Технология блокчейн часто описывается как многоуровневая структура, каждый слой которой выполняет уникальную функцию. Слой 0, обычно называемый блокчейном блокчейнов, служит базовой аппаратной инфраструктурой иерархии блокчейна. Непосредственно над слоем 0 находятся слои 1, 2 и 3.
В этом руководстве мы рассмотрим основные функции и возможности цепочек первого уровня. Давайте начнём.
Что такое блокчейн первого уровня?
defiслоя 1
Цепочка первого уровня (или «L1») — это основополагающая сеть блокчейн-экосистемы, котораяdentуправляет выполнением транзакций, проверкой данных и механизмами консенсуса. L1-цепочки работаютdentот других блокчейнов и содержат несколько компонентов, взаимодействующих друг с другом для обеспечения децентрализации, безопасности и удобства использования.
- Сетевые узлы — компьютеры по всему миру, которые хранят копии блокчейна и взаимодействуют друг с другом.
- Уровень консенсуса – правила, определяющие, как узлы согласовывают допустимость данных (например, Bitcoin или стейкинге Ethereum
- Слой данных – хранит всю историю блокчейна, чтобы предотвратить изменение или фальсификацию прошлых транзакций.
- Транзакционный уровень — этот уровень обрабатывает переводы токенов и смарт-контракты trac гарантируя, что они могут выполняться только в соответствии с правилами сети.
- Прикладной уровень — это интерфейс для децентрализованных приложений (dApps), DeFi и других блокчейн-сервисов.
- Нативные токены — это валюты, которые обеспечивают работу блокчейна. Токены используются для оплаты комиссий за транзакции, вознаграждения валидаторов и содействия участию в управлении.
Ethereum, Solanaи Bitcoin — это примеры блокчейнов первого уровня, каждый из которых имеет свою собственную архитектуру безопасности, собственные токены и механизмы консенсуса.
Чем слой 1 отличается от слоя 2?
Сети первого уровня (Layer 1) формируют фундамент, а сети второго уровня (Layer 2) развивают этот фундамент, устраняя такие ограничения, как скорость, стоимость и эффективность. Вот как они соотносятся друг с другом:
| Особенность | Слой 1 (L1) | Слой 2 (L2) |
| Зависимость | Функционируетdentкак основной блокчейн | Построено на основе сети первого уровня |
| Обработка транзакций | Все транзакции обрабатываются непосредственно в основном блокчейне | Транзакции обрабатываются вне блокчейна, затем объединяются в пакеты* и завершаются на уровне L1 |
| Скорость | Более медленный процесс, поскольку все узлы должны проверять каждую транзакцию | Значительно быстрее при сниженных требованиях к проверке |
| Расходы | Более высокие тарифы, особенно в периоды пиковой нагрузки | Снижение комиссионных сборов благодаря обработке вне блокчейна и эффективной пакетной обработке* |
| Безопасность | Обеспечивает свою безопасность за счет собственного консенсуса | Наследует безопасность от нижележащей сети уровня 1 |
| Масштабирование | Изменения в базовом протоколе, такие как увеличение размера блока или изменение механизма консенсуса, могут улучшить масштабируемость | Для повышения масштабируемости используйте сети или сервисы, расположенные вне блокчейна |
*Пакетная обработка означает объединение множества мелких транзакций в одну и отправку их в основной блокчейн как единой записи, а не обработку каждой по отдельности.
Почему первый слой называется базовым слоем?
Цепочки первого уровня называются «базовым уровнем», потому что они служат фундаментальным слоем для экосистемы блокчейна, на котором строятся другие уровни и приложения. Цепочки первого уровня предоставляют основные услуги, такие как проверка транзакций, консенсус и безопасность, и, как правило, не зависят от другой базовой сети.
Основные функции цепей первого уровня
Проверка и безопасность транзакций
Блокчейны первого уровня — это фундаментальный механизм для проверки и записи транзакций непосредственно в блокчейне. Каждая транзакция тщательно проверяется на подлинность и легитимность, прежде чем она будет окончательно добавлена в распределенный реестр.
Этот процесс необходим для предотвращения мошеннических действий, таких как двойная трата средств или манипулирование историей транзакций. Таким образом, блокчейны первого уровня создают надежную и заслуживающую доверия основу для децентрализованных систем.
Механизмы достижения консенсуса (PoW против PoS)
В основе каждого уровня L1 лежит механизм консенсуса. Эти механизмы, такие как Proof of Work (PoW) или Proof of Stake (PoS), defi, как транзакции проверяются и согласовываются. Например, Bitcoin использует механизм консенсуса Proof of Work (PoW); майнеры должны попытаться решить криптографическую задачу (maticголоволомку), чтобы подтвердить транзакцию. Ethereum, с другой стороны, использует механизм консенсуса Proof of Stake (PoS); валидаторы блокируют токены для подтверждения транзакций и обеспечения безопасности сети.
