Основные выводы

  • Первый уровень относится к базовой блокчейн-сети, такой как Биткойн, BNB Chain или Эфириум, которая валидирует и завершает транзакции самостоятельно, не полагаясь на другую сеть.

  • Блокчейны первого уровня сталкиваются с основной проблемой: масштабированием для обработки больших объемов транзакций при сохранении безопасности и децентрализации.

  • Общие подходы к масштабированию первого уровня включают увеличение размера блока, изменение механизма консенсуса и внедрение шардирования.

  • Протоколы второго уровня построены поверх сетей первого уровня, чтобы расширить их возможности, используя базовый уровень для безопасности и окончательных расчетов. Сеть Lightning Биткойна — это один из примеров.

Введение

Первый уровень — это термин, используемый для обозначения базовой блокчейн-сети, такой как Биткойн, Эфириум или BNB Chain, которая обрабатывает и завершает свои собственные транзакции. Понимание первого уровня является основой для понимания структуры блокчейн-экосистем, включая отношения между такими сетями, как Эфириум и его решениями для масштабирования второго уровня.

Первый уровень и второй уровень — это термины, которые помогают описать архитектуру различных блокчейнов, проектов и инструментов разработки. Если вы когда-либо задумывались о том, как Polygon соотносится с Эфириумом или почему некоторые приложения строятся на отдельных сетях, а не непосредственно на Биткойне, эта статья объяснит концепции, лежащие в основе многослойной структуры.

Что такое первый уровень?

Сеть первого уровня — это другое название базового блокчейна. BNB Smart Chain (BNB), Эфириум (ETH), Биткойн (BTC) и Solana — это протоколы первого уровня, потому что это основные сети в их экосистемах. Протокол является первым уровнем, когда он обрабатывает и завершает транзакции на своем собственном блокчейне, не полагаясь на другую сеть для безопасности или консенсуса. Блокчейны первого уровня также имеют свои собственные родные токены, используемые для оплаты транзакционных сборов.

В отличие от этого, решения второго уровня строятся поверх этих базовых сетей. Они полагаются на первый уровень для окончательного расчета, обрабатывая транзакции более эффективно вне основной цепочки.

Масштабирование первого уровня

Распространенной проблемой для сетей первого уровня является масштабируемость. Биткойн и другие крупные блокчейны могут испытывать трудности с быстрой обработкой транзакций в периоды высокого спроса. Биткойн использует доказательство работы (PoW), механизм консенсуса, требующий значительных вычислительных ресурсов. Пропускная способность Биткойна ограничена интервалом блоков и емкостью блока, поэтому в периоды высокого спроса транзакции могут оставаться в мемпуле дольше, и пользователи могут платить более высокие сборы, чтобы получить быстрое подтверждение.

Разработчики работали над решениями для масштабирования первого уровня в течение многих лет. Общие подходы включают:

  • Увеличение размера блока, позволяющее обрабатывать больше транзакций за блок.

  • Изменение механизма консенсуса, например, переход Эфириума с доказательства работы на доказательство доли (PoS), завершенный в сентябре 2022 года (The Merge).

  • Внедрение шардирования, формы разделения базы данных, которая распределяет нагрузку сети по нескольким параллельным сегментам.

Улучшения первого уровня требуют значительной координации по всей сети. Во многих случаях не все участники согласны на изменение, что может привести к расколу сообщества или жестким форкам. Например, Bitcoin Cash возник из жесткого форка в 2017 году из-за разногласий по поводу размера блока.

SegWit

Одним из примеров решения для масштабирования второго уровня является SegWit (Segregated Witness) в Биткойне. SegWit увеличил пропускную способность Биткойна, реорганизовав структуру данных блоков, переместив цифровые подписи из поля ввода транзакций. Это освободило место для большего количества транзакций в блоке без снижения безопасности и было реализовано как совместимый с предыдущими версиями мягкий форк, что означает, что старые узлы все еще могли обрабатывать транзакции.

Что такое шардирование на первом уровне?

Шардирование — это техника масштабирования первого уровня, которая делит блокчейн-сеть на меньшие сегменты, называемые шардом. Каждый шард обрабатывает часть транзакций сети и поддерживает свои собственные узлы и блоки, распределяя нагрузку, вместо того чтобы требовать от каждого узла обработки каждой транзакции.

