Розуміння багаторівневої архітектури блокчейна: повний посібник від базового рівня до рівня розширень

Технологія блокчейн змінює спосіб здійснення цифрових транзакцій. Коли ми обговорюємо його основні компетенції, часто виникають дві концепції:Пояснення рівнів блокчейну Шар 1 і шар 2. Але що ж це за двоє? Як вони працюють разом? Що це означає для користувачів криптовалюти?

Чому варто розуміти багатошаровість блокчейну?

По-перше, потрібно визнати реальність: основні блокчейни, такі як Bitcoin і Ethereum, стикаються з незручною дилемою — не можуть досягти всіх трьох одночасно. Це відома «Трилема блокчейну».

Згідно з теорією засновника Ethereum Віталіка Бутеріна, будь-якому блокчейну важко знайти ідеальний баланс між такими трьома пунктами:

• Децентралізація: Мережа підтримується численними незалежними вузлами
• Безпека: Транзакції не можуть бути підроблені або скасовані
• Масштабованість: Мережа може обробляти велику кількість транзакцій

Щоб подолати це вузьке місце, розробники розробили багаторівневу архітектуру: створювали додаткові обчислювальні шари поза основним ланцюгом. Ось тут і з’являються Шари 1 і Рівень 2.

Рівень 1: Фундамент інфраструктури

Перший рівень — це сам блокчейн- Основні мережі, такі як Bitcoin, Ethereum, Cardano тощо, належать до цього рівня. Це повністю автономні системи зі своїми власними механізмами консенсусу, механізмами валідації та токенами.

Якими масштабуються Layer 1?

Шардинг Sharding розділяє всю блокчейн-мережу на кілька підмереж (шардів), кожна з яких обробляє транзакції незалежно. Уявіть, що операції банку розподіляються між кількома відділеннями, а не всі операції проходять через головний офіс. Це дозволяє опрацьовувати більше транзакцій паралельно.

Механізм консенсусу було оновлено Перехід з Proof-of-Work (PoW) на Proof-of-Stake (PoS) є критично важливим оновленням. PoW вимагає значних обчислювальних ресурсів для майнінгу та перевірки транзакцій, тоді як PoS дозволяє власникам безпосередньо валідувати транзакції, що робить його ефективнішим і споживає менше енергії. Оновлення Ethereum (The Merge) є прикладом цієї трансформації.

SegWit (Сегрегований свідок) У випадку біткоїна SegWit масштабується, розділяючи підписи транзакцій і дані транзакцій. Спочатку блок Bitcoin на 1 МБ міг містити близько 2000 транзакцій, але з SegWit він може обробляти близько 4000 транзакцій, що подвоює використання простору.

Переваги масштабування рівня 1

✓ Додатковий механізм ланцюжка чи мосту не потрібен
✓ Вищий рівень безпеки (всі транзакції завершуються на основному ланцюжку)
✓ Нижчі довгострокові комісії за транзакції
✓ Зберегти повну функцію децентралізації

Обмеження масштабування рівня 1

✗ Потрібен жорсткий або софтфорк і ускладнює досягнення консенсусу спільноти
✗ Тиск на зберігання та пропускну здатність окремих вузлів продовжує зростати
✗ Проблема затримки при транзакціях між шардами все ще є
✗ Дохід майнерів/валідаторів може знижуватися через недостатній імпульс

Рівень 2: Інновації на вершині основного ланцюга

Порівняно з трансформацією самого основного ланцюга, Layer 2 має інший підхід —Транзакції обробляються поза основним ланцюгом, але успадковують безпеку основного ланцюга。

Ця схема схожа на існування Alipay: замість трансформації системи центрального банку на ній будується ефективний платіжний посередник.

Основна форма Layer 2

Роллапи Це найпопулярніше рішення Layer 2 на даний момент. Rollup виконують тисячі транзакцій поза ланцюгом, а потім «стискають» результати і подають їх до основного ланцюга. Основний ланцюг потребує лише перевірки цих стиснених доказів, що суттєво знижує обчислювальну інтенсивність.

Існує два типи методів верифікації:

• Оптимістичні Роллапи(Оптимістичний збір): Припускаючи, що транзакція дійсна, якщо хтось її не оскаржує
• ZK Rollups(Збірка з нульовим розгаданням): Безпосередньо перевіряє валідність транзакцій за допомогою криптографічних доказів

Arbitrum і Optimism — найбільші проєкти Optimistic Rollups на Ethereum.

Державні канали Між двома користувачами відкривається «канал», і сотні транзакцій здійснюються поза ланцюгом, перш ніж кінцевий результат подається до основного ланцюга. Lightning Network у Bitcoin є яскравим прикладом цієї схеми.

