Ключевые выводы

  • Блокчейн-трилемма объясняет, почему большинство сетей испытывают трудности с одновременным достижением безопасности, децентрализации и масштабируемости.

  • Решения уровня 1 напрямую изменяют базовую блокчейн-сеть, например, обновляя механизм консенсуса или добавляя шардинг.

  • Решения уровня 2 надстраиваются поверх уровня 1, чтобы обрабатывать больше транзакций вне основной цепочки, снижая перегрузку и комиссии.

  • Большинство блокчейн-экосистем движутся к сочетанию улучшений уровня 1 для долгосрочной безопасности и сетей уровня 2 для повседневной скорости и доступности.

Binance Academy courses banner

Введение

Блокчейн-сети становятся все более популярными, и вместе с ростом числа пользователей увеличивается и количество транзакций. Хотя технология предлагает реальную пользу, обработка спроса в больших масштабах остается серьезной проблемой. Публичные блокчейны, которые в первую очередь ориентируются на децентрализацию и безопасность, часто испытывают трудности с быстрым и недорогим выполнением транзакций.

Эта напряженность известна как трилемма блокчейна: сложно сделать децентрализованную сеть одновременно безопасной, децентрализованной и масштабируемой. Большинство сетей отдают приоритет двум из этих характеристик, что может ограничить третью.

Разработчики предложили два основных подхода для решения этой задачи. Одни решения изменяют базовый блокчейн (уровень 1), а другие строят дополнительные сети поверх него (уровень 2). Оба подхода имеют свои компромиссы, и многие экосистемы сейчас используют сочетание обоих.

Уровень 1 vs. уровень 2

Термин «блокчейн уровня 1» относится к базовому блокчейну, где транзакции окончательно подтверждаются. Примеры включают Bitcoin, Ethereum, BNB Chain и Solana. Это базовые сети, на которые могут опираться другие протоколы.

Уровень 2 — это протоколы, построенные поверх уровня 1. Они обрабатывают транзакции вне основной цепочки, а затем передают результаты обратно. Примеры: Lightning Network (для Bitcoin) и Arbitrum, Base и zkSync (для Ethereum).

Ключевое различие — в том, где выполняется работа. Решения уровня 1 меняют правила самой базовой сети. Решения уровня 2 создают отдельную среду для обработки большего объема активности, после чего возвращают расчеты обратно на уровень 1 для обеспечения безопасности.

Популярные решения масштабирования уровня 1

Обновления механизмов консенсуса

Некоторые блокчейны перешли с энергоемких систем, таких как proof-of-work (PoW), на более эффективные, например proof-of-stake (PoS). Ethereum завершил этот переход в сентябре 2022 года с помощью «The Merge». PoS выбирает валидаторов на основе средств, размещенных в стейкинге, а не на основе вычислительной работы, что может улучшить пропускную способность транзакций и снизить энергопотребление.

Шардинг

Шардинг разбивает блокчейн на более мелкие части, называемые сегментами (shards). Вместо того чтобы каждый узел обрабатывал каждую транзакцию, работа распределяется между несколькими группами. Это позволяет сети обрабатывать больше транзакций параллельно, потенциально увеличивая общую пропускную способность.

Долгосрочная дорожная карта Ethereum включает полный шардинг с помощью функции под названием Danksharding, хотя на данный момент она находится в разработке. Предварительный шаг — EIP-4844 (blob-транзакции) — был представлен в марте 2024 года и значительно снизил затраты на данные для сетей уровня 2.

Размер блока увеличивается

Более простой подход — увеличить максимальный размер каждого блока, позволяя включать в него больше транзакций. Это может повысить пропускную способность без существенных изменений протокола. Однако большие блоки требуют больше места для хранения и вычислительных ресурсов, что может затруднить участие обычных компьютеров в качестве валидаторов сети, потенциально влияя на децентрализацию.

Популярные решения масштабирования уровня 2

Роллапы

Роллапсы объединяют множество офчейн-транзакций и отправляют в основную сеть (мейнчейн) сжатую сводку. Это уменьшает объем данных, который каждая транзакция добавляет на уровень 1, снижая комиссии и повышая пропускную способность. Роллапы стали основным методом масштабирования для Ethereum.

Существует два основных типа. Оптимистические роллапы (используются в Arbitrum и Base) предполагают, что транзакции валидны по умолчанию, и предусматривают период оспаривания для разрешения споров. ZK-роллапы (используются в zkSync и Scroll) создают криптографические доказательства, которые подтверждают корректность транзакции сразу, без периода ожидания.

Каналы состояния

Канал состояния позволяет двум сторонам проводить транзакции напрямую офчейн столько раз, сколько нужно. В блокчейне фиксируются только баланс при открытии и при закрытии. Это хорошо работает для повторяющихся взаимодействий между одними и теми же участниками, например, для микроплатежей или игр.

Раздел о сетях Bitcoin уровня 2 включает Lightning Network, которая использует каналы состояния, чтобы обеспечить быстрые платежи в биткоинах с низкими комиссиями между участниками.

Сайдчейны

Сайдчейны — это независимые блокчейны, которые работают параллельно с уровнем 1 и имеют собственных валидаторов и правила консенсуса. Они подключаются к основной цепочке через мост. Polygon PoS — известный пример. Сайдчейны могут быть быстрее и дешевле, но отвечают за собственную безопасность, в отличие от роллапов, которые наследуют безопасность от базового уровня 1.