С помощью шардирования отдельные узлы не обязаны хранить полную копию всего блокчейна. Вместо этого каждый узел сообщает о выполненной работе в своем шарде обратно в основную цепочку, делясь своим локальным состоянием, включая балансы счетов и ключевые метрики. Это может значительно увеличить пропускную способность транзакций без необходимости обновлять оборудование каждому участнику.

Первый уровень против второго уровня

Не все улучшения можно реализовать на первом уровне. Из-за технических ограничений и сложности достижения консенсуса по всей сети некоторые изменения сложно или медленно внедрять на базовом блокчейне. Переход Ethereum на доказательство доли (PoS) занял годы разработки, прежде чем завершился в сентябре 2022 года. С тех пор Ethereum продолжает обновления первого уровня, включая Dencun (март 2024 года), который ввел более дешевую доступность данных для сворачивания второго уровня, и Pectra (май 2025 года), который повысил лимиты стекинга и улучшил функциональность аккаунтов.

Некоторые случаи использования не могут работать только с первым уровнем. Например, блокчейн-игра не могла бы реально работать в сети Биткойн из-за медленных времен транзакций и других ограничений, таких как намеренно ограниченная функциональность смарт-контрактов. Решение состоит в том, чтобы построить на протоколе второго уровня, который извлекает выгоду из безопасности базового уровня, обрабатывая транзакции более эффективно.

Сеть Lightning

Сеть Lightning — это известное решение второго уровня, построенное на Биткойне. При сильной нагрузке транзакции Биткойна могут занимать много времени для подтверждения. Сеть Lightning позволяет пользователям совершать быстрые и недорогие платежи вне основной цепочки, при этом окончательный баланс записывается обратно в Биткойн позже. Это эффективно объединяет множество транзакций в одну запись в цепочке, экономя время и уменьшая комиссии.

Примеры блокчейнов первого уровня

Существует широкий выбор блокчейнов первого уровня, каждый из которых применяет различные подходы к трилеме блокчейна: децентрализация, безопасность и масштабируемость. Ниже приведены несколько примеров.

MultiversX (ранее Elrond)

MultiversX (переименованный из Elrond в ноябре 2022 года) — это сеть первого уровня, использующая шардирование для улучшения производительности. Ее две ключевые особенности — это Secure Proof of Stake (SPoS) и адаптивное шардирование состояния, где шард делится и объединяется по мере роста или сокращения сети, а валидаторы вращаются между шардами, чтобы уменьшить риск координированных атак. Его родной токен, EGLD, используется для оплаты транзакционных сборов, развертывания децентрализованных приложений (DApps) и вознаграждения валидаторов сети.

THORChain

THORChain — это сеть первого уровня, построенная на Cosmos SDK, разработанная как децентрализованная кросс-чейн биржа. Она позволяет пользователям обменивать активы между различными блокчейнами без их обертывания или привязки, что снижает некоторые из рисков сохранности, связанных с традиционными мостами. Модель автоматизированного маркет мейкера (AMM) использует родной токен RUNE в качестве базовой пары для всех пулов ликвидности. RUNE также используется для транзакционных сборов и безопасности сети.

Kava

Kava — это блокчейн первого уровня, который сочетает в себе Cosmos SDK и Ethereum Virtual Machine (EVM) ко-цепь. Эта архитектура двойной цепи позволяет разработчикам создавать децентрализованные приложения, которые работают как в экосистеме Cosmos, так и в экосистеме Ethereum. Kava использует Tendermint proof of stake и предлагает стимулы для разработчиков на цепочке, финансируемые KavaDAO. Его родной токен KAVA используется для сборов, стекинга и управления, наряду с стабильной монетой, привязанной к доллару США, USDX.

IoTeX

IoTeX — это сеть первого уровня, ориентированная на объединение блокчейна с Интернетом вещей (IoT). Она позволяет пользователям контролировать и монетизировать данные, генерируемые их подключенными устройствами, через систему под названием MachineFi. IoTeX поддерживает несколько протоколов второго уровня для конкретных приложений IoT и использует свой родной токен IOTX для сборов, стекинга, управления и валидации сети.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между первым и вторым уровнями?

