất trên cả L2 và L1. Ở mức tối thiểu, mức độ phức tạp tương tự như L1.
Tuy nhiên, Ethereum 2.0 giới thiệu tính cuối cùng thông qua thuật toán đồng thuận mới của nó, Casper FFG. Sau khi di chuyển sang Eth2, cả giao dịch L1 và L2 có thể được coi là hoàn thành sau một khoảng thời gian. Là một doanh nghiệp thực hiện các hoạt động quan trọng dựa trên thời gian hoạt động có thể dự đoán được, tôi cần phải yên tâm rằng sự kiện “cryptokitty” là không thể xảy ra. Tôi cần biết rằng, mặc dù Mainnet là một tiện ích công cộng, nhưng có sự đảm bảo hợp lý bằng một số phương tiện rằng việc đọc, ghi và tính toán mà tôi cần để thực hiện công việc kinh doanh trên Mainnet sẽ không bị thu thập thông tin bởi các hoạt động của những người khác. Mức độ mà “những người hàng xóm ồn ào” có thể làm gián đoạn hoạt động của bạn do tiêu thụ phần lớn công suất L1 phụ thuộc vào loại công nghệ L2 và cách nó được triển khai. Một số công nghệ như plasma và validium ghi rất ít dữ liệu vào L1. Do đó, nhà khai thác L2 có thể trả giá khí đốt cao hơn nếu cần để đảm bảo rằng các giao dịch của họ được xử lý trên L1 một cách kịp thời. Những giải pháp này có khả năng chống lại “những người hàng xóm ồn ào”.
Sidechains cũng tương đối miễn nhiễm với vấn đề này vì chúng không phụ thuộc vào chuỗi L1. Nhưng việc chuyển mã thông báo hoặc dữ liệu đến / từ chuỗi L1 vẫn phải tuân theo khả năng của L1.
Các giải pháp L2 kiểu cuộn lên bị hạn chế bởi dung lượng khả dụng của L1 và có thể bị nghẽn nhiều hơn từ Mainnet. Chi phí khí L1 để neo các giao dịch L2 này trên L1 vẫn thấp hơn nhiều so với chi phí để thực hiện các giao dịch này trực tiếp trên L1, vì vậy nhà điều hành có thể trả phí giao dịch cao hơn để đảm bảo xử lý kịp thời. Các giải pháp này ít chống lại các hàng xóm ồn ào hơn các giải pháp đã đề cập trước đó, nhưng chống lại các ứng dụng chạy trực tiếp trên L1.
Nếu các ứng dụng doanh nghiệp đang chia sẻ một phiên bản L2 với các ứng dụng khác, tùy thuộc vào việc triển khai, nhà điều hành L2 có thể cung cấp một số lượng thông lượng đảm bảo hoặc một SLA đối với phiên bản L2 đó. Một ứng dụng hoặc công ty cũng có thể có phiên bản L2 của riêng nó. Mã hóa là không đủ. Mọi dữ liệu có thể được hủy ẩn danh và giải mã trong thời gian nhất định. Và bất kỳ ai có nút đầy đủ sẽ mãi mãi ghi lại các bit trên sổ cái. Vì vậy, tôi không thích đặt ngay cả dữ liệu đã mã hóa trên một chuỗi công khai. Một số công nghệ L2 nhất định (chẳng hạn như validium, chuỗi bên và Arbitrum SCSC) có thể giữ tất cả dữ liệu L2 trong phiên bản L2 và ngoài L1.
Nếu nhiều công ty đang ghi dữ liệu vào cùng một phiên bản L2 được chia sẻ, họ sẽ có thể xem dữ liệu của nhau (như một tập đoàn), nhưng nếu một công ty có phiên bản riêng thì dữ liệu có thể được giữ kín. dữ liệu tĩnh. Việc lưu trữ PII và dữ liệu khách hàng, thậm chí đã được mã hóa, trên các nền tảng ngang hàng là vi phạm chính sách của chúng tôi. Một số giải pháp L2 cho phép một công ty chạy phiên bản L2 riêng tư của họ để giữ tất cả dữ liệu L2 cho chính họ, trên các máy chủ do công ty đó kiểm soát.
