Как у любого здания есть свой фундамент, так и у сети блокчейнов есть своя основа. В качестве нее выступает блокчейн уровня 1. Именно к нему относятся ключевые сети (Ethereum, Bitcoin, BNB Chain, Solana, Avalanche). И именно он отвечает за безопасность и децентрализацию выполняемых транзакций.
Что такое блокчейн 1 уровня — определение и характеристики
Блокчейн 1 уровня (или протоколы L1, Layer 1) — это блокчейн, который проводит транзакции без участия другой сети. Он отвечает за проверку, запись, обеспечение безопасности и децентрализация транзакций. Данный уровень является фундаментальным.
Основными характеристиками протоколов L1 являются:
- Масштабируемость — способность обработки больших объемов транзакций;
- Безопасность — отвечает за неизменяемость и целостность блокчейна;
- Децентрализация — обеспечивает возможность проведения децентрализованных транзакций, над которыми ни одна организация не имеет контроля;
- Консенсус — обеспечивает проверку транзакций и достижение согласия по основным данным всех блоков.
При этом масштабируемость считается главной проблемой первого уровня. В периоды повышенного спроса возникают ряд трудностей, не позволяющих блокчейну оперативно справляться с обработкой транзакций. Обусловлено это применением механизмов консенсусов Proof of Work и Proof of Stake, которые требуют существенных ресурсов для вычислений.
Разбор на примерах: Bitcoin и Ethereum
Самым ярким примером блокчейна первого уровня, конечно, является Bitcoin. Именно он произвел революцию в цифровых платежах, предоставив возможность их проведения без центрального органа. В своей работе Биткоин использует механизмы консенсуса Proof of Work.
Еще один яркий представитель L1 — Ethereum. Изначально от также работал на базе Proof of Work. Но в 2022 году Эфир перешел на механизм Proof of Stake, что способствовало лучшей масштабируемости и энергоэффективности. Ethereum считается пионером среди децентрализованных приложений и смарт-контрактов.
К платформам первого уровня относится и Solana. Для нее характерны небольшие транзакционные издержки и высокая пропускная способность.
Сравнение Layer 1 и Layer 2
И первый, и второй уровни являются неотъемлемой составляющей экосистемы блокчейна. Но каждый из них направлен на решение определенного перечня задач и отличается своими особенностями. Особенно хорошо разница между ними заметна по нескольким характеристикам:
| Layer 1 | Layer 2 |
Тип | Фундаментальный | Строящийся на базе Layer 1 и обеспечивающий ускорение его работы, масштабируемость |
Приоритет | Безопасность и децентрализация (иногда в ущерб масштабируемости и скорости) | Безопасность и децентрализация (без ущерба скорости и масштабируемости) |
Масштабируемость | Обработка транзакций только внутри основной цепочки, из-за чего страдает масштабируемость | Обработка транзакций в том числе за пределами основной цепочки с их дальнейшей коллективной записью, за счет чего скорость обработки операций увеличивается |
Говоря простым языком, уровень 1 — это сам блокчейн. Уровень 2 — это надстройка на уровнем 1, которая обеспечивает повышение пропускной способности системы.
Особенности механизмов консенсуса в блокчейнах Layer 1
В качестве основы блокчейнов первого уровня выступают следующие механизмы консенсуса:
- Доказательство доли (PoS) — Ethereum, EOS, Polkadot, Cardano;
- Доказательство работы (PoW) — Bitcoin, Monero;
- Делегированное доказательство доли (DPoS) — Binance Smart Chain, EOS;
- Доказательство истории (PoH) — Solana;
- Византийская отказоустойчивость (BFT) — Stellar, Hyperledger.
У каждого механизма есть свои сильные и слабые стороны. Так, для PoS характерны лучшая масштабируемость и большая энергоэффективность, но риск централизации (при условии, если средства будут сосредоточены среди нескольких валидаторов). А для PoH — еще более высокая скорость обработки транзакций и масштабируемости, но в данном случае также присутствует риск централизации, дополняемый необходимостью точного хронометража.
