Streszczenie
(takich jak Bitcoin, Binance Chain, Ethereum) oraz infrastrukturę tych sieci. Blockchain warstwy 1 może weryfikować i finalizować transakcje bez angażowania innych sieci. Poprawa skalowalności sieci warstwy 1 jest bardzo trudna, jak udowodnił Bitcoin. Aby rozwiązać ten problem, programiści stworzyli protokoły warstwy 2, które działają w oparciu o bezpieczeństwo i konsensus sieci warstwy 1. Sieć Lightning Network Bitcoina jest typowym przykładem protokołu warstwy 2. Lightning Network umożliwia użytkownikom przeprowadzanie bezpłatnych transakcji przed zapisaniem ich w głównym łańcuchu.
Wstęp
Terminy „Warstwa 1” i „Warstwa 2” mogą pomóc nam zrozumieć architekturę różnych łańcuchów bloków, projektów i narzędzi programistycznych. Jeśli kiedykolwiek zastanawiałeś się, jaki jest związek pomiędzy Polygon i Ethereum lub pomiędzy Polkadot i jego parachainami, zrozumienie różnych warstw blockchain może pomóc w rozwikłaniu tajemnicy.
Co to jest warstwa 1?
Sieć warstwy 1 to inna nazwa bazowego łańcucha bloków. Binance Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC) i Solana to protokoły warstwy 1. Nazywamy je warstwą 1, ponieważ są to główne sieci w ich ekosystemie. Natomiast rozwiązania poza łańcuchem i rozwiązania warstwy 2 są zbudowane na łańcuchu głównym.
Innymi słowy, protokół warstwy 1 jest w stanie przetwarzać i realizować transakcje na własnym łańcuchu bloków, jednocześnie korzystając z własnego tokena natywnego w celu uiszczenia opłat transakcyjnych.
Rozszerzenie warstwy 1
Sieci warstwy 1 zazwyczaj mają trudności ze zwiększaniem swojej przepustowości. W obliczu rosnącego zapotrzebowania na transakcje Bitcoin i inne duże łańcuchy bloków starają się szybciej przetwarzać transakcje. Mechanizm konsensusu typu „proof-of-work” (PoW) używany przez Bitcoin wymaga dużej ilości zasobów obliczeniowych.
PoW uwzględnia zarówno decentralizację, jak i bezpieczeństwo, ale w szczytowych okresach transakcji prędkość sieci będzie nadal spadać, co skutkuje dłuższym czasem potwierdzania transakcji i wyższymi opłatami.
Twórcy Blockchain od lat pracują nad rozwiązaniami skalowalnymi, ale jeszcze nie osiągnęli porozumienia w sprawie optymalnej alternatywy. Opcje rozbudowy warstwy 1 obejmują:
1. Zwiększ rozmiar bloku, aby każdy blok mógł obsłużyć więcej transakcji.
2. Zmień mechanizm konsensusu. Nadchodząca wersja Ethereum 2.0 wykorzystuje to rozwiązanie.
3. Zaimplementuj sharding i podziel bazę danych.
Ulepszanie warstwy 1 wymaga dużego wysiłku. W wielu przypadkach nie wszyscy użytkownicy Internetu zgodzą się na takie zmiany. Może to doprowadzić do rozłamu w społeczności, a nawet hard forku. Podział Bitcoina na Bitcoin Cash w 2017 roku był wynikiem hard forku.
Oddzielny świadek (SegWit)
SegWit (Segregated Witness) firmy Bitcoin jest przykładem rozwiązania skalującego w warstwie 1. Segwit zwiększa przepustowość Bitcoina, zmieniając sposób organizacji danych blokowych (usuwając podpisy cyfrowe z danych transakcyjnych). Takie postępowanie zwalnia miejsce w bloku, dzięki czemu można przetworzyć więcej transakcji w jednym bloku bez narażania bezpieczeństwa sieci. Segwit jest realizowany za pomocą miękkiego widelca kompatybilnego wstecz. Oznacza to, że węzły Bitcoin, które nie zostały zaktualizowane w celu uwzględnienia Segregated Witness (SegWit), mogą nadal przetwarzać transakcje.
Co to jest sharding warstwy 1?