Cuối cùng, cần phải đặt dữ liệu nhạy cảm trên một chuỗi khối, vì có những mẫu thiết kế tránh sử dụng các chuỗi khối làm cơ sở dữ liệu và tập trung vào việc tận dụng thế mạnh của chúng, đồng thời giữ cho dữ liệu nhạy cảm nằm ngoài chuỗi. tài khoản cho nơi dữ liệu PII được lưu trữ, ngay cả khi dữ liệu được mã hóa. Và tôi cần có thể xóa dữ liệu đó vĩnh viễn theo yêu cầu. Nếu dữ liệu thường trực trên bất kỳ số lượng nút nào không do tôi kiểm soát ở khắp mọi nơi… vâng. với mức độ bảo mật cần thiết. Hoặc một công ty có thể điều hành phiên bản L2 riêng của mình và có toàn quyền kiểm soát dữ liệu L2. Nếu tôi đưa dữ liệu lên Mainnet, tôi sẽ mất một bên chịu trách nhiệm chính. . Nếu tôi cần thực hiện hàng triệu giao dịch, thì điều đó sẽ rất tốn kém. Đây là một vấn đề khác mà L2 được thiết kế đặc biệt để giải quyết. Bởi vì việc neo giao dịch L2 trên L1 tiêu thụ ít khí hơn nhiều so với việc thực hiện các giao dịch trực tiếp trên L1, chi phí giao dịch L2 thấp hơn nhiều.
Mức tiết kiệm chính xác phụ thuộc vào công nghệ L2. Các L2 như các kênh trạng thái, hợp lệ plasma và sidechains là kinh tế nhất, trong khi các L2 lưu trữ dữ liệu giao dịch trên L1, như các bản sao lưu, tiết kiệm ít hơn (nhưng vẫn đáng kể). Giá tiền điện tử lên và xuống. Quá khó để dự đoán chi phí cho các giao dịch của tôi. Với một số triển khai L2 nhất định, có một nhà điều hành có thể tính giá cố định / đảm bảo cho mỗi giao dịch.
Các nhà khai thác Sidechain có thể đưa ra mức giá cố định cho các khoảng thời gian hoạt động chuỗi khác nhau (3 tháng, 6 tháng, 12 tháng). Các giao dịch trong chuỗi phần lớn sẽ không tốn xăng.
Ngay cả khi định giá dựa trên thị trường có thể thay đổi, L2 giúp giảm đáng kể chi phí cho mỗi giao dịch. Tùy thuộc vào loại L2, chi phí giao dịch L2 có thể thay đổi tuyến tính do giá khí đốt trên L1 thay đổi (tổng hợp) hoặc có thể tương đối tách rời vì ít dữ liệu được lưu trữ trên L1 (hợp lệ, plasma, v.v.). Với chi phí tổng thể thấp hơn, tác động của sự thay đổi có thể được giảm bớt. Làm cho kho bạc của công ty tôi cảm thấy thoải mái với việc mua, giữ và thanh toán bằng tiền điện tử là một cơn ác mộng. Nếu ví dụ L2 được điều hành bởi nhà điều hành bên thứ 3, nhà điều hành có thể chấp nhận thanh toán cho các giao dịch L2 bằng bất kỳ hình thức tiền tệ nào họ chọn, bao gồm cả fiat truyền thống.
Vấn đề này cũng có thể được giải quyết trên L1 bởi những người chuyển tiếp giao dịch (hay còn gọi là trạm xăng), những người có thể chấp nhận thanh toán bằng fiat hoặc mã thông báo và chuyển tiếp các giao dịch đến mạng L1. phản gián chiến lược hoặc công ty. gián điệp. Trong thời đại của AI, bất kỳ hoạt động theo dõi nào được thực hiện trên sổ cái công khai, vĩnh viễn đều có thể được sử dụng để tìm ra ai đang làm gì, ngay cả khi đó chỉ là những thay đổi nhỏ đối với Merkle. Arbitrum SCSC) có thể giữ các chi tiết giao dịch L2 có trong L2 và ngoài L1. Sau đó, L2 có thể hạn chế quyền truy cập vào các thực thể được ủy quyền. Nếu một công ty điều hành phiên bản L2 riêng tư của mình thì thông tin chi tiết về các giao dịch của họ có thể được giữ kín (mặc dù có thể có một số trường hợp sử dụng hạn chế đối với các L2 chỉ được sử dụng bởi một thực thể).
Cũng có thể sử dụng cách tiếp cận như Đường cơ sở, trong đó các giao dịch giữa các thực thể được thực hiện một cách riêng tư và chỉ các bằng chứng ZK về tính đúng đắn (được thu thập theo lô) mới được gửi đến L1 hoặc L2.
