Блокчейн Layer 1 та Layer 2 рішення для масштабування

Рівень поширення криптовалют і блокчейну зростає експоненційно, а кількість користувачів і транзакцій швидко збільшується. Винахідливість блокчейну очевидна, але масштабованість (здатність системи зростати у відповідь на зростаючі потреби) завжди залишається викликом. Високо децентралізовані та безпечні публічні мережі блокчейну часто важко зробити з високою пропускною здатністю.

Це зазвичай описується як трикутник блокчейну, тобто система, яка майже неможлива для одночасного досягнення високого рівня децентралізації, безпеки та масштабованості. Насправді, блокчейн має лише два з трьох факторів.

На щастя, тисячі ентузіастів і експертів працюють над пошуком рішень для масштабування. Деякі з них спрямовані на налаштування архітектури основного блокчейну(Layer 1), тоді як інші — на протоколи Layer 2, що працюють поверх базової мережі.

Вступ

Доступних блокчейнів і криптовалют настільки багато, що ви можете не знати, чи використовуєте ви Layer 1 чи Layer 2. Уникнення складності блокчейну має свої переваги, але важливо розуміти, з якою системою ви інвестуєте або користуєтеся. У цій статті ви дізнаєтеся про різницю між Layer 1 і Layer 2 блокчейнами та різними рішеннями для масштабування.

Що таке Layer 1 і Layer 2 у блокчейнах?

Layer 1 — це базовий рівень архітектури блокчейну. Це основна структура мережі блокчейну. Біткойн, Ethereum і BNB Chain — це приклади Layer 1 блокчейнів. Layer 2 — це мережі, побудовані поверх інших блокчейнів. Тому, якщо біткойн — це Layer 1, то Lightning Network, що працює поверх біткойна, є прикладом Layer 2.

Можливості масштабування мережі блокчейну поділяються на рішення Layer 1 і Layer 2. Рішення Layer 1 безпосередньо змінюють правила і механізми первинного блокчейну. Рішення Layer 2 використовують зовнішню паралельну мережу для сприяння транзакціям поза основною мережею.

Чому масштабованість блокчейну така важлива?

Уявіть собі нову швидкісну дорогу між великим містом і його швидко зростаючими передмістями. Зі збільшенням потоку транспорту по цій дорозі затори стають дуже поширеними, особливо в години пік, коли час у дорозі з А в Б значно зростає. Враховуючи обмежену пропускну здатність дорожньої інфраструктури і зростаючий попит, така ситуація цілком логічна.

Що ж можуть зробити відповідальні органи, щоб допомогти більшій кількості працівників швидше добиратися цим маршрутом? Один із варіантів — покращити саму швидкісну дорогу, додавши додаткові смуги з обох боків. Але це не завжди можливо через високі витрати і незручності для тих, хто користується цією дорогою. Інший варіант — проявити креативність і розглянути різні способи, не пов’язані з фундаментальними змінами інфраструктури, наприклад, побудувати додаткові об’їзні дороги або навіть легкорельковий транспорт уздовж цієї дороги.

У світі технологій блокчейну основною швидкісною дорогою є Layer 1 (основна мережа), а додаткові об’їзні дороги — рішення Layer 2 (додаткові мережі для підвищення загальної пропускної здатності).

Біткойн, Ethereum і Polkadot вважаються Layer 1 блокчейнами. Вони — базові мережі, що обробляють і реєструють транзакції у своїх екосистемах і мають власну криптовалюту — зазвичай для оплати комісій і більш широкого застосування. Polygon — приклад рішення для масштабування Layer 2 для Ethereum. Мережа Polygon регулярно подає контрольні точки до основної мережі Ethereum для оновлення стану.

Пропускна здатність — важливий елемент блокчейну. Це стандарт швидкості та ефективності, що показує, скільки транзакцій можна обробити і зафіксувати за певний час. З ростом кількості користувачів і одночасних транзакцій використання Layer 1 може бути повільним і дорогим. Це особливо актуально для блокчейнів, що використовують механізм доказу роботи (PoW), а не доказу ставки (PoS).

Проблеми Layer 1 сьогодні

Біткойн і Ethereum — це Layer 1 мережі з проблемами масштабування. Обидві використовують децентралізовану модель консенсусу для забезпечення безпеки мережі. Це означає, що всі транзакції перед підтвердженням мають пройти через кілька вузлів для верифікації. Так звані майнери змагаються у розв’язанні складних обчислювальних задач, а переможці отримують у нагороду власну криптовалюту мережі.

Інакше кажучи, усі транзакції перед підтвердженням потребують незалежної перевірки кількома вузлами. Це ефективний спосіб записати правильні та перевірені дані у блокчейн і зменшити ризик атак зловмисників. Однак, коли мережа стає популярною, пропускна здатність стає дедалі більшою проблемою. У години пікового навантаження користувачі стикаються з довшими часами підтвердження і вищими комісіями.

Як працюють рішення для масштабування Layer 1?