Sharding to popularne rozwiązanie skalujące w warstwie 1, którego można użyć w celu zwiększenia przepustowości transakcji. Jest to technologia partycjonowania bazy danych, którą można zastosować w rozproszonej księdze blockchain. Sieć wraz z znajdującymi się w niej węzłami jest podzielona na różne fragmenty, aby równomiernie rozłożyć obciążenie i zwiększyć szybkość transakcji. Każdy fragment obsługuje część aktywności całej sieci, tj. każdy fragment ma swoje własne transakcje, własne węzły i własne niezależne bloki.
Po podzieleniu na fragmenty nie ma potrzeby przechowywania pełnej kopii łańcucha bloków w każdym węźle. Każdy węzeł zapisze ukończoną pracę do głównego łańcucha, udostępniając lokalne dane w czasie rzeczywistym, w tym saldo adresów i inne kluczowe parametry.
Porównanie warstwy 1 i warstwy 2
W warstwie 1 występują pewne wąskie gardła, których nie można pokonać. Ze względu na ograniczenia techniczne wdrożenie niektórych zmian w głównej sieci blockchain jest trudne lub prawie niemożliwe. Na przykład Ethereum jest w trakcie przechodzenia na system dowodu stawki (PoS), ale cały proces trwał kilka lat.
Sama warstwa 1 nie jest odpowiednia w niektórych przypadkach użycia ze względu na problemy ze skalowalnością. Proces transakcji w sieci Bitcoin trwa tak długo, że praktycznie niemożliwe jest uruchomienie w sieci jakiejkolwiek gry blockchain. Jednak twórcy gier mogą nadal chcieć korzystać z zabezpieczeń i zdecentralizowanych właściwości warstwy 1. Najlepszym sposobem jest wówczas zbudowanie w tej sieci rozwiązania warstwy 2.
Sieć błyskawic
Rozwiązania warstwy 2 są zbudowane na warstwie 1 i polegają na warstwie 1 przy realizacji transakcji. Sieć Lightning jest znanym przykładem. W okresach szczytowego ruchu realizacja transakcji w sieci Bitcoin może zająć kilka godzin. Sieć Lightning pozwala użytkownikom używać Bitcoin do szybkich płatności w ramach głównego łańcucha, a następnie przesyłać saldo do głównego łańcucha później. Oszczędza to czas i zasoby, łącząc transakcje wszystkich osób w jeden końcowy rekord.
Przykład łańcucha bloków warstwy 1
Widzieliśmy już, czym jest warstwa 1, teraz spójrzmy na kilka przykładów. Istnieje wiele typów łańcuchów bloków warstwy 1. Wiele łańcuchów bloków obsługuje unikalne przypadki użycia. Nie wszystkie łańcuchy bloków są jak Bitcoin lub Ethereum. Aby rozwiązać trójkątny problem blockchain i osiągnąć dobrą równowagę pomiędzy bezpieczeństwem, decentralizacją i skalowalnością, każda sieć ma swój własny zestaw rozwiązań.
Elronda
Elrond to sieć warstwy 1 utworzona w 2018 roku. Sieć wykorzystuje technologię shardingu w celu poprawy wydajności i skalowalności. Blockchain Elrond może obsłużyć ponad 100 000 transakcji na sekundę. Protokół konsensusu Security Proof of Stake (SPoS) i adaptacyjne dzielenie stanu to jego dwie unikalne cechy.
Adaptacyjne dzielenie stanu odnosi się do dzielenia lub łączenia fragmentów w miarę zwiększania się lub zmniejszania liczby użytkowników sieci. Cała architektura sieci, łącznie z jej stanem i transakcjami, będzie fragmentaryczna. Walidatory zostaną również przypisane do różnych fragmentów, aby zmniejszyć ryzyko złośliwego przejęcia fragmentów.
Natywny token Elronda EGLD służy do rozliczania opłat transakcyjnych, wdrażania DApps i nagradzania użytkowników, którzy uczestniczą w mechanizmie weryfikacji sieci. Jednocześnie sieć Elrond uzyskała certyfikat ujemnej emisji dwutlenku węgla, a ilość dwutlenku węgla, którą kompensuje, przewyższa emisję mechanizmu PoS.
