По мере роста популярности криптовалют и блокчейна увеличивается число пользователей и транзакций. Однако масштабируемость всегда была проблемой для блокчейна, несмотря на его революционный потенциал. Публичные блокчейн-сети, которые отличаются децентрализацией и безопасностью, часто испытывают трудности с достижением высокой пропускной способности, что приводит к так называемой трилемме блокчейна. Согласно ей, децентрализованная система может обеспечить только два из трёх факторов: децентрализацию, безопасность и масштабируемость.
К счастью, тысячи энтузиастов и экспертов работают над решениями для масштабирования. Некоторые из этих решений направлены на уровень Layer 1 — архитектуру основной цепочки, тогда как другие концентрируются на протоколах Layer 2, работающих поверх базовой сети. Эти решения по масштабированию призваны увеличить способность блокчейна расти и обрабатывать увеличивающийся спрос.
Эта статья призвана помочь читателям понять различия между блокчейнами Layer 1 и Layer 2, а также доступные решения для масштабируемости. Нередко пользователи не всегда уверены, используют ли они цепочку Layer 1 или Layer 2, поскольку выбор блокчейнов и криптовалют велик. Хотя может возникнуть соблазн игнорировать технические детали и фокусироваться на преимуществах технологии, важно понимать систему, в которую вы инвестируете или которую используете.
Layer 1 и Layer 2 — это термины, описывающие разные уровни сети блокчейна. Layer 1, также известный как базовый уровень, — это основная структура блокчейн-архитектуры, примерами которой являются Bitcoin, Ethereum и Solana. Напротив, Layer 2 относится к сетям, построенным поверх других блокчейнов, например Lightning Network, работающей поверх Bitcoin.
Улучшения масштабируемости блокчейн-сетей можно разделить на два типа: решения Layer 1 и решения Layer 2. Решение уровня Layer 1 будет напрямую изменять правила и механизмы оригинальной блокчейн-сети, тогда как Layer 2 использует внешнюю параллельную сеть для обработки транзакций вне основной цепочки. Независимо от того, используете ли вы блокчейн Layer 1 или Layer 2, стоит потратить время на понимание системы, в которую вы вкладываете средства или которую применяете.
В контексте блокчейн-технологий Layer 1 означает основную сеть, а Layer 2 — вторичные сети, которые могут повысить общую пропускную способность системы. Чтобы лучше понять эту концепцию, представьте, что строится новая автомагистраль между крупным городом и быстро растущим пригородом. По мере увеличения трафика и появления пробок время в пути между точками A и B может существенно вырасти.
Чтобы ускорить поездки, власти могут рассмотреть разные решения, не связанные с изменением базовой инфраструктуры. Например, построить дополнительные сервисные дороги или запустить легкорельсовый транспорт вдоль магистрали. Аналогично, решения Layer 2 — это внешние сети, которые позволяют проводить транзакции вне основной сети, увеличивая общую пропускную способность. Однако в отличие от добавления дополнительных полос движения, Layer 2 решения часто оказываются более практичными и экономичными.
Блокчейны Layer 1, такие как Bitcoin, Ethereum и Solana, служат базовым уровнем, обрабатывая транзакции для своих экосистем и имея собственные нативные криптовалюты. Эти валюты обычно используются для оплаты комиссий и расширенной функциональности. В свою очередь решения Layer 2, например Polygon для Ethereum, работают поверх основной цепочки и периодически отправляют обновления через контрольные точки.
Пропускная способность — важный показатель при оценке блокчейна. Этот параметр измеряет скорость и эффективность обработки и записи транзакций за определённый период. По мере привлечения большего числа пользователей и увеличения количества одновременных транзакций блокчейны Layer 1 могут становиться медленнее и дороже в использовании, особенно те, которые полагаются на механизм Proof of Work вместо Proof of Stake.
Хорошими примерами сетей Layer 1 с проблемами масштабируемости служат Bitcoin и Ethereum. Обе сети используют распределённую модель консенсуса, при которой все транзакции должны быть проверены несколькими узлами перед подтверждением. Узлы соревнуются в решении вычислительной задачи, и успешные майнеры получают вознаграждение в нативной криптовалюте. Хотя это обеспечивает точность записываемых данных, при пиковых нагрузках это может приводить к перегрузке сети. В результате пользователи сталкиваются с более медленным подтверждением транзакций и повышенными комиссиями.
Один из способов увеличить пропускную способность Layer 1 — перейти с Proof of Work на Proof of Stake. Однако мнения о преимуществах и долгосрочных последствиях такого подхода в криптосообществе расходятся.
