Layer 1 - уровень суверенных и фундаментальных блокчейнов
22.09.2022 • Просмотров:

Layer 1 — уровень суверенных и фундаментальных блокчейнов

By Decimal

Когда мы говорим о блокчейн, мы часто слышим термин «первый уровень». Этот термин может показаться сложным или двусмысленным, но его значение не может быть проще. Уровень 1 — это не более и не менее, чем суверенный блокчейн. Ethereum и Bitcoin — два наиболее известных примера.

Технологию блокчейн можно представить в виде пищевой пирамиды с несколькими слоями. Каждый слой зависит от предыдущих слоев, но не наоборот. Слой уровня 0 закладывает фундамент для всей пирамиды. Она включает в себя сетевые протоколы, Интернет и даже всех майнеров, валидаторов и узлов. Поэтому это не блокчейн как таковой, а лишь основа.

Таким образом, согласно Coinmarketrate.com, Layer 1 являются первыми сущностями, независимыми от любого другого блокчейна. Действительно, второй уровень, такой как Arbitrum или StarkNet, для своего функционирования зависит от своего родительского блокчейна, в данном случае Ethereum. Это не относится к Ethereum или Bitcoin, которые являются уровнем 1.

Характеристики блокчейна первого уровня

При разработке блокчейна необходимо сделать архитектурный и концептуальный выбор. Создание распределенной сети увеличивает расхождение между решениями, идущими разными путями, в десятки раз. Наиболее важной из них является трилемма блокчейна.

Рисунок 1: Представление трилеммы блокчейна

Как показано на диаграмме выше, в развитии блокчейна есть три оси: масштабируемость, безопасность и децентрализация. Известность этой трилеммы связана с невозможностью найти ее решение. Это немного похоже на присвоение очков персонажу в игре. Образно говоря, у разработчиков есть 20 очков, которые они должны распределить в соответствии с тем, какое применение они предполагают для своего блокчейна. Часто предпочтение отдается безопасности.

Блокчейны первого уровня отвечают за расчеты по всем транзакциям в сети. Это относится не только к тем сообщениям, которые отправляются на его собственном слое, но и к сообщениям всех оверлеев. Таким образом, первый уровень должен обрабатывать и завершать все транзакции в пирамиде.

Именно по этой причине подавляющее большинство блокчейнов первого уровня, особенно наиболее используемых, решили сосредоточиться на аспекте безопасности. Действительно, такая безопасность полностью необходима, учитывая потенциальную стоимость, поставленную на карту. Однако мнения о важности двух других полюсов расходятся.

Действительно, масштабируемость блокчейна может быть улучшена с помощью оверлея, который работает только в том случае, если родительская сеть достаточно безопасна. Таким образом, такие блокчейны, как Bitcoin или Ethereum, используют решения уровня 2 или 3 для преодоления низкой масштабируемости — менее 15 транзакций в секунду.

С другой стороны, децентрализация — это очень спорный вопрос. Действительно, некоторые люди не понимают идею относительно централизованного блокчейна, в то время как другие не видят в нем никаких недостатков. Такие блокчейны, как Ripple или Solana, сделали шаг вперед и теперь предлагают такое решение.

Однако видно, что для этих уровней L1, безопасность является ключевым вопросом, которым никогда не пренебрегают жизнеспособные и используемые блокчейны. Блокчейны, которые не сделали такого выбора, такие как VeChain или Nano, используются очень мало, или только компаниями, или другими учреждениями.

Архитектура L1

Все блокчейны первого уровня имеют более или менее одинаковую внутреннюю архитектуру. Существует несколько уровней, содержащих экземпляры и сущности, которые позволяют блокчейну функционировать должным образом. Как и в пирамиде блокчейна, каждый из этих слоев зависит от предыдущего из-за разработки инструментов или предоставления данных.