Собственная токеномика (например, ETH, BTC, SOL)
Каждый уровень 1 имеет собственный токен, который обеспечивает работу его экосистемы. Bitcoin (BTC), Ethereum (ETH) и Solana (SOL) — яркие тому примеры. Эти токены используются для оплаты комиссий за транзакции, поощрения валидаторов или майнеров и поддержания безопасности сети. Они также формируют экономическую основу для приложений, построенных на блокчейне.
Развертывание смарт-trac(Ethereum, Solana, Avalanche)
Блокчейны, такие как Ethereum , Avalanche и Solana созданы не только для обработки транзакций. Они поддерживают развертывание смарт-контрактов trac что означает, что разработчики могут запускать децентрализованные приложения (dApps), DeFi , NFT и другие сервисы Web3 прямо в блокчейне. Эти сети превратились из просто реестров транзакций в комплексные среды разработки.
*Умныйtrac? Представьте его как автоматизированную программу, которая выполняет определенные действия в блокчейне при соблюдении определенных условий.
Примеры ведущих блокчейнов первого уровня
Bitcoin – первоначальный уровень платежей
Bitcoin, запущенный в 2009 году, является первым и наиболее широко используемым блокчейном первого уровня. Он был разработан как децентрализованная цифровая валюта и система одноранговых платежей без банков и посредников. Транзакции записываются в публичный реестр и подтверждаются майнерами с использованием алгоритма Proof of Work, где майнеры соревнуются в решении сложных задач и получают вознаграждение Bitcoin за обеспечение безопасности сети.
Ethereum – пионер смарт-trac
Ethereum произвел революцию в блокчейне, внедрив смарт-trac, которые позволили создавать децентрализованные приложения (dApps) в сети. Запущенный в 2015 году, Ethereum стал основой для экосистем DeFi, NFT, DAO и Web3. Ethereum также есть собственная криптовалюта, Ether, и он стал второй по величине блокчейн-платформой в мире по рыночной капитализации.
Solana – высокопроизводительная платформа первого уровня для обеспечения скорости и работы децентрализованных приложений
Solana разработана для обработки транзакций с высокой пропускной способностью и низкой стоимостью, способна обрабатывать тысячи транзакций в секунду. Это достигается за счет гибридной модели Proof of Stake (PoS) и Proof of History (PoH), которая обеспечивает точную временную последовательность транзакций.
Avalanche – Подсети и пользовательские цепочки
Благодаря своей подсетевой архитектуре Avalanche предоставляет платформу нулевого уровня (Layer 0), которая позволяет разработчикам и предприятиям запускать настраиваемые блокчейны, адаптированные для конкретных сценариев использования. Эти подсети могут иметь собственные модели управления и токены, что делает Avalanche особенноtracдля предприятий, которым необходима гибкость.
Благодаря быстрой обработке транзакций (в течение нескольких секунд) и низким комиссиям, Avalanche позиционирует себя как конкурент Ethereum как в сфере DeFi , так и в сфере внедрения блокчейна в корпоративной среде.
Polkadot и Cosmos – уровни 1, ориентированные на обеспечение взаимодействия
Главной особенностью Polkadot и Cosmos является совместимость. Polkadot соединяет специализированные блокчейны, называемые парачейнами, со своей основной цепочкой ретрансляции, что позволяет им совместно использовать средства безопасности и взаимодействовать.
В свою очередь, Cosmos использует протокол межблокчейновой связи (IBC) для соединенияdent блокчейнов. Обе системы стремятся решить «проблему разрозненности» в блокчейне, создав экосистему, в которой множество блокчейнов могут беспрепятственно взаимодействовать, торговать активами и обмениваться данными.
Проблемы блокчейнов первого уровня
Ограничения масштабируемости и пропускной способности
Блокчейны первого уровня часто испытывают трудности с обработкой большого объема транзакций в секунду (TPS). Например, Bitcoin обрабатывает примерно 7 TPS, а Ethereum — 15–30 TPS на своем базовом уровне. Сравните это с традиционными платежными системами, такими как Visa, которые обрабатывают около 1700 TPS в обычном режиме работы с пиковой пропускной способностью в 65 000 TPS, и эти показатели для блокчейнов первого уровня далеки от того, что необходимо для глобальных платежных систем или массового внедрения.
Для решения этой проблемы появилось несколько мер, включая решения на уровне первого уровня (L1), такие как шардинг, хардфорки и модернизация механизмов консенсуса (например, Ethereum от доказательства работы к доказательству доли владения), а также решения вне сети (L2), такие как роллапы, пакетная обработка и сеть Lightning Network.