Вложенные блокчейны

В схеме с вложенным блокчейном основная цепочка делегирует работу вторичным цепочкам. Эти дочерние цепочки обрабатывают транзакции и возвращают результаты в родительскую цепочку. Framework Plasma — ранний пример такого подхода для Ethereum, хотя на практике его в значительной степени вытеснили роллапы.

Уровень 1 vs уровень 2: ключевые различия

Обе эти ступени стремятся улучшить производительность сети, но делают это по-разному. Ниже — краткое резюме основных различий:

  • Назначение: уровень 1 — базовый источник истины и слой расчетов (settlement). Уровень 2 создается, чтобы повысить пропускную способность и снизить комиссии для базового слоя.

  • Метод: уровень 1 напрямую меняет правила протокола. Уровень 2 переносит обработку на вторую сеть или приложение.

  • Безопасность: уровень 1 опирается на собственный децентрализованный консенсус. Сети уровня 2 обычно полагаются на уровень 1 для итоговой безопасности и доступности данных.

  • Сложность: обновления уровня 1 требуют консенсуса по всей сети и могут быть дестабилизирующими. Сети уровня 2 часто можно развернуть или обновить без изменений базовой цепочки.

Ограничения решений масштабирования

Ни один подход не обходится без компромиссов.

Обновления уровня 1 могут быть медленными и политически сложными. Крупные изменения протокола, такие как шардинг или полная переработка консенсуса, требуют широкого согласия среди валидаторов, разработчиков и заинтересованных сторон. Хардфорки, когда сообщество не может договориться, способны разделить сеть.

Сети уровня 2 создают для пользователей дополнительное трение. Перемещение средств между уровнем 1 и уровнем 2 требует моста (bridging), что может занимать время и добавлять риски безопасности. Ликвидность часто фрагментируется между различными сетями L2, а некоторые полагаются на централизованные секвенсоры для упорядочивания транзакций, что может создать центральную точку доверия.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем разница между уровнем 1 и уровнем 2?

Уровень 1 — это базовый блокчейн, где транзакции окончательно подтверждаются, например Ethereum или Bitcoin. Уровень 2 — это дополнительная сеть, построенная поверх уровня 1, чтобы обрабатывать больше активности офчейн до того, как данные будут переданы обратно в основную цепочку. Уровень 1 отвечает за безопасность и расчет; уровень 2 — за скорость и стоимость.

Насколько сети уровня 2 безопасны по сравнению с уровнем 1?

Это зависит от типа уровня 2. Роллапы во многом наследуют свою безопасность от базового уровня 1, поскольку данные транзакций передаются в основную цепочку. Однако сайдчейны поддерживают собственные наборы валидаторов и напрямую не наследуют безопасность уровня 1. Пользователям следует понимать, как конкретный L2 обеспечивает безопасность, прежде чем использовать его.

Почему комиссии у роллапов ниже, чем у Ethereum?

Роллапсы объединяют множество транзакций и отправляют в Ethereum сжатый пакет. Это означает, что стоимость одной транзакции в Ethereum распределяется между многими транзакциями роллапа, заметно снижая комиссию в расчете на одну транзакцию. Обновление Dencun для Ethereum в марте 2024 года дополнительно сократило эти затраты на данные с помощью blob-транзакций.

Что такое трилемма блокчейна?

Трилемма блокчейна относится к сложности одновременного достижения безопасности, децентрализации и масштабируемости. Большинство дизайнов блокчейнов отдают приоритет двум из этих характеристик, что ограничивает третью. Решения для масштабирования — на уровне 1 или уровне 2 — в значительной степени представляют собой попытки устранить это ограничение.

Какие сети уровня 2 используются наиболее широко?

По состоянию на сегодня Arbitrum, Base и zkSync входят в число самых активных сетей Ethereum уровня 2 по количеству транзакций и общему объему заблокированных средств (TVL). Для Bitcoin основной L2 для платежей по-прежнему остается Lightning Network. Принятие продолжает расти, поскольку больше приложений и пользователей переходят на сети уровня 2 ради более низких затрат.

Заключительные мысли

Масштабирование — одна из самых активных областей разработки блокчейнов. Улучшения уровня 1, такие как шардинг, обеспечивают долгосрочный рост пропускной способности, тогда как сети уровня 2 уже сегодня дают практические преимущества по скорости и стоимости. Большинство крупных блокчейн-экосистем движутся к многоуровневой архитектуре: к сочетанию надежной и децентрализованной базовой цепочки с более быстрыми и дешевыми сетями поверх нее.

Дополнительное чтение

  • Что такое трилемма блокчейна?

  • Что такое ZK-роллапы? Техника масштабирования уровня 2

  • Что такое сети Bitcoin уровня 2?

  • Что такое шардинг и как он работает?

  • Что такое уровень 1 в блокчейне?

Отказ от ответственности: этот контент предоставляется вам «как есть» только в информационных и/или образовательных целях, без каких-либо заверений и гарантий любого рода. Он не должен рассматриваться как финансовый, юридический или иной профессиональный совет, а также не предназначен для рекомендации покупки каких-либо конкретных продуктов или услуг. Вам следует обратиться за собственными консультациями к соответствующим профессиональным специалистам. Если контент предоставлен сторонним автором, пожалуйста, обратите внимание, что выраженные в нем мнения принадлежат этому стороннему автору и не обязательно отражают взгляды Binance Academy. Цены цифровых активов могут быть волатильными. Стоимость вашей инвестиции может как снижаться, так и расти, и вы можете не вернуть сумму, вложенную вначале. Вы полностью отвечаете за собственные инвестиционные решения, а 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.