Ostrożnie! Dużo tekstu.
Pierwsza warstwa obejmuje główne sieci, takie jak Bitcoin, BNB i Ethereum, oraz leżącą u ich podstaw infrastrukturę. Blockchainy warstwy 1 są w stanie weryfikować i finalizować transakcje bez angażowania innej sieci. Rozwój blockchainu Bitcoin pokazał, że poprawa skalowalności sieci warstwy 1 jest dość trudna. Jako rozwiązanie programiści stworzyli protokoły warstwy 2, które opierają się na bezpieczeństwie i konsensusie sieci warstwy 1. Lightning Network to jeden z przykładów protokołu warstwy 2. Pozwala użytkownikom na swobodne dokonywanie transakcji bez zapisywania informacji na publicznym blockchainie.
Wstęp
Warstwa pierwsza i warstwa druga to terminy, które pomagają zrozumieć architekturę różnych łańcuchów bloków, projektów i narzędzi programistycznych. Aby zrozumieć powiązanie pomiędzy Polygonem a Ethereum lub Polkadot i jego parachainami, konieczne jest przestudiowanie różnych warstw blockchainu.
Jaki jest pierwszy poziom
Sieci warstwy 1 to główne łańcuchy bloków, do których należą BNB Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC) i Solana. Zalicza się je do kategorii pierwszego poziomu, ponieważ służą jako główne sieci w swoim ekosystemie. Oprócz nich istnieją również rozwiązania off-chain – blockchainy drugiego poziomu zbudowane na bazie głównych.
Innymi słowy, protokół warstwy 1 przetwarza i kończy transakcje na własnym blockchainie. Posiada również natywny token służący do uiszczania opłat transakcyjnych.
Skalowanie poziomu 1
Częstym problemem w sieciach warstwy 1 jest brak możliwości skalowania. Bitcoin i inne duże łańcuchy bloków mają trudności z przetwarzaniem transakcji w okresach dużego popytu. Dzieje się tak, ponieważ Bitcoin wykorzystuje mechanizm konsensusu Proof of Work (PoW), który wymaga znacznych zasobów obliczeniowych.
Chociaż Proof of Work zapewnia decentralizację i bezpieczeństwo, często spowalnia sieć, gdy wolumen transakcji staje się zbyt duży. W rezultacie prowadzi to do wydłużenia czasu potwierdzania transakcji i zwiększenia kosztów prowizji.
Twórcy Blockchain od wielu lat pracują nad sposobami zwiększenia skalowalności, ale nie doszli jeszcze do wspólnego rozwiązania. Możliwe rozwiązania skalowania pierwszego poziomu obejmują:
1. Zwiększanie rozmiaru bloku w celu przetworzenia większej liczby transakcji w każdym bloku.
2. Zmiany w mechanizmie konsensusu, podobnie jak w nadchodzącej aktualizacji Ethereum 2.0.
3. Zastosowanie shardingu - forma podziału bazy danych.
Wdrożenie ulepszeń pierwszego poziomu jest dość trudne, ponieważ nie wszyscy użytkownicy sieci się na nie zgodzą. Może to doprowadzić do podziału społeczności lub hard forku, jak miało to miejsce w przypadku Bitcoinów i Bitcoin Cash w 2017 roku.
SegWit
Jednym z przykładów rozwiązania skalowania sieci warstwy 1 jest aktualizacja protokołu SegWit. Udało mu się zwiększyć przepustowość Bitcoina, zmieniając sposób organizacji danych blokowych (eliminując podpisy cyfrowe przy wprowadzaniu transakcji). Aktualizacja zwolniła miejsce na transakcje w blokach bez wpływu na bezpieczeństwo sieci. SegWit został wdrożony poprzez kompatybilny wstecz soft fork. Oznacza to, że nawet węzły Bitcoin, które nie przeszły jeszcze aktualizacji, są w stanie przetwarzać transakcje.
Co to jest sharding poziomu 1?
Sharding to popularne rozwiązanie skalujące w warstwie 1, stosowane w celu zwiększenia przepustowości transakcji. Jest to forma partycjonowania bazy danych, którą można zastosować w rozproszonych księgach typu blockchain. Aby rozłożyć obciążenie i zwiększyć szybkość transakcji, sieć i jej węzły są podzielone na różne fragmenty. Każdy fragment zarządza podzbiorem aktywności sieciowej, to znaczy ma własne transakcje, węzły i oddzielne bloki.
Sharding eliminuje potrzebę przechowywania przez węzły pełnej kopii całego łańcucha bloków. Zamiast tego każdy węzeł raportuje głównemu łańcuchowi wykonaną pracę, udostępniając stan danych lokalnych, w tym saldo adresów i inne kluczowe wskaźniki.
Poziom pierwszy i drugi
Pierwszy poziom ma pewne ograniczenia technologiczne, które w głównym blockchainie są prawie niemożliwe do ominięcia. Na przykład Ethereum planuje aktualizację do Proof of Stake (PoS), ale opracowanie tego procesu zajęło lata.