Высокие тарифы на газ и перегрузка сети
Когда спрос на сеть возрастает, транзакционные издержки могут стать непомерно высокими. Ethereum испытали это на собственном опыте во время DeFi лета 2020 года и бума NFT в 2021 году, когда простые действия, такие как обмен токенов или покупка NFT, могли стоить от 50 до 200 долларов и более в виде комиссий за газ . Эти высокие издержки фактически лишили доступа мелких пользователей и заставили многих искать альтернативы, такие как Binance Smart Chain или более новые решения второго уровня, такие как Arbitrum и Polygon, которые обрабатывают транзакции дешевле, используя платформу Ethereum .
Компромисс между безопасностью и децентрализацией
Bitcoin и Ethereum поддерживают безопасность и доверие за счет вовлечения тысяч децентрализованных участников в процесс достижения консенсуса, но это замедляет скорость транзакций.
В отличие от них, Binance Smart Chain предлагает более быстрые и дешевые транзакции, но использует гораздо меньший набор валидаторов (около 21), что вызывает вопросы о централизации и риске цензуры. Эта небольшая группа валидаторов может вступать в сговор или подвергаться давлению с целью блокировки определенных транзакций, что делает сеть уязвимой для централизованного контроля.
Вопросы энергоэффективности и устойчивого развития
Bitcoin по алгоритму Proof-of-Work потребляет около 187 ТВт·ч электроэнергии в год, что примерно эквивалентно годовому потреблению электроэнергии в Таиланде и составляет около 0,6% от мирового потребления электроэнергии. Это вызывает растущую критику со стороны экологических групп и регулирующих органов.
В ответ на эти опасения, в 2022 году Ethereum завершил «слияние», перейдя от алгоритма Proof-of-Work к Proof-of-Stake и сократив потребление энергии более чем на 99%. Однако этот переход вызвал новые дебаты о том, склонна ли сеть к усилению централизации в обмен на устойчивость. При использовании механизма консенсуса Proof-of-Stake крупные пулы стейкинга потенциально могут сконцентрировать контроль над сетью.
Первый и второй уровни: ключевые различия
Урегулирование, безопасность и окончательность
- Первый уровень: Базовый блокчейн (например, Bitcoin , Ethereum ) отвечает за проверку транзакций, ведение реестра и обеспечение консенсуса. Расчеты и окончательное заверение происходят непосредственно в блокчейне, а это значит, что транзакции, записанные здесь, считаются окончательным «источником истины».
- Уровень 2: Построенный поверх уровня 1, уровень 2 наследует гарантии безопасности и расчетов базового уровня, но обрабатывает транзакции вне блокчейна небольшими партиями. Результаты впоследствии объединяются и возвращаются на уровень 1 для окончательного расчета.
Arbitrum и Optimism выполняют тысячи транзакций вне блокчейна, но результаты периодически обрабатываются в основной сети Ethereum .
Стоимость и скорость транзакций
- Первый уровень: Ограниченное пространство блока означает, что высокий спрос приводит к более высоким комиссиям и более медленным подтверждениям. Например, комиссии за газ резко возрастают во время всплесков активности DeFi Ethereum , что делает небольшие транзакции нецелесообразными.
- Уровень 2: Обрабатывая транзакции вне блокчейна или объединяя их в пакеты, уровни 2 значительно снижают затраты matic ускоряют обработку. Вместо прямой конкуренции за место в блоке уровня 1, пользователи получают выгоду от агрегированных расчетов.
Обмен, который на первом уровне сети Ethereum может стоить более 30 долларов за газ, на Arbitrum обойдется менее чем в 1 доллар. Аналогично, сеть Lightning Network в Bitcoinобеспечивает мгновенные платежи с практически нулевой комиссией по сравнению с более медленной и дорогой базовой сетью Bitcoin .
Примеры пар L1/L2 (Ethereum + Arbitrum/Optimism, Bitcoin + Lightning Network)
- Ethereum + Arbitrum/Optimism: Ethereum обеспечивает безопасность и расчеты. Arbitrum и Optimism (роллапы) обеспечивают масштабируемость, выполняя транзакции вне блокчейна, а затем осуществляя расчеты обратно в Ethereum .
- Bitcoin + Lightning Network: Bitcoin предлагает безопасные и неизменяемые расчеты, а сеть Lightning Network обеспечивает быстрые микроплатежи вне блокчейна, которые можно использовать для повседневных целей, таких как чаевые или оплата покупок в магазинах.
- Polygon (PoS Chain) + Ethereum : Polygon предлагает более быстрые и дешевые транзакции с мостами к Ethereum , что делает его гибридным решением для масштабирования на уровне Layer 2/сайдчейн.