Команда разработчиков проекта обычно внедряет решения по масштабированию в сети Layer 1. Такие изменения могут потребовать хард-форка или софт-форка в зависимости от характера изменения. Обратно совместимые изменения, например обновление SegWit в Bitcoin, можно реализовать с минимальными перебоями. Напротив, более существенные изменения, такие как увеличение размера блока Bitcoin до 8 МБ, требуют хард-форка, что приводит к созданию двух версий блокчейна.
Ещё один способ увеличить пропускную способность — шардинг. Шардинг разделяет операции блокчейна на несколько небольших сегментов, которые могут обрабатывать данные параллельно, что эффективнее последовательной обработки.
Решения Layer 2 опираются на вторичные сети, которые функционируют параллельно или независимо от основной цепочки.
Менее ресурсоёмкие ZK-роллапы (zero-knowledge rollups) объединяют внецепочные транзакции Layer 2 и отправляют их как одну транзакцию в основную цепочку. Система использует доказательства корректности для верификации целостности транзакций, а активы хранятся на оригинальной цепочке через смарт-контракт-мост. Смарт-контракт подтверждает корректность работы роллапа, обеспечивая безопасность, унаследованную от основной сети.
При использовании сайдчейнов необходимо допускать доверительную предпосылку: это отдельные блокчейн-сети со своими валидаторами. В отличие от некоторых других решений Layer 2, смарт-контракт на основной цепочке не проверяет корректность транзакций сайдчейна. Поэтому пользователю приходится полагаться на то, что сеть сайдчейна работает честно, поскольку она имеет контроль над активами на оригинальной цепочке.
В оффчейн-канале состояния (state channel) могут выполняться транзакции вне основной цепочки — это двусторонняя система связи между участниками, которая изолирует часть блокчейна и связывает её с каналом для оффчейн-транзакций. Обычно это достигается через заранее оговорённый смарт-контракт или мультиподпись. Транзакции или их группы затем обрабатываются оффчейн, и информация о них не отправляется немедленно в распределённый реестр. После завершения всех операций итоговое «состояние» канала отправляется в блокчейн для подтверждения. Такой подход ускоряет время транзакций и увеличивает общую пропускную способность сети. Среди примеров решений на базе каналов состояния — Lightning Network для Bitcoin и Raiden для Ethereum.
Решения Layer 2 зависят от вторичных сетей, работающих параллельно или независимо от основной цепочки. Одним из таких типов являются вложенные блокчейны. В этой системе набор вторичных цепочек строится поверх родительской блокчейн-сети. Эти «дочерние» цепочки соблюдают правила и условия, установленные родительской сетью. Основная цепочка ограничивает свою роль разрешением конфликтов при необходимости, тогда как дочерние цепи занимаются ежедневной обработкой транзакций. По завершении они возвращают обработанную информацию в основную сеть. Проект Plasma от OmiseGO является примером вложенного Layer 2 решения.
У решений Layer 1 и Layer 2 есть свои преимущества и недостатки. Хотя Layer 1 может быть наиболее эффективным для значительных улучшений протокола, он требует от валидаторов принятия изменений через хард-форк. Валидаторы могут не захотеть принимать такие изменения, как это было при переходе с Proof of Work на Proof of Stake.
Layer 2 обеспечивает более быстрый путь для повышения масштабируемости, но при этом существует риск утраты части безопасности, обеспечиваемой оригинальной блокчейн-сетью. Безопасность и устойчивость сетей вроде Ethereum и Bitcoin хорошо зарекомендовали себя, и пользователи рассчитывают на их защиту. Однако переход на Layer 2 означает зависимость от команды и сети Layer 2 как в вопросах эффективности, так и безопасности.
В будущем решения Layer 2 могут оказаться ненужными, если блокчейны Layer 1 существенно улучшат свою масштабируемость. Хотя некоторые существующие цепочки показывают прогресс, крупным системам может потребоваться много времени, чтобы решить проблемы масштабируемости, и успех не гарантирован. Блокчейны Layer 1, скорее всего, продолжат фокусироваться на улучшении безопасности, тогда как сети Layer 2 будут предлагать специализированные сервисы под конкретные кейсы. Несмотря на это, такие устоявшиеся цепочки, как Ethereum, вероятно, сохранят своё влияние в ближайшее время благодаря обширным сообществам пользователей и разработчиков. Благодаря большому и децентрализованному набору валидаторов и заслуженной репутации Ethereum остаётся надёжной базой для целевых Layer 2 решений.
Поиск лучших методов масштабирования в криптомире привёл к двум основным стратегиям: улучшению Layer 1 и внедрению Layer 2 решений. Если у вас диверсифицированный криптопортфель, велика вероятность, что в нём уже есть активы как на Layer 1, так и на Layer 2 сетях. Теперь, когда вы лучше понимаете их различия и особенности предлагаемых ими методов масштабирования, вам проще оценивать их роли и назначение.