Главные преимущества блокчейна-L1
Первый уровень является фундаментом мира блокчейнов по причине нескольких своих преимущественных особенностей. Во-первых, он не использует другую сеть для исполнения транзакций, что обеспечивает максимальную децентрализацию операций. Ни одна организация не может контролировать сеть. Это обеспечивает конфиденциальность выполняемых транзакций.
Во-вторых, все транзакции, проводимые на первом уровне, имеют открытый исходный код, который является неизменяемым. С одной стороны это обеспечивает прозрачность условий операций, а с другой — не позволяет другим участникам скорректировать код, внедрив новые условия без согласования.
И в-третьих, L1 является наиболее защищенным от атак. Объясняется это особенностями используемых механизмом консенсусов (PoW и PoS) и децентрализацией самой сети.
К другим важным плюсам 1 уровня стоит отнести:
- Отсутствие доверителя (операции проводятся без посредников, что уменьшает риск коррупции, мошенничества);
- Снижение эксплуатационных расходов (за счет отсутствия необходимости в привлечении посредников для операций);
- Глобальную доступность (получить доступ к финансовым услугам на базе 1 уровня может любой пользователь, имеющий подключение к интернету).
Важным плюсом первого уровня является возможность его совершенствования. Блокчейн данного типа выступает в качестве инновационной платформы, на базе которой могут создаваться новые возможности для смарт-контрактов и децентрализованных приложений.
Особенности децентрализации и безопасности
Основой блокчейна первого уровня являются безопасность и децентрализация. Первая обеспечивается за счет:
- Механизмов консенсуса;
- Криптографии;
- Распределения сети.
Поддержка децентрализации же достигается за счет распределения узлов блокчейна и управления сообществом.
Основные недостатки блокчейна-L1
Главной проблемой 1 уровня является масштабируемость. Во-первых, у таких сетей ограниченная пропускная способность. Одномоментно они могут обрабатывать только определенное количество операций. При превышении такого лимита происходит перегрузка, в результате чего комиссии за выполнение транзакций увеличиваются.
Во-вторых же, для таких сетей характерна трилемма блокчейна. Под ней подразумевается взаимосвязь трех свойств сети:
- Безопасность;
- Децентрализация;
- Масштабируемость.
Считается, что блокчейн Layer 1 не может иметь более 2-х из перечисленных свойств. То есть сети необходимо идти на компромисс, жертвуя одних из фундаментальных свойств. Биткоин, например, пожертвовал масштабируемостью. Децентрализация и безопасность в этой сети установлены на исключительном уровне.
Кhоме масштабируемости, к проблемам блокчейна первого уровня стоит отнести:
- Устойчивость в высоком потреблении энергии, что вызывает угрозу для общей экологической ситуации. Например, Биткоин в год потребляет около 137,9 ТВтч.
- Медленное развитие функциональной совместимости. Возможность совместной работы различных сетей на данный момент все еще находится на начальной стадии развития.
Оба недостатки постоянно изучаются разработчиками для их устранения.
Решения проблемы масштабируемости
Разработчики блокчейна постоянно ищут новые пути решения проблемы масштабируемости. Основными методами достижения необходимого результата сегодня является масштабирование внутри цепочки и вне цепочки. Первый способ подразумевает под собой внесение изменений в протокол Ethereum, который является основной сетью первого уровня. Устранение проблемы вне цепочки включает решения второго уровня: оптимистические объединения, сайдчейны, объединения с нулевыми разглашениями и т.д.
Проблеме масштабируемости уделяется огромное внимание. Причина этого заключается в ограничениях, которыми она сопровождается. Как минимум, недостаточная масштабируемость существенно снижает практичность сети для повседневных операций. Как максимум, она делает пользовательский опыт фрагментированным, вызывая необходимости в переносе средств в сети 2-го уровня.
Сегодня блокчейн первого уровня — это база не только для транзакций на финансовом секторе, но и для операций во многих других цифровых и социальных структурах. Несмотря на имеющиеся проблемы, он продолжает оставаться фундаментом сетей блокчейнов. А его постоянное совершенствование позволяет делать благоприятные прогнозы на повышение эффективности и доступности 1-го уровня для цифрового мира.
С ув., Альберт. Основатель и разработчик Bitcos.org
