Що означає Layer 1 у блокчейні?

Огляд

Layer 1 — це базова блокчейн-мережа, наприклад Bitcoin, Ethereum або Solana, разом із її основною інфраструктурою. Layer 1 блокчейни самостійно перевіряють і фіналізують транзакції без залучення зовнішніх мереж. Масштабування Layer 1 завжди викликає труднощі, що підтверджується тривалими обмеженнями Bitcoin. Щоб вирішити ці питання, розробники створили Layer 2 протоколи, що базуються на Layer 1 для безпеки й консенсусу. Яскравий приклад Layer 2 — Lightning Network у Bitcoin, який дозволяє здійснювати позаланцюгові транзакції з подальшою фіксацією у головному блокчейні.

Вступ

Layer 1 і Layer 2 — це ключові поняття для розуміння архітектури різних блокчейнів, проєктів і інструментів розробки. Якщо ви хочете зрозуміти співвідношення масштабувальних рішень і взаємодію блокчейн-екосистем, знання структури рівнів надасть необхідний технічний контекст.

Що таке Layer 1?

Layer 1 — це інша назва базового блокчейну. Протоколи Bitcoin, Ethereum, Solana й інші провідні публічні блокчейни належать до Layer 1. Вони є головними мережами всередині своїх екосистем. Layer 2 і позаланцюгові рішення створюються поверх цих головних ланцюгів.

Протокол вважається Layer 1, якщо безпосередньо обробляє і фіналізує транзакції на власному блокчейні. Layer 1 мережі випускають власні нативні токени, що використовуються для сплати комісій і валідації мережі. Такі мережі працюють автономно й не залежать від інших блокчейнів для основних операцій.

Масштабування Layer 1

Масштабованість — одна з найскладніших проблем Layer 1 мереж. Великі блокчейни на зразок Bitcoin мають труднощі з оперативною обробкою транзакцій під час пікового навантаження. Proof of Work (PoW) у Bitcoin потребує значних обчислювальних ресурсів для забезпечення безпеки й децентралізації.

PoW гарантує децентралізацію та безпеку, але за великих обсягів транзакцій мережа суттєво сповільнюється. Це призводить до збільшення часу підтвердження й зростання комісій. Блокчейн-трилема — компроміс між безпекою, децентралізацією й масштабованістю — залишається ключовим викликом.

Розробники блокчейнів досліджують і обговорюють різні стратегії масштабування. Для Layer 1 основні підходи:

1. Збільшення розміру блоку: Обробка більшої кількості транзакцій у блоці, що може впливати на децентралізацію мережі.

2. Зміна механізму консенсусу: Перехід із Proof of Work до Proof of Stake, як у випадку оновлення Ethereum, для підвищення енергоефективності й пропускної здатності.

3. Впровадження шардінгу: Розподіл бази даних на менші сегменти (шарди), які працюють паралельно.

Оновлення Layer 1 є складними, потребують багато ресурсів і часто передбачають компроміси між критичними властивостями мережі. Не всі учасники погоджуються з такими змінами, що може призводити до розколів і хардфорків, як уже не раз траплялося в історії блокчейнів.

SegWit

SegWit (Segregated Witness) у Bitcoin — це відоме оновлення масштабованості Layer 1. Воно збільшило пропускну здатність Bitcoin через зміну структури зберігання блокових даних: цифрові підписи винесено з вхідних транзакцій. Це дало змогу розміщувати більше транзакцій у блоці без втрати безпеки. SegWit впроваджено як soft fork із зворотною сумісністю, тому вузли, які не оновилися, також здатні обробляти транзакції, що зберігає сумісність мережі під час переходу.

Що таке Layer 1 шардінг?

Шардінг — це основне рішення масштабування Layer 1 для підвищення пропускної здатності транзакцій. Такий підхід розділяє розподілений реєстр блокчейну на кілька шардів, розподіляючи навантаження між мережею й вузлами для пришвидшення обробки. Кожен шард відповідає за частину мережевої активності, має власні транзакції, вузли та блоки.

За такого підходу вузлам не потрібно зберігати повну копію блокчейну. Кожен вузол надсилає результати роботи в основний ланцюг, повідомляючи про стан локальних даних — баланси рахунків та інші ключові параметри. Ця модель суттєво знижує навантаження на окремі вузли, а міжшардова взаємодія зберігає безпеку мережі.

Layer 1 проти Layer 2

Не всі покращення можна реалізувати ефективно на Layer 1. Через технологічні обмеження та необхідність збереження децентралізації й безпеки деякі зміни складно або неможливо впровадити безпосередньо в основний блокчейн. Наприклад, перехід до Proof of Stake вимагає значної розробки й тестування для забезпечення стабільності мережі.

