ТЛ;ДР

Уровень 1 относится к базовой сети, такой как Биткойн, BNB Chain или Ethereum, и ее базовой инфраструктуре. Блокчейны уровня 1 могут проверять и завершать транзакции без необходимости использования другой сети. Как мы видели на примере Биткойна, улучшить масштабируемость сетей первого уровня сложно. В качестве решения разработчики создают протоколы уровня 2, которые полагаются на сеть уровня 1 для обеспечения безопасности и консенсуса. Сеть Lightning Network Биткойна является одним из примеров протокола уровня 2. Это позволяет пользователям свободно совершать транзакции перед их записью в основную цепочку.

Введение

Уровень 1 и уровень 2 — это термины, которые помогают нам понять архитектуру различных блокчейнов, проектов и инструментов разработки. Если вы когда-нибудь задумывались о взаимосвязи между Polygon и Ethereum или Polkadot и его парачейнами, вам поможет изучение различных слоев блокчейна.

Что такое слой 1?

Сеть уровня 1 — это другое название базового блокчейна. BNB Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC) и Solana — это протоколы первого уровня. Мы называем их уровнем 1, потому что это основные сети в их экосистеме. В отличие от уровня 1, у нас есть оффчейн и другие решения уровня 2, построенные поверх основных цепочек.

Другими словами, протокол является уровнем 1, когда он обрабатывает и завершает транзакции в своем собственном блокчейне. У них также есть собственный токен, используемый для оплаты комиссий за транзакции.

Масштабирование уровня 1

Распространенной проблемой сетей уровня 1 является их неспособность масштабироваться. Биткойн и другие крупные блокчейны испытывают трудности с обработкой транзакций во времена повышенного спроса. Биткойн использует механизм консенсуса Proof of Work (PoW), который требует много вычислительных ресурсов.

Хотя PoW обеспечивает децентрализацию и безопасность, сети PoW также имеют тенденцию замедляться, когда объем транзакций слишком велик. Это увеличивает время подтверждения транзакции и делает комиссию дороже.

Разработчики блокчейна уже много лет работают над решениями для масштабируемости, но до сих пор ведется много дискуссий относительно лучших альтернатив. Для масштабирования уровня 1 доступны следующие параметры:

1. Увеличение размера блока, позволяющее обрабатывать больше транзакций в каждом блоке.

2. Изменение используемого механизма консенсуса, например, в предстоящем обновлении Ethereum 2.0.

3. Реализация шардинга. Форма разделения базы данных.

Для реализации улучшений уровня 1 требуется значительная работа. Во многих случаях не все пользователи сети согласятся на изменение. Это может привести к расколу сообщества или даже к хард-форку, как это произошло с Bitcoin и Bitcoin Cash в 2017 году.

СегВит

Одним из примеров решения уровня 1 для масштабирования является биткойн SegWit (отдельный свидетель). Это увеличило пропускную способность Биткойна за счет изменения способа организации данных блока (цифровые подписи больше не являются частью ввода транзакции). Это изменение освободило больше места для транзакций на блок, не влияя на безопасность сети. SegWit был реализован посредством обратно совместимого софт-форка. Это означает, что даже узлы Биткойн, которые еще не обновлены для включения SegWit, все еще могут обрабатывать транзакции.

Что такое шардинг уровня 1?

Шардинг — это популярное решение масштабирования уровня 1, используемое для увеличения пропускной способности транзакций. Этот метод представляет собой форму разделения базы данных, которую можно применять к распределенным реестрам блокчейна. Сеть и ее узлы разделены на разные сегменты, чтобы распределить рабочую нагрузку и повысить скорость транзакций. Каждый шард управляет подмножеством активности всей сети, то есть имеет свои собственные транзакции, узлы и отдельные блоки.

При шардинге нет необходимости хранить полную копию всей цепочки блоков на каждом узле. Вместо этого каждый узел сообщает о выполненной работе основной цепочке, чтобы поделиться состоянием своих локальных данных, включая баланс адресов и другие ключевые показатели.

Уровень 1 против уровня 2

Когда дело доходит до улучшений, не все можно решить на уровне 1. Из-за технологических ограничений некоторые изменения сложно или почти невозможно внести в основную сеть блокчейна. Например, Ethereum переходит на Proof of Stake (PoS), но на разработку этого процесса ушли годы.