Первый уровень — это базовый блокчейн, такой как Биткойн или Эфириум, который обрабатывает и завершает свои собственные транзакции. Второй уровень — это протокол, построенный поверх сети первого уровня, который обрабатывает транзакции вне основной цепочки, а затем фиксирует окончательное состояние обратно на первый уровень. Решения второго уровня улучшают скорость и уменьшают затраты, полагаясь на базовую сеть первого уровня для безопасности.

Что такое шардирование в блокчейне?

Шардирование — это техника масштабирования первого уровня, которая разбивает блокчейн-сеть на меньшие сегменты, называемые шардом. Каждый шард обрабатывает подмножество транзакций сети параллельно, а не каждый узел обрабатывает каждую транзакцию. Это может значительно увеличить общую пропускную способность транзакций сети.

Почему масштабирование первого уровня затруднительно?

Масштабирование первого уровня требует изменений в базовом протоколе, что означает достижение консенсуса среди большого и распределенного числа участников сети, включая операторов узлов, майнеров или валидаторов и разработчиков. Разногласия могут привести к жестким форкам. Даже когда изменение согласовано, безопасное внедрение его без компрометации безопасности или децентрализации может занять годы разработки и тестирования.

Что такое трилемма блокчейна?

Трилемма блокчейна — это проблема достижения всех трех свойств: децентрализации, безопасности и масштабируемости одновременно. Оптимизация для одного обычно происходит за счет другого. Например, увеличение пропускной способности (масштабируемости) может потребовать более мощного оборудования (уменьшая децентрализацию) или меньшего числа валидаторов (уменьшая безопасность). Большинство блокчейнов первого уровня сознательно идут на компромиссы между этими тремя свойствами.

Остается ли Эфириум блокчейном первого уровня после The Merge?

Да. Эфириум остается блокчейном первого уровня после The Merge (сентябрь 2022 года), который перевел сеть с доказательства работы на доказательство доли. The Merge был изменением уровня консенсуса и не изменил роль Эфириума как базовой сети. Эфириум продолжает служить уровнем расчетов для многочисленных сетей сворачивания второго уровня, включая Arbitrum, Optimism и Base.

Заключительные мысли

Экосистема первого уровня значительно развилась в последние годы. Переход Эфириума на PoS и его последующие обновления укрепили его позицию в качестве базового уровня для растущего числа сворачивающих решений второго уровня. Тем временем альтернативные сети первого уровня продолжают исследовать различные подходы к проблеме масштабируемости, от шардирования до архитектур ко-цепей и кросс-чейн интероперабельности.

Понимание различий между первым и вторым уровнями полезно для инвесторов при оценке блокчейн-проектов, особенно тех, которые сосредотачиваются на интероперабельности сети и кросс-чейн решениях. Когда сеть принимает архитектурные решения, это может часто отражать конкретные компромиссы между децентрализацией, безопасностью и масштабируемостью.

Дополнительные материалы

  • Что такое блокчейн?

  • Что такое трилемма блокчейна?

  • Что такое шардирование?

  • Что такое сеть Lightning?

  • Сравнение масштабирования блокчейнов первого и второго уровня

Отказ от ответственности: этот контент представлен вам на условиях "как есть" для общей информации и/или образовательных целей, без каких-либо представлений или гарантий. Его не следует рассматривать как финансовые, юридические или иные профессиональные советы и не предназначено для рекомендаций по покупке каких-либо конкретных продуктов или услуг. Вам следует обращаться за советом к соответствующим профессиональным консультантам. Если контент предоставлен третьей стороной, пожалуйста, обратите внимание, что выраженные мнения принадлежат третьей стороне и не обязательно отражают мнение Binance Academy. Цены на цифровые активы могут быть волатильными. Стоимость ваших инвестиций может как падать, так и расти, и вы можете не вернуть вложенную сумму. Вы несете полную ответственность за свои инвестиционные решения, и Binance Academy не несет ответственности за любые убытки, которые вы можете понести. Для получения дополнительной информации см. наши Условия использования, Предупреждение о рисках и Условия Binance Academy.