Деякі застосунки не можуть працювати ефективно на Layer 1 через обмеження масштабованості. Наприклад, блокчейн-гра може бути недоцільною на окремих Layer 1 мережах через повільні транзакції й високі комісії. Проте такі проєкти прагнуть скористатися безпекою й децентралізацією Layer 1. Оптимальне рішення — створювати сервіси поверх Layer 1 із використанням Layer 2 протоколів.

Lightning Network

Layer 2 рішення створюють поверх Layer 1 мереж і залежать від них для фіналізації транзакцій. Яскравий приклад — Lightning Network у Bitcoin. Якщо мережа Bitcoin перевантажена, транзакції обробляються повільно. Lightning Network дає змогу здійснювати швидкі Bitcoin-платежі поза ланцюгом з подальшою фіксацією підсумкових балансів у головному ланцюзі. Це об'єднує кілька платежів в одну ончейн-транзакцію, що істотно заощаджує час і ресурси при збереженні безпеки за допомогою криптографічних доказів.

Приклади Layer 1 блокчейнів

Знання особливостей Layer 1 дозволяє розглянути ключові приклади. Layer 1 блокчейни різноманітні, кожен створений для власних сценаріїв і вирішує блокчейн-трилему — децентралізацію, безпеку й масштабованість — своїм способом.

Elrond

Elrond — Layer 1 блокчейн, запущений у 2018 році, що застосовує шардінг для високої продуктивності й масштабованості. Elrond обробляє понад 100 000 транзакцій на секунду (TPS), суттєво випереджаючи традиційні мережі. Основні особливості — консенсус Secure Proof of Stake (SPoS) і Adaptive State Sharding.

Adaptive State Sharding динамічно розділяє і поєднує шарди залежно від активності користувачів у мережі. Вся архітектура — стан і обробка транзакцій — поділена на шарди. Валідатори переміщуються між шардами, що знижує ризики захоплення будь-якого шарду зловмисниками.

Нативний токен Elrond, EGLD, використовується для оплати комісій, запуску децентралізованих застосунків і винагороди валідаторів у консенсусі. Мережа має сертифікацію Carbon Negative, компенсуючи більше CO2, ніж виробляє Proof of Stake.

Harmony

Harmony — Layer 1 мережа з Effective Proof of Stake (EPoS) і вбудованим шардінгом. Основна мережа має чотири шарди, що створюють і перевіряють блоки паралельно. Кожен шард рухається незалежно, тому висота блоків різна по мережі.

Стратегія розвитку Harmony — міжланцюгова сумісність. Бездовірчі містки поєднують основні блокчейни, дозволяючи користувачам обмінювати токени без ризиків централізованих містків. Дорожня карта масштабування акцентує DAO та докази з нульовим розголошенням.

У DeFi зростає попит на мультичейн і кросчейн-інтеграцію, що підвищує цінність містків Harmony. Інфраструктура NFT, DAO-інструменти й протокольні містки — пріоритетні напрями розвитку.

Нативний токен Harmony, ONE, застосовується для мережевих комісій, стейкінгу в консенсусі й управління. Валідатори та стейкери, які підтримують роботу мережі, отримують винагороди за блоки й транзакції.

Celo

Celo — Layer 1 мережа, створена як форк Go Ethereum (Geth) у 2017 році, що реалізувала Proof of Stake і унікальну адресну систему. Екосистема Celo Web3 охоплює DeFi, NFT і платежі, понад 100 мільйонів підтверджених транзакцій. Celo дозволяє використовувати телефон або email як публічний ключ, що спрощує доступ. Ланцюг працює ефективно на звичайних комп'ютерах — спеціальна апаратура не потрібна.

Токен CELO — утилітарний актив для транзакцій, безпеки мережі й винагород. Мережа підтримує стейблкоїни cUSD, cEUR, cREAL, чия вартість підтримується механізмами, подібними до DAI від MakerDAO. Для оплати комісії за стейблкоїн можна використовувати будь-який актив Celo.

Адресна система й стейблкоїни Celo спрямовані на підвищення доступності криптовалюти та стимулювання масового використання. Вирішуючи проблеми волатильності й складності — головні бар'єри для новачків — Celo поєднує традиційні фінанси й блокчейн.

THORChain

THORChain — Layer 1 кросчейн-децентралізована біржа (DEX) без дозволу на базі Cosmos SDK. Для валідації транзакцій застосовується консенсус Tendermint. Мета THORChain — децентралізована кросчейн-ліквідність без "pegged" чи "wrapped" активів (такі активи підвищують ризики й складність для мультичейн-інвесторів).

THORChain працює як децентралізований менеджер сховищ, відстежуючи депозити й виведення активів у різних блокчейнах. Така модель дає децентралізовану ліквідність і усуває ризики централізованих посередників. Нативний токен — RUNE, який використовується для комісій, управління, забезпечення й валідації.