Будущее блокчейнов первого уровня
План развития и шардинг Ethereum
Изначально Ethereum планировал использовать шардинг, разделяя блокчейн на более мелкие параллельные цепочки для повышения скорости транзакций. Однако от этого подхода отказались, когда решения второго уровня (обрабатывающие транзакции вне блокчейна) оказались более эффективными для масштабирования.
Вместо этого Ethereum принял стратегию, ориентированную на роллапы. Цель состоит в том, чтобы сделать Ethereum самым безопасным базовым уровнем, обеспечивая при этом дешевое хранение данных для роллапов. Этот новый подход называется danksharding — он не разделяет Ethereum на сегменты для обработки транзакций, а увеличивает объем данных роллапов, которые сеть может эффективно обрабатывать.
Первый шаг, прототип алгоритма Danksharding (EIP-4844), был запущен 13 марта 2024 года вместе с обновлением Dencun. Он представил «блобы» — более дешевый способ хранения сводных данных, который уже снизил плату за трафик второго уровня в 10-100 раз.
Со временем Ethereum расширит емкость хранилища больших двоичных объектов (blob capacity) и полностью внедрит технологию danksharding, стремясь к производительности более 100 000 транзакций в секунду за счет роллапов, сохраняя при этом децентрализацию и безопасность.
Рост многоцепочечных экосистем
В сфере блокчейна происходит смещение в сторону специализированных сетей, вместо того чтобы полагаться на одну цепочку для всего. Bitcoin выступает в роли цифрового золота для организаций. Ethereum Solana лидирует в DeFi с общей заблокированной стоимостью более 90 миллиардов долларов, обеспечивает работу динамичных игр и NFT, а Avalanche привлекает trac подсетей.
Крупные протоколы, такие как Aave и Uniswap, больше не ограничиваются одним блокчейном. Вместо этого они работают одновременно в нескольких сетях, позволяя пользователям выбирать, где взаимодействовать. На Polygon они получают выгоду от низких комиссий; на Solana— от более быстрого исполнения ордеров; а на Ethereum— от максимальной безопасности и децентрализации. На практике пользователь может хранить свои средства в Bitcoin, получать доход на Ethereumи играть в игры на Solana— и всё это в рамках одной экосистемы.
Это позволяет создать болееtronи эффективную блокчейн-экономику, вместо того чтобы заставлять одну сеть одновременно решать задачи безопасности, масштабируемости и снижения затрат.
Роль взаимодействия (мостовые соединения между цепочками, IBC)
Поскольку различные блокчейны специализируются на разных функциях, пользователям необходимы методы перемещения своих активов и данных между блокчейнами. Межсетевые мосты служат цифровыми магистралями, соединяющими множество блокчейн-сетей. С помощью межсетевого моста пользователи могут переводить токены из более дорогого блокчейна, такого как Ethereum , в более дешевые блокчейны, такие как Polygon, или в более быстрые блокчейны, такие как Solana , и обратно по желанию.
К числу популярных мостов относятся PoS Bridge от Polygon, обеспечивающий переводы Ethereum между Polygon, а также протоколы, такие как Inter-Blockchain Communication (IBC) от Cosmos, которые соединяют десятки блокчейнов и создают экосистему с основной целью — обмен данными между ними. Существуют также сервисы, такие как LayerZero и Wormhole, предоставляющие услуги межсетевого взаимодействия между различными сетями.
Однако у этих мостов есть серьёзная проблема: они являются основными целями для хакеров, поскольку хранят большие объёмы криптовалюты. Крупные атаки, такие как Ronin Bridge (украдено 625 миллионов долларов) и Wormhole (украдено 320 миллионов долларов), показывают, что безопасность мостов всё ещё находится в стадии развития. Несмотря на эти риски, мосты остаются важными для пользователей, которые хотят использовать преимущества различных блокчейнов.
Внедрение сетей первого уровня в образовательный процесс в учреждениях
Bitcoin остается наиболее широко используемой платежной системой первого уровня среди институциональных инвесторов. Такие корпорации, как Strategy (ранее MicroStrategy), Metaplanet и MARA Holdings, хранят значительные объемы Bitcoin в своих казначействах, рассматривая их как «цифровое золото» и средство защиты от инфляции.
Ethereum также продемонстрировалtronинституциональную поддержку. Публичные компании владеют почти 966 000 ETH, стоимость которых составляет приблизительно 3,5 миллиарда долларов. The Ether Machine, Bitmine Immersion Technologies и другие занялиtronпозиции в Ethereum как в качестве альтернативного средства сохранения стоимости и децентрализованной финансовой платформы.
Значительное институциональное использование позволит постоянно развивать первый уровень инфраструктуры, превращая его в болееtron, безопасную и глобально интегрированную систему цифровых финансов, при этом второй уровень и протоколы взаимодействия будут расширять свои возможности.