Niektóre przypadki użycia po prostu nie są kompatybilne z pierwszą warstwą ze względu na problemy ze skalowalnością. Na przykład Bitcoin nie nadaje się do gier typu blockchain ze względu na długi czas transakcji. Jednak gra nadal może korzystać z bezpieczeństwa i decentralizacji pierwszego poziomu. Aby to zrobić, wystarczy zbudować rozwiązanie warstwy 2 na głównej sieci.
Sieć błyskawic
Rozwiązania drugiego poziomu opierają się na warstwie pierwszej i wykorzystują ją do realizacji transakcji. Jednym ze znanych przykładów jest sieć Lightning. W okresach dużego popytu przetwarzanie transakcji w sieci Bitcoin może zająć kilka godzin. Z kolei Lightning Network umożliwia użytkownikom dokonywanie szybkich płatności Bitcoinami poza główną siecią, przesyłając do niej jedynie saldo końcowe. Zasadniczo aktualizacja konsoliduje wszystkie transakcje w jeden końcowy rekord, oszczędzając czas i zasoby.
Przykłady blockchainów poziomu 1
Spójrzmy na kilka przykładów łańcuchów bloków warstwy 1. Występują w różnych odmianach, a wiele z nich ma unikalne zastosowania. Nie ograniczają się one do Bitcoina i Ethereum, przy czym każda sieć inaczej podchodzi do kwestii decentralizacji, bezpieczeństwa i skalowalności.
Elronda
Elrond to sieć warstwy 1 założona w 2018 roku, która wykorzystuje sharding w celu poprawy wydajności i skalowalności. Blockchain Elrond może przetwarzać ponad 100 000 transakcji na sekundę (TPS). Jego dwie unikalne funkcje to protokół konsensusu Secure Proof of Stake (SPoS) i technologia Adaptive State Sharding.
Funkcja Adaptive State Sharding — dzielenie i łączenie fragmentów w miarę zmniejszania się i zwiększania liczby użytkowników. Cała architektura sieci wykorzystuje sharding, łącznie z jej stanem i transakcjami. Walidatory poruszają się pomiędzy fragmentami, zapobiegając ich nadużyciom.
EGLD to natywny token sieci, używany do opłat transakcyjnych, wdrażania DApps i nagród walidatora. Dodatkowo sieć Elrond posiada certyfikat emisji dwutlenku węgla, ponieważ kompensuje emisję CO2 wynikającą z mechanizmu PoS.
Harmonia
Harmony to sieć warstwy 1 z mechanizmem konsensusu Effective Proof of Stake (EPoS) i obsługą fragmentowania. Sieć główna tego łańcucha bloków składa się z czterech fragmentów, z których każdy równolegle tworzy i weryfikuje nowe bloki. Każdy fragment utrzymuje swoją własną prędkość, to znaczy wszystkie mogą mieć różną wysokość bloków.
Aby przyciągnąć programistów i użytkowników, Harmony wykorzystuje model finansowania międzyłańcuchowego. Mosty Trustless z Ethereum (ETH) i Bitcoinem odgrywają kluczową rolę w umożliwieniu użytkownikom wymiany tokenów bez ryzyka związanego z mostami. Harmony planuje skalować Web3 poprzez zdecentralizowane organizacje autonomiczne (DAO) i dowody wiedzy zerowej.
Harmony zyskuje popularność wśród użytkowników, gdy staje się jasne, że przyszłość DeFi (zdecentralizowanych finansów) leży w możliwościach obejmujących wiele i między łańcuchami. Sieć ta skupia się głównie na infrastrukturze NFT, narzędziach DAO i mostach międzyprotokołowych.
Do uiszczania opłat transakcyjnych służy jego natywny token ONE. Można go również postawić, aby uczestniczyć w mechanizmie konsensusu i zarządzaniu Harmonią. Za te działania walidatorzy sieci otrzymują nagrody blokowe i opłaty transakcyjne.
Czoło
Celo to sieć warstwy 1 powstała w wyniku forku Go Ethereum (Geth) w 2017 roku. Wprowadzono jednak w nim kilka istotnych zmian, m.in. wprowadzenie PoS i unikalnego systemu adresowania. Ekosystem Celo Web3 obejmuje DeFi, NFT i rozwiązania płatnicze z ponad stu milionami potwierdzonych transakcji. Użytkownicy Celo mogą używać numeru telefonu lub adresu e-mail jako klucza publicznego. Blockchain działa łatwo na standardowych komputerach i nie wymaga specjalnego sprzętu.
CELO to token użytkowy służący do płacenia za transakcje, zapewniający bezpieczeństwo i nagrody. Sieć Celo posiada również generowane przez użytkowników monety typu stablecoin cUSD, cEUR i cREAL. Ich powiązania są utrzymywane przez mechanizm podobny do DAI MakerDAO. Jednakże transakcje za pomocą monet stabilnych Celo można opłacić dowolnym innym aktywem Celo.
System adresów CELO i stablecoiny mają na celu zwiększenie dostępności sieci dla nowych użytkowników, którzy mogą być zastraszeni zmiennością rynku kryptowalut.
