Что такое уровни Layer 1 и Layer 2 в блокчейне?
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 высокой 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.
Основы
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.
Что такое уровни Layer 1 и Layer 2?
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.
Почему масштабируемость блокчейна важна?
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.
Проблемы современных Layer 1
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.
Как работают решения масштабирования Layer 1?
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.
Как работают решения масштабирования Layer 2?
Решения Layer 2 опираются на вторичные сети, которые функционируют параллельно или независимо от основной цепочки.
Роллапы
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.
Сайдчейны
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.
Каналы состояния
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.
Вложенные блокчейны
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.
Ограничения Layer 1 и Layer 2
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.
Что дальше?
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.
Заключение
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.