Для Layer 1 блокчейнів існує кілька варіантів підвищення пропускної здатності і загальної ємності мережі. Якщо мережа використовує PoW, перехід на PoS може бути одним із варіантів, що збільшує кількість транзакцій за секунду(TPS) і знижує комісії. Однак у криптоспільноті існують різні думки щодо переваг і довгострокових наслідків PoS.

Рішення для масштабування Layer 1 зазвичай впроваджуються командою розробників проекту. Залежно від рішення, спільнота може бути змушена зробити жорсткий або м’який форк мережі. Деякі незначні зміни є зворотно сумісними, наприклад, оновлення SegWit у Bitcoin.

Більші зміни, наприклад, збільшення розміру блоку Bitcoin до 8 МБ, вимагають жорсткого форку. Це створить дві версії блокчейну — оновлену і неоновлену. Ще одним способом підвищити пропускну здатність мережі є шарінг (шарінг). Це розділяє операції блокчейну на кілька менших частин, які можуть оброблятися одночасно, а не послідовно.

Як працюють рішення Layer 2?

Як вже згадувалося, рішення Layer 2 залежать від паралельних або незалежних від основної мережі додаткових мереж.

Зведення

Zero-knowledge rollups (найпоширеніший тип) об’єднують транзакції Layer 2 у позамережевий пакет і подають його до основної мережі як одну транзакцію. Ці системи використовують докази ефективності для перевірки цілісності транзакцій. Активи зберігаються на первинному ланцюгу через смарт-контракти, які підтверджують, що зведення працює належним чином. Це забезпечує безпеку первинної мережі і зменшує ресурси, необхідні для зведення.

Sidechains

Сайдчейни — це незалежні мережі блокчейну з власними валідаторами. Це означає, що смарт-контракти на основній мережі не перевіряють валідність сайдчейна. Тому потрібно довіряти роботі сайдчейна, оскільки він може контролювати активи на основній мережі.

State channels

Канали стану — це двонапрямне середовище для транзакцій між сторонами. Вони закривають частину основного блокчейну і з’єднують її з позамережею транзакцій. Це зазвичай здійснюється за допомогою заздалегідь узгоджених смарт-контрактів або мульти-підписів. Після цього сторони виконують транзакцію або групу транзакцій поза мережею і не відправляють їх одразу до основного розподіленого реєстру (блокчейну). Коли всі транзакції завершені, фінальний стан каналу транслюється у блокчейн для підтвердження. Це підвищує швидкість обробки транзакцій і збільшує загальну пропускну здатність мережі. Приклади таких рішень — Lightning Network для Bitcoin і Raiden для Ethereum.

Вкладені блокчейни

Це рішення базується на групі вторинних ланцюгів, що працюють поверх основного «батьківського» блокчейну. Вкладені блокчейни працюють згідно з правилами і параметрами батьківського ланцюга. Основний ланцюг не бере участі у виконанні транзакцій, його роль — вирішувати суперечки за потреби. Щоденна робота делегована «дочірнім» ланцюгам, які обробляють транзакції і повертають їх у основний ланцюг. Проект Plasma від OmiseGO — приклад Layer 2 рішення з вкладеними блокчейнами.

Обмеження рішень Layer 1 і Layer 2

Обидва підходи мають свої переваги і недоліки. Рішення Layer 1 можуть бути найефективнішими для масштабних протоколів, але для їх впровадження потрібно переконати валідаторів зробити жорсткий форк.

Валідатори можуть не захотіти цього, наприклад, при переході з PoW на PoS. Перехід до більш ефективної системи може призвести до втрати доходів майнерів і зменшити їх мотивацію підвищувати масштабованість.

Рішення Layer 2 пропонують швидший спосіб підвищити масштабованість. Однак залежно від обраного методу безпека первинної мережі може значно постраждати. Користувачі довіряють мережам Ethereum і Bitcoin через їхню стійкість і історію безпеки. Якщо відмовитися від деяких аспектів Layer 1, доведеться покладатися на команду і мережу Layer 2 для підвищення ефективності і безпеки.

Що буде після Layer 1 і Layer 2?

Ключове питання — чи потрібні нам взагалі рішення Layer 2, якщо Layer 1 стане більш масштабованим. Існують покращені мережі з хорошою масштабованістю, але довгий час потрібно для їх створення і впровадження. Найімовірніше, Layer 1 зосередиться на безпеці, а Layer 2 — на налаштуванні сервісів під конкретні сценарії.

У найближчому майбутньому великі мережі, такі як Ethereum, ймовірно, залишаться домінуючими через велику кількість користувачів і розробників. Їхня велика, децентралізована група валідаторів і надійна репутація створюють міцну основу для рішень Layer 2.

Підсумки

З моменту початку криптовалютних транзакцій зросла потреба у покращенні масштабованості, що призвело до двошарових підходів — покращень Layer 1 і рішень Layer 2. Якщо у вас є кілька криптовалютних продуктів, ви, ймовірно, вже працюєте з мережами Layer 1 і Layer 2. Тепер ви знаєте про їхні відмінності і різні способи розширення. **$BLAST **$LA **$LAYER **