Рисунок 2: Различные уровни в блокчейне первого уровня

  • Инфраструктурный уровень

Этот слой содержит все, что основано на блокчейнах уровня 0. Виртуальные машины (такие как Ethereum Virtual Machine), контейнеры (более простые и менее громоздкие виртуальные машины), и различные средства связи составляют этот первый уровень первого уровня.

  • Уровень данных

Когда вы просматриваете блокчейн-браузеры Etherscan или Blockchair, у вас есть доступ ко всем блокам, а значит, ко всем смарт-контрактам, транзакциям и адресам в сети. Проще говоря, уровень данных — это место, где хранится вся информация, связанная с блокчейном. Именно в этом слое постоянно обрабатывается история блоков (и их пакет характеристик).

  • Сетевой уровень

Сетевой уровень, или уровень peer-to-peer (P2P), очень прост. Он содержит инструменты, которые позволяют узлам общаться друг с другом. Таким образом, каждый из этих узлов может знать, какие блоки были обработаны, в каком порядке и с какой информацией. Именно этот уровень обеспечивает соблюдение текущего состояния блокчейна всеми узлами по всему миру.

  • Уровень консенсуса

Это, безусловно, самый известный уровень, поскольку он часто участвует в жарких дебатах о масштабируемости и децентрализации. Как следует из названия, он содержит методы консенсуса. Наиболее известны два из них:

  • Proof of Work (PoW), используемый, в частности, в Bitcoin, и раньше в Ethereum (до The Merge). Медленная и дорогая, она требует сложных вычислений (майнинг), что дает ей значительное преимущество в плане децентрализации и безопасности;
  • Proof of stake (PoS), используемый в таких блокчейнах, как Avalanche или Polkadot, является более дешевой и масштабируемой альтернативой PoW, поскольку не требует майнинга. Валидаторы выбираются случайным образом, а вознаграждение зависит от суммы поставленных средств. Альтернативы, такие как делегированное доказательство доли, позволяют участвовать более мелким инвесторам.

Существует множество других методов консенсуса, таких как доказательство авторитета в частных блокчейнах, доказательство истории в Solana или доказательство доступа в Arweave. Однако они очень часто уникальны для соответствующих блокчейнов и поэтому используются очень немногими блокчейнами, в отличие от PoW и PoS.

  • Прикладной уровень

Этот слой содержит все смарт-контракты или децентрализованные приложения, которые взаимодействуют с блокчейном. Этот слой можно разделить на пользовательскую часть и часть исполнения, где выполняются смарт-контракты. Этот уровень очень похож на классические приложения с фронт-эндом и бэк-эндом, добавляя соединение с блокчейном.

Эволюция блокчейн первого уровня

За прошедшие годы, начиная с 2009 года, было создано множество блокчейнов первого уровня. Со временем технология, конечно же, совершенствовалась, что привело к появлению нескольких поколений блокчейн. На момент написания статьи их было 3. В ближайшие годы это число будет расти.

Рисунок 3: Хронология различных поколений блокчейна

  • Bitcoin — первое поколение блокчейн

Хотя в то время идея первого уровня еще не существовала, в соответствии с отсутствием других уровней, первое поколение этих блокчейнов родилось в 2009 году с сетью Bitcoin (BTC).

Она очень проста и позволяет своим пользователям осуществлять одноранговые транзакции только между несколькими адресами. Первоначально это поколение выдвинуло уникальный идеал: революционизировать мировую валютную систему, которая затем подверглась критике после кризиса субстандартного кредитования 2008 года.

Используемый метод консенсуса, а именно PoW, является классическим и не очень эффективным с точки зрения масштабируемости, хотя и очень децентрализованным. Однако появление многих других вариантов использования приводит к появлению блокчейн второго поколения.

  • Второй поколение, или как повысить полезность блокчейн

Отправка 1 BTC другу — это хорошо, но что, если вы хотите отправить 1 BTC, если, и только если, я получу 19 000 $ в обмен? В блокчейне Биткойна это невозможно сделать, не задействовав доверительный контракт.