Некоторые варианты использования просто не могут работать с уровнем 1 из-за проблем с масштабируемостью. Игра с блокчейном не могла реально использовать сеть Биткойн из-за длительного времени транзакций. Однако игра, возможно, по-прежнему захочет использовать безопасность и децентрализацию уровня 1. Лучший вариант — построить поверх сети решение уровня 2.

Молниеносная сеть

Решения уровня 2 основаны на уровне 1 и полагаются на него для завершения транзакций. Одним из известных примеров является сеть Lightning Network. В сети Биткойн при интенсивном трафике обработка транзакций может занять несколько часов. Сеть Lightning позволяет пользователям совершать быстрые платежи с помощью биткойнов за пределами основной цепочки, а окончательный баланс позже возвращается в основную цепочку. По сути, это объединяет все транзакции в одну окончательную запись, экономя время и ресурсы.

Примеры блокчейна уровня 1

Теперь, когда мы знаем, что такое слой 1, давайте рассмотрим несколько примеров. Существует огромное разнообразие блокчейнов первого уровня, и многие из них поддерживают уникальные варианты использования. Это не только Биткойн и Эфириум, и каждая сеть имеет разные решения трилеммы технологии блокчейна: децентрализация, безопасность и масштабируемость.

Элронд

Elrond — это сеть уровня 1, основанная в 2018 году, которая использует шардинг для повышения производительности и масштабируемости. Блокчейн Elrond может обрабатывать более 100 000 транзакций в секунду (TPS). Двумя его уникальными основными особенностями являются консенсусный протокол Secure Proof of Stake (SPoS) и адаптивное разделение состояний.

Адаптивное сегментирование состояния происходит посредством разделения и слияния сегментов по мере того, как сеть теряет или приобретает пользователей. Вся архитектура сети сегментирована, включая ее состояние и транзакции. Валидаторы также перемещаются между шардами, что снижает вероятность злонамеренного захвата шарда.

Собственный токен Elrond EGLD используется для оплаты транзакций, развертывания DApp и вознаграждения пользователей, участвующих в механизме проверки сети. Кроме того, сеть Elrond сертифицирована как Carbon Negative, поскольку она компенсирует больше CO2, чем отвечает ее механизм PoS.

Гармония

Harmony — это сеть уровня 1 с эффективным доказательством доли (EPoS) и поддержкой сегментирования. Основная сеть блокчейна состоит из четырех сегментов, каждый из которых параллельно создает и проверяет новые блоки. Шард может делать это со своей собственной скоростью, то есть все они могут иметь разную высоту блоков.

В настоящее время Harmony использует стратегию «кросс-чейн финансирования» для привлечения разработчиков и пользователей. Бездоверительные мосты к Эфириуму (ETH) и Биткойну играют ключевую роль, позволяя пользователям обменивать свои токены без обычных рисков хранения, наблюдаемых при использовании мостов. Основное видение Harmony по масштабированию Web3 основано на децентрализованных автономных организациях (DAO) и доказательствах с нулевым разглашением.

Будущее DeFi (децентрализованных финансов), похоже, связано с возможностями мульти- и кросс-чейн, что делает мостовые услуги Harmony привлекательными для пользователей. Инфраструктура NFT, инструменты DAO и межпротокольные мосты являются основными областями внимания.

Его собственный токен ONE используется для оплаты комиссий за сетевые транзакции. Также можно сделать ставку на участие в механизме консенсуса и управлении Гармонии. Это обеспечивает успешным валидаторам вознаграждение за блок и комиссию за транзакцию.

Лоб

Celo — это сеть уровня 1, ответвленная от Go Ethereum (Geth) в 2017 году. Однако в нее были внесены некоторые существенные изменения, включая внедрение PoS и уникальной адресной системы. Экосистема Celo Web3 включает DeFi, NFT и платежные решения: подтверждено более 100 миллионов транзакций. В Celo любой может использовать номер телефона или адрес электронной почты в качестве открытого ключа. Блокчейн легко запускается на стандартных компьютерах и не требует специального оборудования.

Основным токеном Celo является CELO, стандартный служебный токен для транзакций, безопасности и вознаграждений. В сети Celo также есть стейблкоины cUSD, cEUR и cREAL. Они генерируются пользователями, а их привязки поддерживаются механизмом, аналогичным DAI MakerDAO. Кроме того, транзакции, совершенные с помощью стейблкоинов Celo, могут быть оплачены любым другим активом Celo.