Łańcuch THOR
THORChain to publiczna zdecentralizowana giełda międzyłańcuchowa (DEX). Jest to sieć pierwszej warstwy zbudowana przy użyciu zestawu Cosmos SDK. THORChain wykorzystuje również mechanizm konsensusu Tendermint do sprawdzania poprawności transakcji. Głównym celem THORChain jest zapewnienie zdecentralizowanej płynności między łańcuchami bez konieczności wiązania lub pakowania aktywów. Sieć jest popularna wśród inwestorów międzysieciowych, ponieważ konieczność wiązania i owijania monet wiąże się z dodatkowym ryzykiem.
Zasadniczo THORChain działa jako menedżer skarbca, który kontroluje wpłaty i wypłaty. Pomaga to stworzyć zdecentralizowaną płynność i wyeliminować scentralizowanych pośredników. RUNE jest natywnym tokenem THORChain, używanym do opłat transakcyjnych, zarządzania, bezpieczeństwa i weryfikacji.
Model Automatic Market Maker (AMM) firmy THORChain wykorzystuje RUNE jako parę bazową, umożliwiając wymianę tokena na dowolny inny obsługiwany zasób. W pewnym sensie projekt działa jak cross-chain Uniswap, w którym RUNE służy jako aktywo rozliczeniowe i bezpieczne dla pul płynności.
Kawa
Kava to blockchain warstwy 1, który łączy w sobie szybkość i kompatybilność Cosmos ze wsparciem programistów Ethereum. Kava Network ma oddzielny łańcuch bloków dla środowisk programistycznych EVM i Cosmos SDK. Wsparcie IBC w łańcuchu Cosmos umożliwia programistom wdrażanie zdecentralizowanych aplikacji w celu płynnej współpracy między ekosystemami Cosmos i Ethereum.
Kava wykorzystuje mechanizm konsensusu Tendermint PoS, aby zapewnić potężną skalowalność aplikacji w ramach łańcucha bloków EVM. Sieć Kava, finansowana przez KavaDAO, oferuje również otwarte zachęty dla programistów w łańcuchu, których celem jest nagradzanie stu najlepszych projektów w każdym łańcuchu na podstawie wykorzystania.
Sieć ta posiada KAVA, natywny token, który działa jako token użytkowy i token zarządzający, a także monetę typu stablecoin USDX powiązaną z dolarem amerykańskim. KAVA służy do płacenia opłat transakcyjnych i inwestowania aktywów w celu osiągnięcia konsensusu sieciowego. Użytkownicy mogą delegować postawioną KAVA walidatorom, aby otrzymać część dostaw KAVA. Stakerzy i walidatorzy mogą również głosować nad propozycjami zarządzania, które określają parametry sieci.
IoTeX
IoTeX to sieć warstwy 1 założona w 2017 roku w celu połączenia blockchain z Internetem Rzeczy. Daje użytkownikom kontrolę nad danymi generowanymi przez ich urządzenia, umożliwiając im korzystanie z „aplikacji DApps, zasobów i usług wspieranych maszynowo”. Mechanizm sieciowy zapewnia przechowywanie i bezpieczeństwo informacji użytkowników.
Połączenie sprzętu i oprogramowania IoTeX umożliwiło opracowanie nowego rozwiązania umożliwiającego efektywne zarządzanie prywatnością i danymi. Powstały system pozyskiwania zasobów cyfrowych z rzeczywistych danych nazywa się MachineFi.
IoTeX wypuścił dwa przydatne produkty sprzętowe znane jako Ucam i Pebble Tracker. Ucam to zaawansowana kamera do monitoringu domu, która umożliwia monitorowanie tego, co dzieje się w domu z dowolnego miejsca i przy zachowaniu pełnej prywatności. Pebble Tracker to inteligentny GPS 4G z funkcją śledzenia i kontroli. Śledzi nie tylko dane GPS, ale także warunki pogodowe w czasie rzeczywistym, w tym temperaturę, wilgotność i jakość powietrza.
IoTeX ma wbudowanych kilka protokołów warstwy 2. Blockchain zapewnia narzędzia do tworzenia niestandardowych sieci, które do realizacji wykorzystują IoT. Łańcuchy te mogą również wchodzić w interakcje ze sobą i wymieniać informacje za pośrednictwem IoTeX. Programiści mogą łatwo utworzyć nowy podłańcuch, aby spełnić specyficzne potrzeby urządzenia IoT. Monety IoTeX zwane IOTX służą do płacenia opłat transakcyjnych, stakowania, zarządzania i sprawdzania poprawności sieci.
Streszczenie
Nowoczesny ekosystem blockchain składa się z wielu sieci warstwy 1 i protokołów warstwy 2. Łatwo się na nich pogubić, ale gdy zrozumiesz ich zasady, łatwiej będzie zrozumieć ich strukturę. Wiedza ta może być przydatna podczas eksploracji nowych projektów blockchain, zwłaszcza gdy dotyczą one interoperacyjności sieci i rozwiązań międzyłańcuchowych.