Một công nghệ mới nổi được gọi là zkzk-rollup (ví dụ:Aztec 2.0) cho phép các giao dịch bí mật trong L2 để những người khác trên cùng một phiên bản L2 không thể giải mã các giao dịch của bạn.
Ngoài ra, các giao thức bảo mật và lưu giữ dữ liệu cũng đang được phát triển dựa trên quản lý quyền truy cập, tạo khóa phân tán và môi trường thực thi đáng tin cậy để giữ dữ liệu ở chế độ riêng tư ngoại trừ khi ở bên trong TEE trong Lớp 2. Vấn đề mã bí mật:Bạn không thể chỉ ẩn dữ liệu bằng một thứ gì đó như ZK-SNARKS và nghĩ rằng mọi thứ đều ổn từ góc độ công ty. Nhiều thỏa thuận kinh doanh được thể hiện trong mã… logic kinh doanh. Nếu một máy có thể thực thi hợp đồng thông minh, nó có thể dịch ngược và xem xét logic và điều đó có thể làm rò rỉ thông tin nhạy cảm. Một số L2 không hỗ trợ hợp đồng thông minh và thực thi mã.
Nếu các giao dịch của bạn yêu cầu thực thi mã, bạn có thể sử dụng cách tiếp cận như Đường cơ sở, trong đó các giao dịch giữa các thực thể được thực hiện một cách riêng tư và chỉ các bằng chứng ZK về tính đúng đắn mới được gửi đến L1 hoặc L2.
Một công nghệ mới nổi được gọi là zkzk-rollup (ví dụ:Aztec 2.0) cho phép các giao dịch bí mật trong L2 để những người khác trên cùng phiên bản L2 không thể giải mã các giao dịch của bạn. . Tôi không muốn liên quan đến điều đó và tôi sợ điều gì có thể xảy ra nếu các chính phủ đàn áp các blockchain công khai. Mặc dù có thể có những nỗ lực toàn cầu nhằm xóa bỏ hoặc giảm bớt việc sử dụng bởi các tác nhân tội phạm, nhưng điều đó không có khả năng ngăn cản sự phát triển của máy tính phi tập trung và mạng công cộng. Lợi thế của các giao thức được chia sẻ, tiền tệ kỹ thuật số / mã thông báo, thực thi hợp đồng tự động và không tin cậy, cùng với các lợi ích khác của Web3 là quá mạnh mẽ để ngăn chặn.
Chạy các ứng dụng của bạn trên L2 có thể cung cấp một mức độ tách biệt khỏi chuỗi khối L1 công khai. L2 có thể được vận hành giống như cơ sở hạ tầng CNTT kinh doanh truyền thống với tính bảo mật và trách nhiệm giải trình, đồng thời hoạt động như một bộ đệm giữa hoạt động kinh doanh của bạn và hoạt động không được kiểm soát, nhưng vẫn có L1 làm trọng tài, cộng với các lợi ích về tính bất biến, khả năng tương tác và hệ quy chiếu chung mà L1 cung cấp.
Các giải pháp mở rộng quy mô lớp 2 cho Ethereum Mainnet đã được phát triển trong vài năm qua và hiện đang sẵn sàng để đưa vào các ứng dụng thực tế. Việc xây dựng ứng dụng của bạn trên Lớp 2 sẽ giúp bạn đạt được thông lượng cao hơn nhiều so với việc chạy tất cả các hoạt động của bạn trực tiếp trên Lớp 1. Và nó sẽ giảm thiểu chi phí giao dịch. Lớp 2 cũng có thể giúp giải quyết các vấn đề liên quan đến quyền riêng tư, tính bảo mật của các giao dịch và quyền giám sát dữ liệu. Và nó có thể giúp các doanh nghiệp tránh phải xử lý các mã thông báo tiền điện tử và biến động giá khi thanh toán cho các giao dịch.
Có nhiều giải pháp L2, mỗi giải pháp đều có điểm mạnh, điểm yếu và sự cân bằng của riêng nó. Bạn nên suy nghĩ kỹ về các yêu cầu của ứng dụng của mình và nghiên cứu các tùy chọn có sẵn trước khi đưa ra lựa chọn.
Ví dụ về các giải pháp L2 đã sẵn sàng hoặc sẽ sớm được đưa vào sản xuất bao gồm:
Cảm ơn John Wolpert, Ken Fromm và Jack Leahy đã đóng góp ý kiến cho bài viết này.