Harmonia
Harmony to sieć warstwy 1 korzystająca z efektywnego dowodu stawki (EPoS) i technologii shardingu. W głównej sieci blockchain znajdują się cztery fragmenty, a nowe bloki są tworzone i weryfikowane jednocześnie. Każdy fragment działa z własną prędkością i ma różną wysokość bloków.
Obecnie Harmony wdraża strategię „finansów międzyłańcuchowych”, aby przyciągnąć programistów i użytkowników. Niezaufany most międzyłańcuchowy łączący Ethereum i Bitcoin pozwala użytkownikom wymieniać tokeny bez ryzyka przechowywania typowego dla mostów, odgrywając ważną rolę w strategii Harmony. Harmony opiera się na zdecentralizowanych organizacjach autonomicznych (DAO) i dowodach wiedzy zerowej, aby osiągnąć swoją podstawową wizję skalowania Web3.
Multi-chain i cross-chain wydają się być przyszłym kierunkiem rozwoju DeFi (finanse zdecentralizowane), co czyni usługę pomostową Harmony bardziej atrakcyjną dla użytkowników. Niezamienna infrastruktura tokenów, narzędzia DAO i mostowanie między protokołami to obszary zainteresowania Harmony.
Jego natywny token ONE służy do uiszczania opłat za transakcje sieciowe. Użytkownicy mogą również zadeklarować udział w mechanizmie konsensusu i zarządzaniu Harmony. Walidatorzy, którzy pomyślnie wezmą udział, otrzymają nagrody blokowe i opłaty transakcyjne.
Czoło
Celo to sieć warstwy 1 powstała w wyniku forku Go Ethereum w 2017 roku. Po forku sieć przeszła kilka poważnych zmian, m.in. zaimplementowano PoS i umożliwiono unikalny system adresowania. Ekosystem Celo Web3 obejmuje zdecentralizowane finanse, niezmienne tokeny i rozwiązania płatnicze. Sieć potwierdziła ponad 100 milionów transakcji. W Celo każdy może użyć numeru telefonu lub adresu e-mail jako klucza publicznego. Do uruchomienia blockchainu nie jest wymagany żaden specjalny sprzęt, a standardowe komputery poradzą sobie z tym z łatwością.
Główny token Celo, CELO, to standardowy token użytkowy używany do celów bezpieczeństwa, transakcji i nagród. Sieć wykorzystuje również cUSD, cEUR i cREAL jako monety stabilne. Tokeny te są generowane przez użytkowników i mają stabilny kołek podobny do tokena DAI MakerDAO. Dodatkowo transakcje dokonane przy użyciu stablecoina Celo można opłacić dowolnym innym aktywem Celo.
Zmienność i trudność wejścia na rynek kryptowalut odstraszy wiele osób, a celem korzystania przez Celo z systemów adresowych i monet stabilnych jest poprawa wygody, a tym samym promowanie kryptowaluty.
Łańcuch THOR
THORChain to międzyłańcuchowa zdecentralizowana platforma handlowa (DEX) niewymagająca uprawnień. Ta sieć warstwy 1 jest zbudowana przy użyciu pakietu Cosmos SDK i weryfikuje transakcje za pośrednictwem mechanizmu konsensusu Tendermint. Głównym celem THORChain jest osiągnięcie zdecentralizowanej płynności międzyłańcuchowej, eliminując proces ustalania lub pakowania aktywów, tak aby inwestorzy międzyłańcuchowi nie musieli ponosić dodatkowego ryzyka, jakie niesie ze sobą jedno i drugie.
Podczas działania THORChain pełni rolę administratora skarbca, tworząc zdecentralizowaną płynność i usuwając scentralizowanych pośredników, nadzorując dostęp i wypłaty. RUNE jest natywnym tokenem THORChain i służy do płacenia opłat transakcyjnych, uczestniczenia w zarządzaniu, weryfikacji transakcji i ochrony bezpieczeństwa sieci.
Model Automated Market Maker (AMM) firmy THORChain wykorzystuje RUNE jako walutę bazową, a użytkownicy mogą używać RUNE do wymiany na inne obsługiwane aktywa. W pewnym stopniu działanie projektu przypomina cross-chain Uniswap RUNE pełni funkcję aktywa rozliczeniowego i bezpiecznego aktywa puli płynności w projekcie.
