Разделение экосистемы блокчейнов на слои (уровни) дает понимание того, как устроена эта экосистема, а также, как базовые, «родительские» блокчейны решают свои проблемы, главная из которых — масштабируемость. В этой статье поговорим о слоях блокчейна L0 — L2.
Любая компьютерная сеть имеет пропускную способность передачи данных. Блокчейн не исключение. Но такие децентрализованные базы данных более подвержены проблеме масштабирования, чем централизованные сети.
В структуру блокчейна входит комплекс узлов, то есть, компьютеров в сети, которые хранят реестр данных. Это значит, что каждый узел задействует серьезные вычислительные мощности для обеспечения доступа к распределенному реестру и достижения консенсуса (состояния, когда все ноды соглашаются с одной версией блокчейна, то есть все узлы сети признают новый блок транзакций легитимным и создают у себя копии этого блока данных).
Чем больше в сети узлов, тем более она децентрализована. Это очень хорошо для безопасности сети, но негативно влияет на скорость обработки транзакций.
С другой стороны, чем меньше узлов, тем быстрее работает сеть, но тем больше она уязвима. А контроль 51% узлов хакерами вообще приводит к тому, что с сетью можно делать все что угодно, в плохом смысле этого слова.
Подводя итоги вышесказанного, в моменте сделать идеально децентрализованный, безопасный и масштабируемый блокчейн на сегодняшний день невозможно. Эта проблема известна, как трилемма блокчейна.
Простыми словами: трилемма блокчейна — это предположение, что децентрализованная сеть может одновременно обеспечить только два преимущества из трех (децентрализация, безопасность, масштабируемость).
Уровни или слои блокчейна призваны решать эту проблему.
Первый уровень блокчейна (L1)
Начнем с первого слоя блокчейна, а не нулевого, так как именно L1 является основным уровнем. К распределенным реестрам первого слоя относятся те блокчейны, которые проводят транзакции автономно, то есть без участия какой либо другой сети.
На этом уровне выполняются большие, важные задачи, благодаря решению которых поддерживаются основы функционирования сети: языки программирования, разрешение споров, механизмы консенсуса, ограничения.
Примеры блокчейнов первого уровня: Bitcoin, Ethereum, Solana.
Как было сказано выше, децентрализованные базы данных L1 сталкиваются с трилеммой блокчейна. Для ее решения и существуют блокчейны второго слоя. Кроме того, из-за того, что количество блокчейнов L1 постоянно увеличивается, появляется проблема передачи криптоактивов из одного блокчейна в другой. Для решения этой проблемы придуман нулевой слой.
Нулевой уровень блокчейна (L0)
Этот слой позволяет разным сетям взаимодействовать и помогает решать проблему масштабируемости. Речь идет о:
- передаче криптовалюты между разными сетями;
- возможности разрабатывать одно dApps на нескольких блокчейнах одновременно;
- быстрых и недорогих транзакциях на кроссчейн-биржах благодаря «коммуникационным» протоколам, которые используются в L0.
Примеры блокчейнов нулевого уровня: Cosmos, Avalanche, Polkadot.
Второй уровень блокчейна (L2)
Для улучшения масштабируемости базового блокчейна (L1) существуют слои второго уровня. Их обычно называют сторонними интеграциями с первым слоем сети. Протоколы второго уровня блокчейна снижают рабочую нагрузку на базовую сеть первого уровня, обрабатывают транзакции вне L1 и возвращают их обратно.
Решения второго уровня имеют разные подходы к тому, как сделать сеть более масштабируемой. Применяют такие технические решения:
1. State Channels (каналы состояний). Обмен транзакциями происходит вне блокчейна, после чего в сам блокчейн записывается результат. То есть, пользователи могут по открытому между собой каналу напрямую совершить несколько транзакций вне сети, а на уровень расчетов (L1) отправятся только две транзакции (конечное состояние канала), что существенно снижает затраты и увеличивает пропускную способность сети.
2. Nested blockchains (вложенные блокчейны). Это работа сети второго уровня поверх первого уровня. L1 задает параметры, L2 выполняет процессы. Данное техническое решение основано на использовании хеш-деревьев, которые создают дочерние цепочки к базовому блокчейну. Вложенные блокчейны работают по правилам родительской сети. Главный блокчейн (L1) не участвует в обработке транзакций, а только разрешает споры при необходимости. Обработкой транзакций занимаются дочерние сети (L2), а потом возвращают их на первый уровень в родительский блокчейн (L1). Это помогает делать транзакции более быстрыми и дешевыми.
3. Rollups (рулоны). Данная технология предполагает объединение нескольких транзакций и их обработку в сети второго слоя. Есть два типа роллапов:
- Zero knowledge (нулевое разглашение) — объединяют большое количество транзакций в одну. Группируют транзакции и выносят часть вычислений за пределы L1. По сути, в результате на первый уровень отправляется только одна транзакция, что позволяет значительно увеличивать скорость проведения операций.
- Optimistic rollups — работают параллельно с базовой сетью. Разворачивают уже существующие на первом уровне блокчейна смарт-контракты. Транзакции объединяются, сжимаются и обрабатываются на втором уровне, что в разы увеличивает скорость их обработки. При использовании этой технологии, блокчейн не проверяет каждую транзакцию на L2, то есть, не производит вычислений (отсюда и увеличение пропускной способности сети), а просто транслирует транзакции и «оптимистически» предполагает, что они легитимны, пока это никем не оспорено.
4. Sidechains (сайдчейны). Гибрид канала состояний и вложенной сети, применяемый для одновременной обработки большого количества транзакций. Сайдчейны функционируют отдельно от блокчейна L1 и имеют свой алгоритм консенсуса. К базовому блокчейну подключаются через кроссчейн-мост. В родительской цепи (L1) криптоактивы блокируются, пока на сайдчейне с ними идет работа, после возвращения на первый уровень они разблокируются. Разница между сайдчейнами и каналами состояний в том, что первые публично записывают все транзакции в реестр. Также, если в сайдчейне будет нарушена безопасность, это не окажет никакого влияния на другие сайдчейны или базовый блокчейн.
Примеры блокчейнов второго уровня: Optimism (решает проблему маштабируемости сети Ethereum, путем использования решения Optimistic rollups), Polygon (повышает уровень масштабируемости блокчейна Ethereum, используется технология сайдчейна), Lightning Network (интегрирован в сеть Bitcoin, помогает делать транзакции более быстрыми и дешевыми).
Есть у блокчейнов второго уровня и недостатки:
- Появление новых цепочек блоков поверх основных сетей создает дополнительные препятствия для «коммуникаций» между блокчейнами.
- L2 имеет более низкий уровень безопасности по сравнению с базовой сетью, что влечет за собой дополнительные риски.
- Надстройки второго уровня не решают проблем основных сетей, а только «сглаживают» недостатки того или иного блокчейна.
Третий уровень блокчейна (L3)
Слой L3 часто называют прикладным слоем. Это уровень, на котором размещаются децентрализованных приложений и протоколы, обеспечивающие работу приложений.
Примеры
Uniswap — это децентрализованная биржа
Orbs — это единый бэкенд для кроссчейн приложений
Понимание уровней блокчейнов поможет вам приблизительно представлять место интересующего вас криптопроекта в блокчейн-экосистеме.
Статья создана при поддержке телеграм-канала
