Резюме

(например, биткойн, Binance Chain, Ethereum), а также инфраструктура этих сетей. Блокчейны первого уровня могут проверять и завершать транзакции без участия других сетей. Увеличить масштабируемость сети первого уровня очень сложно, и биткойн уже подтвердил это. Чтобы решить эту проблему, разработчики создали решения второго уровня, которые полагаются на безопасность и консенсус работы сети первого уровня. Сеть Lightning биткойна является典型ным例子 решения второго уровня. Сеть Lightning позволяет пользователям сначала проводить свободные транзакции, а затем записывать их в основную цепь.

Введение

Термины Layer 1 и Layer 2 могут помочь нам понять архитектуру различных блокчейнов, проектов и инструментов разработки. Если вы когда-либо задумывались о том, как связаны Polygon и Ethereum, или Polkadot и его параллельные цепочки, то понимание различных уровней блокчейна поможет развеять загадку.

Что такое Layer 1?

Сеть первого уровня — это другое название для базового блокчейна. Binance Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC) и Solana относятся к протоколам первого уровня. Мы называем это Layer 1, потому что они являются основными сетями в своей экосистеме. В отличие от них, решения вне цепи и решения второго уровня строятся на основной цепи.

Иными словами, протоколы первого уровня могут обрабатывать и завершать транзакции на своем собственном блокчейне, при этом имея нативный токен для оплаты транзакционных сборов.

Масштабирование Layer 1

Сети первого уровня обычно сталкиваются с проблемами масштабируемости. В ответ на растущий спрос на транзакции биткойн и другие крупные блокчейны стараются ускорить обработку транзакций. Механизм консенсуса доказательства работы (PoW), используемый биткойном, требует большого количества вычислительных ресурсов.

PoW обеспечивает децентрализацию и безопасность, но в часы пик скорость работы сети все равно снижается, что приводит к увеличению времени подтверждения транзакций и повышению сборов.

На протяжении многих лет разработчики блокчейна исследуют решения для масштабируемости, но до сих пор не пришли к согласию относительно оптимального альтернативного решения. Возможные варианты масштабирования Layer 1 включают:

1. Увеличение размера блока, чтобы каждый блок мог обрабатывать больше транзакций.

2. Изменение механизма консенсуса. Предстоящая версия Ethereum 2.0 использует этот подход.

3. Реализация шардирования, деление базы данных.

Улучшение Layer 1 требует значительных усилий. Во многих случаях не все пользователи сети согласны с такими изменениями. Это может привести к расколу в сообществе или даже к жесткому форку. Разделение биткойна на биткойн кэш в 2017 году является следствием жесткого форка.

Сегвит (SegWit)

Сегвит (SegWit) биткойна — это пример решения для масштабирования первого уровня (Layer 1). Сегвит увеличивает пропускную способность биткойна, изменяя способ организации данных в блоках (удаляя цифровые подписи из данных транзакций). Это освобождает пространство в блоках, позволяя каждому блоку обрабатывать больше транзакций, не влияя на безопасность сети. Сегвит реализован с помощью обратимо совместимого мягкого форка. Это означает, что узлы биткойна, которые еще не обновлены для поддержки Сегвита, все равно могут обрабатывать транзакции.

Что такое шардирование первого уровня?

Шардирование — это распространенное решение для масштабирования первого уровня, используемое для увеличения пропускной способности транзакций. Это техника разбивки базы данных, которая может быть применена к распределенному реестру блокчейна. Сеть, вместе с узлами выше, разбивается на разные шардов, чтобы распределить рабочую нагрузку и увеличить скорость транзакций. Каждый шард обрабатывает часть активности всей сети, то есть у каждого шарда есть свои транзакции, свои узлы и независимые блоки.

После шардирования нет необходимости хранить полную копию блокчейна на каждом узле. Каждый узел будет записывать завершенную работу в основную цепь, в реальном времени делясь локальными данными, включая балансы адресов и другие ключевые параметры.

Сравнение Layer 1 и Layer 2

У Layer 1 есть некоторые непреодолимые узкие места. Из-за технических ограничений основной блокчейн сети трудно или почти невозможно изменить определенные аспекты. Например, Ethereum обновляется для перехода на систему доказательства доли (PoS), однако весь процесс занимает уже несколько лет.