Kawa
Kava to blockchain warstwy 1, który łączy w sobie szybkość i interoperacyjność Cosmos ze wsparciem programistów Ethereum. Sieć Kava wykorzystuje architekturę „wspólnego łańcucha”, która charakteryzuje się zapewnianiem różnych łańcuchów dla środowisk programistycznych EVM i Cosmos SDK. Dzięki obsłudze IBC we wspólnym łańcuchu Cosmos zdecentralizowane aplikacje wdrażane przez programistów mogą bezproblemowo działać pomiędzy ekosystemami Cosmos i Ethereum.
Kava wykorzystuje mechanizm konsensusu Tendermint PoS, aby zapewnić silną skalowalność dla aplikacji we wspólnym łańcuchu EVM. Sieć Kava jest finansowana przez KavaDAO, a publiczny mechanizm motywacyjny dla programistów działający w sieci nagradza 100 najlepszych projektów w każdym wspólnym łańcuchu na podstawie wykorzystania projektu.
Kava obsługuje dwa tokeny, a mianowicie oryginalny token użytkowy i token zarządzający KAVA oraz stablecoin USDX powiązany z dolarem amerykańskim. KAVA służy do płacenia opłat transakcyjnych, a walidatorzy mogą stawiać tokeny w celu wygenerowania konsensusu sieciowego. Użytkownicy mogą powierzyć swoje zastawione tokeny KAVA walidatorom i zarobić część wydanych tokenów KAVA. Zainteresowane strony i walidatorzy mogą również głosować nad propozycjami zarządzania i określać parametry sieci.
IoTeX
Założona w 2017 roku IoTeX jest siecią warstwy 1 skupioną na integracji blockchain i Internetu rzeczy. Użytkownicy IoTeX mogą kontrolować dane generowane przez urządzenie i pozwolić maszynie zapewniać obsługę DApps, zasobów i usług. Dane osobowe użytkowników mają pewną wartość, a zarządzanie informacjami za pomocą blockchain może zapewnić bezpieczeństwo informacji.
IoTeX łączy oprogramowanie i sprzęt, aby zapewnić nowe rozwiązanie do kontrolowania prywatności i danych bez poświęcania komfortu użytkownika. Użytkownicy mogą gromadzić zasoby cyfrowe, korzystając z danych ze świata rzeczywistego, korzystając z systemu o nazwie MachineFi.
IoTeX wypuścił na rynek dwa godne uwagi produkty sprzętowe, a mianowicie Ucam i Pebble Tracker. Ucam to zaawansowana kamera do monitoringu domu, która zapewnia użytkownikom wgląd w dom z dowolnego miejsca i pełną prywatność danych. Pebble Tracker to inteligentny globalny system pozycjonowania, który obsługuje 4G i ma funkcje śledzenia. Może śledzić nie tylko dane GPS, ale także dane środowiskowe w czasie rzeczywistym, w tym temperaturę, wilgotność i jakość powietrza.
Jeśli chodzi o architekturę blockchain, istnieje wiele protokołów warstwy 2 bazujących na niej w oparciu o IoTeX. Blockchain zapewni narzędzia do tworzenia niestandardowych sieci przy użyciu IoTeX w celu ostatecznego potwierdzenia. Łańcuchy te mogą również wchodzić w interakcje i udostępniać informacje za pośrednictwem IoTeX. Programiści mogą z łatwością tworzyć nowe podłańcuchy, aby sprostać specyficznym potrzebom własnych urządzeń IoT. Token IoTeX IOTX służy do płacenia opłat transakcyjnych, stakowania, zarządzania i sprawdzania poprawności sieci.
Podsumować
W dzisiejszym ekosystemie blockchain istnieje wiele sieci warstwy 1 i protokołów warstwy 2. Chociaż łatwo się pogubić, gdy opanujesz podstawowe pojęcia, możesz łatwo zrozumieć ogólną architekturę. Pracując nad nowymi projektami blockchain, szczególnie tymi skupiającymi się na interoperacyjności sieci i rozwiązaniach międzyłańcuchowych, przydatne jest opanowanie podstawowych koncepcji.