Адресная система CELO и стейблкоин призваны сделать криптовалюту более доступной и улучшить ее внедрение. Волатильность рынка криптовалют и трудности для новичков могут многих обескуражить.

ТОРчейн

THORChain — это межсетевая децентрализованная биржа без разрешения (DEX). Это сеть уровня 1, построенная с использованием Cosmos SDK. Он также использует механизм консенсуса Tendermint для проверки транзакций. Основная цель THORChain — обеспечить децентрализованную межсетевую ликвидность без необходимости привязки или упаковки активов. Для мультичейн-инвесторов привязка и упаковка добавляют дополнительный риск в процесс.

По сути, THORChain действует как менеджер хранилища, который контролирует депозиты и снятие средств. Это помогает создать децентрализованную ликвидность и устранить централизованных посредников. RUNE — это собственный токен THORChain, используемый для оплаты комиссий за транзакции, а также для управления, безопасности и проверки.

Модель автоматического маркет-мейкера (AMM) THORChain использует RUNE в качестве базовой пары, что означает, что вы можете обменять RUNE на любой другой поддерживаемый актив. В каком-то смысле проект работает как кросс-чейн Uniswap, где RUNE является расчетным и защитным активом для пулов ликвидности.

Кава

Kava — это блокчейн уровня 1, который сочетает в себе скорость и совместимость Cosmos с поддержкой разработчиков Ethereum. Используя «совместную» архитектуру, сеть Kava имеет отдельный блокчейн для сред разработки EVM и Cosmos SDK. В сочетании с поддержкой IBC в кочейне Cosmos это позволяет разработчикам развертывать децентрализованные приложения, которые беспрепятственно взаимодействуют между экосистемами Cosmos и Ethereum.

Kava использует механизм консенсуса Tendermint PoS, обеспечивая мощную масштабируемость приложений в кочейне EVM. Сеть Kava Network, финансируемая KavaDAO, также предлагает открытые стимулы для разработчиков, предназначенные для вознаграждения 100 лучших проектов в каждой кочейне в зависимости от использования.

У Kava есть собственный служебный и управленческий токен KAVA и стейблкоин с привязкой к доллару США USDX. KAVA используется для оплаты комиссий за транзакции и используется валидаторами для достижения сетевого консенсуса. Пользователи могут делегировать свои ставки KAVA валидаторам, чтобы заработать долю выбросов KAVA. Стейкеры и валидаторы также могут голосовать за предложения по управлению, которые определяют параметры сети.

йотекс

IoTeX — это сеть уровня 1, основанная в 2017 году с упором на объединение блокчейна с Интернетом вещей. Это дает пользователям контроль над данными, которые генерируют их устройства, позволяя создавать «DApps, активы и сервисы с компьютерной поддержкой». Ваша личная информация имеет ценность, и управление ею через блокчейн гарантирует безопасное владение.

Сочетание аппаратного и программного обеспечения IoTeX предоставляет людям новое решение для контроля своей конфиденциальности и данных без ущерба для удобства пользователей. Система, которая позволяет пользователям зарабатывать цифровые активы на основе своих реальных данных, называется MachineFi.

IoTeX выпустила два известных аппаратных продукта, известных как Ucam и Pebble Tracker. Ucam — это передовая камера домашней безопасности, которая позволяет пользователям контролировать свой дом из любого места и с полной конфиденциальностью. Pebble Tracker — это интеллектуальный GPS-навигатор с поддержкой 4G и возможностями отслеживания. Он отслеживает не только данные GPS, но и данные об окружающей среде в режиме реального времени, включая температуру, влажность и качество воздуха.

Что касается архитектуры блокчейна, IoTeX имеет несколько протоколов уровня 2, построенных поверх него. Блокчейн предоставляет инструменты для создания индивидуальных сетей, использующих IoTeX для доработки. Эти цепочки также могут взаимодействовать друг с другом и обмениваться информацией через IoTeX. Затем разработчики могут легко создать новую подцепь для удовлетворения конкретных потребностей своего устройства IoT. Монета IoTeX, IOTX, используется для комиссий за транзакции, размещения ставок, управления и проверки сети.

Заключительные мысли

Сегодняшняя экосистема блокчейна имеет несколько сетей уровня 1 и протоколов уровня 2. Легко запутаться, но как только вы поймете основные понятия, вам станет легче понять общую структуру и архитектуру. Эти знания могут быть полезны при изучении новых блокчейн-проектов, особенно когда они сосредоточены на совместимости сетей и межцепочных решениях.