Из-за проблем с масштабируемостью Layer 1 не подходит для некоторых случаев использования. Процесс транзакций в сети биткойн занимает слишком много времени, и на практике невозможно запустить какую-либо блокчейн-игру в сети. Тем не менее, разработчики игр могут захотеть воспользоваться безопасностью и децентрализованными свойствами Layer 1. Лучший способ — построить решение Layer 2 на этой сети.

Сеть Lightning

Решения Layer 2 строятся на основе Layer 1 и полагаются на Layer 1 для завершения транзакций. Сеть Lightning — это известный пример. В часы пик завершение транзакции в сети биткойн может занять несколько часов. Однако сеть Lightning позволяет пользователям быстро производить оплату с использованием биткойнов вне основной цепи, а затем позже отправлять остаток в основную цепь. Это позволяет свести все транзакции всех пользователей в одну окончательную запись, экономя время и ресурсы.

Примеры блокчейнов Layer 1

Теперь, когда мы поняли, что такое Layer 1, давайте рассмотрим несколько примеров. Существует множество различных блокчейнов Layer 1. Многие блокчейны поддерживают уникальные случаи использования. Не все блокчейны похожи на биткойн или Ethereum. Чтобы решить треугольную дилемму блокчейна и достичь лучшего баланса между безопасностью, децентрализацией и масштабируемостью, каждая сеть имеет свои собственные решения.

Elrond

Elrond — это сеть первого уровня, созданная в 2018 году. Эта сеть использует технологию шардирования для повышения производительности и масштабируемости. Блокчейн Elrond может обрабатывать более 100 тысяч транзакций в секунду. Протокол консенсуса безопасности на основе доказательства доли (SPoS) и адаптивное шардирование — это две его уникальные особенности.

Адаптивное шардирование означает разделение или объединение шардов в зависимости от числа пользователей сети. Общая архитектура сети, включая ее состояние и транзакции, будет разделена. Проверяющие также будут распределены по различным шардов, снижая риск злонамеренного захвата шардов.

Нативный токен Elrond EGLD используется для оплаты транзакционных сборов, развертывания DApp и вознаграждения пользователей, участвующих в механизме проверки сети. В то же время сеть Elrond получила сертификат с отрицательными выбросами углерода, компенсировав количество углерода, превышающее выбросы механизма PoS.

Harmony

Harmony — это сеть первого уровня, использующая эффективное доказательство доли (EPoS) и технологии шардирования. Основная сеть блокчейна имеет четыре шардов, которые одновременно создают и проверяют новые блоки. Каждый шард работает со своей собственной скоростью, высота блоков различается.

В настоящее время Harmony реализует стратегию «кросс-чейн финансов», чтобы привлечь разработчиков и пользователей. Доверенная кросс-чейн-мост, соединяющий Ethereum и биткойн, играет важную роль в стратегии Harmony, позволяя пользователям обменивать токены без рисков, связанных с мостом. Harmony полагается на децентрализованные автономные организации (DAO) и нулевое знание для достижения своей основной цели по расширению Web3.

Мультицепочка и кросс-чейн, похоже, являются будущим развития DeFi (децентрализованных финансов), что делает мостовые услуги Harmony более привлекательными для пользователей. Инфраструктура NFT, инструменты DAO и кросс-чейн мосты являются ключевыми областями внимания Harmony.

Нативный токен ONE используется для оплаты транзакционных сборов сети. Пользователи также могут ставить токены, чтобы участвовать в механизме консенсуса и управления Harmony. Успешно участвующие проверяющие получат вознаграждение за блок и транзакционные сборы.

Celo

Celo — это сеть первого уровня, возникшая из форка Go Ethereum в 2017 году. После форка сеть претерпела несколько значительных изменений, включая внедрение PoS и включение уникальной системы адресов. Экосистема Celo Web3 включает децентрализованные финансы, NFT и платежные решения. Сеть уже подтвердила более ста миллионов транзакций. На платформе Celo любой может использовать номер телефона или адрес электронной почты в качестве публичного ключа. Запуск блокчейна не требует специального оборудования, стандартный компьютер легко справляется с этой задачей.

Основной токен Celo CELO является стандартным токеном полезности для обеспечения безопасности, транзакций и вознаграждений. Сеть также использует cUSD, cEUR и cREAL в качестве стабильных монет. Эти токены генерируются пользователями, и механизм стабильного привязки аналогичен токену DAI от MakerDAO. Более того, транзакции, осуществляемые с использованием стабильных монет Celo, могут использовать любую другую активу Celo для оплаты.

Волатильность криптовалютного рынка и трудности с входом могут отпугивать многих, в то время как цель Celo в использовании системы адресов и стабильных монет заключается в повышении удобства и популяризации криптовалюты.

