Концепции Layer 2

Зачем это блокчейн-разработчику?

Ethereum не может обработать весь мировой трафик на L1. Решение: Layer 2 — протоколы, которые выполняют транзакции ВНЕ Ethereum, но наследуют его безопасность. Ключевой вопрос: как доказать L1, что L2 транзакции валидны?

Понимание классификации L2 критично для разработчика: выбор между Optimism, Arbitrum, zkSync, Polygon PoS — это не просто “где дешевле deployment”, а фундаментально разные модели безопасности и компромиссы.

L1 vs L2: определение

Что такое Layer 2?

Layer 2 (L2) — протокол, который:

1. Выполняет транзакции вне L1 (off-chain execution)
2. Публикует данные на L1 (data availability)
3. Наследует безопасность L1 (security inheritance)
4. Позволяет пользователям всегда выйти на L1 с активами (exit guarantee)

Ключевое отличие от сайдчейнов: если L2 shut down (sequencer выключился, operator исчез), пользователи ВСЕГДА могут вывести свои средства на L1. Для сайдчейнов это не гарантировано — у них собственные валидаторы и собственная безопасность.

Зачем L2?

Классификация решений масштабирования

Обзор категорий

State Channels (2015+):

• Двусторонние каналы для off-chain транзакций
• Пример: Raiden, Connext, Lightning Network (Bitcoin)
• Ограничение: только два участника, нужно быть онлайн

Plasma (2017):

• Child chains с Merkle root commitments на L1
• Пример: Polygon (исторически), OMG Network
• Ограничение: mass exit problem, нет general smart contracts

Rollups (2019+):

• Выполнение на L2, ВСЕ данные на L1
• Optimistic: Optimism, Arbitrum, Base (fraud proofs, 7-day finality)
• ZK: zkSync Era, StarkNet, Polygon zkEVM, Scroll (validity proofs, быстрая finality)

Validiums:

• Validity proofs, но данные OFF-CHAIN (DAC)
• Пример: Arbitrum Orbit (AnyTrust mode)
• Компромисс: дешевле, но trust assumption на DAC

Sidechains (НЕ L2):

• Собственные валидаторы, собственная безопасность
• Пример: Polygon PoS
• ВАЖНО: Polygon PoS — это сайдчейн, НЕ L2 rollup

Data Availability — ключевой различитель

Data availability (DA) — ЭТО то, что отличает rollup от сайдчейна. Где хранятся данные транзакций?

Сравнительная таблица

Критическое различие: Если Optimism shut down, вы можете восстановить все данные из Ethereum L1 и вывести средства. Если Polygon PoS shut down, ваши средства зависят от его собственных валидаторов.

EIP-4844 и blobs

До EIP-4844 (март 2024) rollups публиковали данные как calldata — дорого, но надежно. EIP-4844 ввел blob transactions:

Pectra upgrade (май 2025): удвоил target с 3 до 6 blobs per block, ещё снизив комиссии L2.

Почему 18 дней достаточно?

Challenge period для optimistic rollups = 7 дней. 18 дней хранения blobs означает, что все dispute данные доступны с запасом. После 18 дней данные pruned — но к этому моменту state уже финализирован.

L2 ландшафт (2025)

Текущая экосистема

• Base (~47% TVL) — L2 от Coinbase, построен на OP Stack. Стал крупнейшим L2 в 2024 году.
• Arbitrum One (~31% TVL) — первый major optimistic rollup. Nitro upgrade (2022), Stylus (WASM).
• Optimism (~10% TVL) — OP Stack framework. Superchain vision (interoperability между OP Stack chains).
• zkSync Era (~3% TVL) — ZK rollup от Matter Labs. Type 4 zkEVM, native account abstraction.
• StarkNet (~2% TVL) — ZK rollup от StarkWare. Cairo language, STARK proofs.

Trend: Optimistic rollups доминируют по TVL (>90%), но ZK rollups растут. Долгосрочно ZK rollups считаются “правильным” решением — cryptographic guarantees вместо economic guarantees.

Security Inheritance Model

Что значит “наследовать безопасность L1”?

Для rollup с данными на L1:

1. Data availability: Все данные транзакций L2 записаны на Ethereum. Если L2 operator исчезнет, любой может восстановить state.
2. State verification: L1 может проверить правильность state transitions (через fraud proofs или validity proofs).
3. Exit guarantee: Пользователь ВСЕГДА может вывести средства на L1, даже если L2 operator враждебный.

Формально: если Ethereum безопасен (honest majority validators), то L2 rollup безопасен, потому что:

• L2 данные на L1 (не могут быть изменены)
• L2 state можно верифицировать на L1 (fraud/validity proof)
• L2 exit выполняется на L1 (не зависит от L2 operator)

Для сайдчейна:

• Данные на собственной цепочке
• Безопасность зависит от собственных валидаторов
• Если 2/3+ валидаторов сайдчейна скомпрометированы — средства потеряны
• Ethereum не может помочь — это отдельная цепочка

Три уровня понимания

Уровень 1: Интуитивный (аналогия)

Rollup — как филиал банка:

• Филиал обрабатывает транзакции (execution)
• Каждый вечер отправляет полный отчет в головной офис (data on L1)
• Если филиал закроется — все данные есть в головном офисе
• Клиенты всегда могут обратиться в головной офис напрямую (exit to L1)

Sidechain — как отдельный банк:

• Свои сотрудники (validators), свои серверы (consensus)
• Есть “мост” для перевода денег между банками (bridge)
• Если банк обанкротится — головной офис не несет ответственности

Уровень 2: Алгоритмический (протокол)

// L2 Simplified Protocol

// === Off-chain (L2 Sequencer) ===
batch = []
for each tx in incoming_transactions:
  new_state = execute(current_state, tx)
  batch.append(tx)

// === On-chain (L1 Contract) ===
function submitBatch(batch_data, new_state_root, proof):
  // Verify batch data is available (calldata/blob)
  require(batch_data.length > 0)

  // Verify state transition
  if rollup_type == OPTIMISTIC:
    // Accept optimistically, start challenge period
    pending_roots[block.number] = new_state_root
    challenge_deadline = block.timestamp + 7 days
  elif rollup_type == ZK:
    // Verify validity proof immediately
    require(verify_proof(old_state_root, new_state_root, batch_data, proof))
    finalized_root = new_state_root

Уровень 3: Математический (формальный)

Security reduction: безопасность L2 сводится к безопасности L1.

Pr[L2 compromised] <= Pr[L1 compromised] + Pr[L2 bug]

Для rollup:
  Pr[L1 compromised] ≈ Pr[>1/3 Ethereum validators malicious]  (очень мало)
  Pr[L2 bug] = probability of smart contract vulnerability (зависит от аудита)

Для sidechain:
  Pr[sidechain compromised] = Pr[>2/3 sidechain validators malicious]
  (отдельная, часто меньшая, набор валидаторов)

Rollup: Security(L2) <=_p Security(L1) (polynomial reduction)

Sidechain: Security(sidechain) = Security(own_validators) (независимая)

Итоги

Что дальше: В SCALE-03 мы изучим state channels — первую попытку масштабировать Ethereum. Вы уже видели payment channels в Bitcoin (Lightning Network). State channels — обобщение этой идеи.