Автоматизована система маркетмейкерів (AMM) використовує RUNE як базову пару, дозволяючи трейдити RUNE на будь-який підтримуваний актив. Таким чином, THORChain працює як кросчейн DEX, де RUNE служить розрахунковим активом і забезпеченням для пулів ліквідності.

Kava

Kava — Layer 1 блокчейн, який поєднує швидкість і взаємодію Cosmos з екосистемою розробників Ethereum. Мережа Kava має архітектуру "co-chain": окремі блокчейни для EVM і Cosmos SDK. Через Inter-Blockchain Communication (IBC) у Cosmos co-chain розробники запускають децентралізовані застосунки, що працюють у Cosmos і Ethereum одночасно.

У Kava використовується консенсус Tendermint Proof of Stake для масштабованості EVM co-chain. Платформа KavaDAO пропонує прозорі ончейн-стимули для топ-100 проєктів на кожному co-chain, орієнтуючись на активність користувачів.

KAVA — утилітарний і управлінський токен, поряд із USDX, стейблкоїном, прив’язаним до долара США. KAVA застосовується для комісій і стейкінгу валідаторами для захисту мережі. Користувачі можуть делегувати KAVA валідаторам і отримувати частку емісії. Стейкери й валідатори беруть участь в управлінні мережею.

IoTeX

IoTeX — Layer 1 блокчейн, запущений у 2017 році, орієнтований на інтеграцію блокчейну та Інтернету речей (IoT). Такий підхід дає змогу користувачам контролювати дані, які генерують їхні пристрої, і створювати "machine-backed" DApp, активи й сервіси. Блокчейн забезпечує захист персональних даних і справжнє володіння цифровими активами.

Інтегрована модель hardware-software IoTeX дає змогу користувачам контролювати приватність і дані без втрати зручності. MachineFi дозволяє заробляти цифрові активи на основі реальних даних, відкриваючи нову парадигму володіння даними.

IoTeX випустив апаратні пристрої Ucam і Pebble Tracker. Ucam — сучасна домашня камера безпеки з приватним віддаленим моніторингом. Pebble Tracker — GPS з підтримкою 4G, який фіксує екологічні параметри (температура, вологість, якість повітря) і координати в реальному часі.

IoTeX підтримує різні Layer 2 протоколи поверх свого ланцюга. Платформа дає інструменти для створення кастомних мереж, що використовують IoTeX для фіналізації транзакцій. Такі субланцюги можуть обмінюватися інформацією через IoTeX, даючи змогу розробникам створювати рішення для різних IoT-сценаріїв. Монета IOTX застосовується для комісій, стейкінгу, управління й валідації.

Підсумки

Сучасна блокчейн-екосистема включає різні Layer 1 мережі й Layer 2 протоколи — кожен оптимізований під власні завдання та виклики масштабованості. Чітке розуміння цих відмінностей є критичним для орієнтації в складному світі блокчейну. Оцінюючи нові проєкти, особливо з акцентом на інтероперабельність і кросчейн-інтеграцію, знання архітектури Layer 1 і Layer 2 надасть необхідний технічний контекст для ретельної оцінки.

FAQ

Що таке Layer 1 у блокчейні та яка його основна мета?

Layer 1 — це основний рівень блокчейну, який зберігає дані, перевіряє транзакції й виконує смартконтракти. Його основна роль — забезпечувати базову інфраструктуру мережі блокчейну.

Які відмінності між блокчейнами Layer 1 і Layer 2?

Layer 1 — базова мережа, де всі транзакції відбуваються напряму, як у Bitcoin або Ethereum. Layer 2 — це вторинні мережі, побудовані на Layer 1 для підвищення масштабованості та швидкості, які обробляють транзакції поза основним ланцюгом, щоб зменшити навантаження.

Які приклади популярних Layer 1 блокчейнів?

Серед популярних Layer 1 блокчейнів: Bitcoin, Ethereum, Binance Smart Chain. Інші приклади: Cardano, Solana, Avalanche, Polkadot, Algorand, NEAR Protocol.

Які переваги й недоліки Layer 1 блокчейнів?

Layer 1 дає високу безпеку та повну децентралізацію, але часто має низьку швидкість і обмежену масштабованість. Під час перевантаження мережі комісії зростають. Переваги: повний контроль. Недоліки: менша пропускна здатність у порівнянні з Layer 2.

Чому Layer 1 блокчейни стикаються з проблемами масштабованості?

Layer 1 блокчейни мають труднощі з масштабованістю через децентралізацію, що призводить до перевантаження й зростання комісій у періоди пікового навантаження — це обмежує швидкість і обсяг обробки транзакцій.

Як Layer 1 забезпечує безпеку й децентралізацію?

Layer 1 гарантує безпеку завдяки розподіленій мережі вузлів, які перевіряють транзакції та запобігають централізації контролю. Механізми консенсусу, як Proof of Work чи Proof of Stake, підсилюють безпеку, а децентралізоване управління не дозволяє жодній стороні домінувати в мережі.