THORChain

THORChain — это децентрализованная торговая платформа (DEX) без разрешений для кросс-цепочки. Эта сеть первого уровня построена с использованием Cosmos SDK и проверяет транзакции с помощью механизма консенсуса Tendermint. Основная цель THORChain — реализовать децентрализованную кросс-цепочную ликвидность, устраняя процесс привязки или упаковки активов, позволяя кросс-цепочным инвесторам избежать дополнительных рисков.

В процессе работы THORChain выполняет роль администратора хранилища, регулируя доступ, создавая децентрализованную ликвидность и устраняя централизованные посреднические структуры. RUNE — это нативный токен THORChain, используемый для оплаты транзакционных сборов, участия в управлении, проверки транзакций и защиты безопасности сети.

Модель автоматизированного маркетмейкера (AMM) THORChain использует RUNE в качестве базовой валюты, и пользователи могут обменивать RUNE на любые другие поддерживаемые активы. В некотором смысле, работа проекта схожа с кросс-цепочным Uniswap, где RUNE выступает в роли расчетного актива и актива безопасности для пула ликвидности.

Kava

Kava — это блокчейн первого уровня, который сочетает скорость и интероперабельность Cosmos с поддержкой разработчиков Ethereum. Сеть Kava использует архитектуру «соседних цепей», которая предоставляет разные цепи для среды разработки EVM и Cosmos SDK. Благодаря поддержке IBC на соседних цепях Cosmos, децентрализованные приложения, развернутые разработчиками, могут бесшовно работать между экосистемами Cosmos и Ethereum.

Kava использует механизм консенсуса Tendermint PoS, обеспечивая высокую масштабируемость для приложений на EVM-соседних цепях. Сеть Kava финансируется KavaDAO, и публичный механизм стимулов для разработчиков на этой сети вознаграждает сто самых популярных проектов на каждой соседней цепи в зависимости от их использования.

Kava поддерживает два токена: нативный токен полезности и токен управления KAVA, а также стабильную монету USDX, привязанную к доллару. KAVA используется для оплаты транзакционных сборов, и проверяющие могут ставить токены для генерации консенсуса сети. Пользователи могут делегировать свои ставочные токены KAVA проверяющим, зарабатывая часть выпущенных токенов KAVA. Ставящие и проверяющие также могут голосовать по предложениям управления, определяя параметры сети.

IoTeX

IoTeX был создан в 2017 году и является сетью первого уровня, сосредоточенной на интеграции блокчейна и Интернета вещей. Пользователи IoTeX могут контролировать данные, генерируемые устройствами, позволяя машинам поддерживать DApp, активы и услуги. Личная информация пользователей имеет определенную ценность, и управление информацией через блокчейн может гарантировать ее безопасность.

IoTeX объединяет программное обеспечение и аппаратное обеспечение, предлагая новое решение для контроля конфиденциальности и данных без ущерба для пользовательского опыта. Пользователи могут использовать систему под названием MachineFi, зарабатывая цифровые активы на основе данных из реального мира.

IoTeX представила два интересных аппаратных продукта: Ucam и Pebble Tracker. Ucam — это высококачественная домашняя камера безопасности, которая позволяет пользователям следить за своим домом из любого места и полностью контролировать конфиденциальность данных. Pebble Tracker — это умная глобальная система позиционирования с поддержкой 4G и функцией отслеживания, которая отслеживает не только GPS-данные, но и данные об окружающей среде в реальном времени, включая температуру, влажность и качество воздуха.

В контексте архитектуры блокчейна на IoTeX существует множество протоколов второго уровня, построенных на его основе. Блокчейн предоставляет инструменты для создания пользовательских сетей, которые используют IoTeX для окончательной проверки. Эти цепи также могут взаимодействовать и обмениваться информацией через IoTeX. Разработчики могут легко создавать новые дочерние цепи, удовлетворяющие конкретным требованиям их IoT-устройств. Токен IoTeX IOTX используется для оплаты транзакционных сборов, стейкинга, управления и проверки сети.

Итог

В текущей экосистеме блокчейна существует множество сетей первого уровня и протоколов второго уровня. Хотя легко запутаться, как только вы поймете основные концепции, вы сможете легко понять общую архитектуру. При исследовании новых блокчейн-проектов, особенно тех, которые сосредоточены на взаимной совместимости сетей и кросс-чейн-решениях, полезно иметь базовые знания.