Lightning Network вже здатна обробляти транзакції біткоїна на рівні мікроплатежів у реальному часі, при цьому комісія за транзакції знижується з кількох доларів до кількох центів.

Сайдчейни Сайдчейни — це незалежні блокчейни, паралельні основному ланцюгу, з’єднані з основним ланцюгом через двосторонній анкерний механізм, який часто називають «мостом». Сайдчейни мають власні механізми консенсусу та валідатори, тому вони менш децентралізовані, ніж Layer 2, але більш гнучкі.

Polygon — найуспішніший сайдчейн Ethereum. Він накопичив понад $1,3 мільярда у блокуванні у сфері DeFi, підтримуючи десятки основних протоколів, таких як Aave та Compound.

Зміни на рівні 2

✓ Швидкість транзакцій зросла у 100-1000 разів
✓ Знизьте комісію за транзакції більш ніж на 90%
✓ Не потрібно змінювати основний ланцюг, розгортайте негайно
✓ Користувацький досвід оцінює традиційні інтернет-додатки

Виклики, з якими стикається Layer 2

✗ Ліквідність розподілена між кількома мережами другого рівня
✗ Обмежена сумісність між додатками (складність переказу грошей між Layer 2)
✗ Користувачам потрібно керувати кількома адресами гаманця та приватними ключами
✗ Повернення з Layer 2 до основного ланцюга вимагає часу очікування (зазвичай кілька годин)

Шар 1 проти шару 2: Який обрати?

Це не питання «або/або», алеКомплементарні взаємозв’язки。

Впровадження Ethereum 2.0 не зробило рівень 2 застарілим, але лише посилив їхню важливість. Навіть якщо пропускна здатність основного ланцюга зросте до 100 000 транзакцій за секунду, Layer 2 все одно може забезпечити нижчі комісії та швидшу швидкість підтвердження.

Практичні сценарії застосування

Платежі та перекази Lightning Network інтегровано з такими додатками, як Strike, Nostr та іншими, знижуючи витрати на транскордонні грошові перекази з 10% до менш ніж 1%. OpenNode дозволяє ритейлерам отримувати платежі у біткоїнах напряму.

DeFi-торгівля Uniswap на Polygon може обмінювати токени за вартістю, близькою до нуля, тоді як та сама транзакція на основному ланцюгу Ethereum коштує $20-100. Це безпосередньо сприяло вибуховому розвитку екосистеми Polygon.

Ігри та NFT Polygon Studios зосереджена на міграції ігор на блокчейн. Завдяки надзвичайно низьким комісіям за транзакції внутрішньоігрова торгівля NFT стає життєздатною. Гравці часто можуть купувати та продавати ігрові активи, не турбуючись про комісії, які зменшують їхній дохід.

Мікротранзакції Сценарії, які раніше були неможливі через високі витрати, тепер можливі — наприклад, оплата за відтворення музики, чайові авторам контенту тощо.

Майбутні напрямки

Майбутнє масштабування блокчейну — це не перемога одного рішення;Багаторівнева співпраця：

• Розподілена верифікація: Кілька процесів другого рівня паралельно, і основний ланцюг регулярно фіксується та підтверджує остаточне підтвердження
• Міжланцюжкова сумісність: Різні Layer 2 можуть взаємодіяти безпосередньо, не повертаючись до основного ланцюга
• Гібридна архітектура: Розумний вибір обчислювальних рівнів на основі характеристик транзакцій (Рівень 2 для малих обсягів, Рівень 1 для великих обсягів)

Майбутній Proto-Danksharding у Ethereum 2.0 є реалізацією в цьому напрямку — він суттєво знизить вартість передачі даних Layer 2 у основний ланцюг, ще більше підвищуючи конкурентоспроможність Layer 2.

Резюме

Пояснення рівнів блокчейну У своїй основі це сучасна філософія дизайну, яка не прагне робити все на одному блокчейні, а натомість створює багаторівневу екосистему. Рівень 1 забезпечує безпечну інфраструктуру, а рівень 2 забезпечує ефективний торговий досвід. Ця багаторівнева архітектура стає стандартом для всіх високопродуктивних блокчейнів.

Для користувачів розуміння цього означає:

• Тривале зберігання великих активів на рівні 1 (наприклад, mainnet, Ethereum, Bitcoin)
• Використовувати рівень 2 (наприклад, Arbitrum, Polygon) для щоденних транзакцій і невеликих транзакцій
• Враховувати час і вартість при передачі між різними мережами

Блокчейн еволюціонує від «універсального публічного ланцюга» до «ієрархічної екосистеми». Опанування цієї теорії є необхідним для справжнього орієнтування в майбутньому управління криптоактивами.