Именно здесь появляется второе поколение блокчейн. В них реализуются смарт-контракты, которые позволяют усложнять транзакции и увеличивать коммунальные услуги в десятки раз. Доступность этих смарт-контрактов через языки программирования позволяет разработчикам впервые создавать не только децентрализованные приложения (dApps), но и новые криптовалюты.

В этом поколении появилось множество блокчейнов, таких, как Neo (NEO) или Icon (ICX). С появлением этих новых блокчейнов также происходит демократизация методов консенсуса с доказательством доли, как делегированных, так и нет (DPoS и PoS).

Однако великим чемпионом этого периода, безусловно, является Ethereum (ETH). Хотя этот блокчейн все еще использует доказательство работы (PoW), ему удалось за очень короткое время привлечь большое количество пользователей, денежную стоимость и разработчиков с помощью языка программирования Solidity.

Настолько, что это привело к перегрузке блокчейна Ethereum и непомерным комиссиям. Таким образом, масштабируемость этих блокчейнов стала растущей проблемой, что подразумевает рождение третьего поколения блокчейнов.

  1. Решение проблем масштабируемости с помощью блокчейн третьего поколения

Появление блокчейнов третьего поколения может почти окончательно решить судьбу доказательства работы. Действительно, этот метод консенсуса, который многие считают слишком энергоемким и слишком медленным, уже не может удовлетворить потребности растущей пользовательской базы и все более регулярных транзакций.

 

Таким образом, методы DPoS и PoS стали стандартом с развитием Tendermint (сейчас Ignite), используемого многими блокчейнами, такими как Cosmos (ATOM), Decimal Chain (DEL) и BNB Chain (BNB), Subtrate, используемого, в частности, Polkadot (DOT), или Ouroboros в Cardano (ADA). Существуют и более экзотические методы, такие как доказательство истории Solana (SOL).

Эти блокчейны, хотя и менее децентрализованы, но гораздо более масштабируемы и технологически превосходят предыдущие поколения. Например, цепочка NBB от Binance смогла обогнать Ethereum по количеству ежедневных транзакций в феврале 2022 года благодаря низким комиссиям и значительно улучшенному пользовательскому опыту. Однако эта миграция носит лишь временный характер, о чем свидетельствует неизменное лидерство Ethereum по ликвидности, количеству пользователей и активности разработчиков.

Заключение

L1 — это не более, и не менее чем суверенные блокчейны. Другими словами, их функционирование не зависит от какой-либо другой сети (кроме фундаментального уровня, общего для всех блокчейнов). Будучи местом, где завершаются и обрабатываются все транзакции, эти блокчейны в целом благоприятствуют аспекту безопасности сети.

Проблема в том, что разработчики оказываются перед дилеммой: выбрать ли им децентрализованный или масштабируемый блокчейн? Поскольку масштабируемые блокчейны появились гораздо позже, им все еще не хватает массового принятия, особенно по сравнению с их прямыми конкурентами, такими как Ethereum. Однако последняя до сих пор не имеет надлежащего пользовательского опыта, о чем свидетельствуют непомерно высокие тарифы и недостаточная пропускная способность.

Таким образом, эти две категории блокчейн недостаточны для завтрашних пользователей. Именно здесь возникает идея многоуровневых блокчейнов. Оверлей, уровень 2, позволяет блокчейнам, которые широко используются, но не очень удобны для массового применения, таким как Ethereum, быть облегченными за счет разгрузки определенных транзакций на более быстрые сети, зависящие от безопасности родительского блокчейна.

Блокчейны поколения 3, которые быстро развиваются, но не получили широкого распространения, можно объединить, усложнив уровень 0. Этот уровень может интегрировать коммуникационные сервисы, такие как IBC, обеспечивая тем самым функциональную совместимость блокчейн, использующих его.

Однако следует отметить, что эти два решения не являются взаимоисключающими. Действительно, мосты, соединяющие Ethereum с другими блокчейнами, уже существуют и продолжают совершенствоваться.