Масштабування Блокчейну: Розуміння Рівень 1 проти Рівень 2 мережевих рішень

Виклик масштабованості

Оскільки впровадження криптовалют прискорюється, блокчейн-мережі стикаються з неприємною реальністю: чим популярнішими вони стають, тим повільнішими і дорожчими стають транзакції. Це вузьке місце виникає з того, що розробники називають трилемою блокчейну — боротьбою за досягнення трьох цілей одночасно: децентралізації, безпеки та масштабованості. Більшість мереж досягають двох з цих цілей, жертвуючи третьою. Біткоїн і Ефіріум надають пріоритет безпеці та децентралізації, залишаючи масштабованість своїм слабким місцем.

Щоб подолати це обмеження, інженери розробили два принципово різні підходи: модифікація самого базового шару або побудова додаткових мереж поверх. Розуміння різниці між архітектурами мережі першого (Layer 1) і другого (Layer 2) рівнів є суттєвим для кожного, хто орієнтується в сучасній блокчейн-інфраструктурі.

Рівень 1: Укріплення основи

Рівень 1 відноситься до основної блокчейн-мережі — джерела правди, де відбувається остаточне врегулювання транзакцій. Біткойн, Ефір, Солана та BNB Chain є всіми мережами рівня 1. Масштабування на цьому рівні означає зміну способу, яким блокчейн функціонує в своїй основі.

Оновлення механізму консенсусу представляють одне з основних поліпшень Layer 1. Перехід Ethereum з Proof of Work на Proof of Stake є прикладом цього підходу. Змінивши енергоємний майнінг на стекинг — де валідатори блокують монети, щоб отримувати комісії за транзакції — мережа покращила пропускну спроможність, зменшивши при цьому негативний вплив на навколишнє середовище.

Шардінг пропонує ще одне рішення Layer 1, фрагментуючи навантаження блокчейну. Замість того, щоб кожен вузол перевіряв кожну транзакцію, мережа ділиться на паралельні “шарди”, кожен з яких обробляє свій підмножину транзакцій. Цей паралельний процес суттєво збільшує загальну місткість транзакцій, хоча координація між шарами додає технічної складності.

Розширення розміру блоку використовує більш прямий підхід: просто збільшуючи розміри блоків, щоб вони вміщали більше транзакцій. Однак це створює компроміс з децентралізацією, оскільки більші блоки стають важчими для валідації середньостатистичними комп'ютерами, що потенційно концентрує владу серед операторів вузлів з хорошими ресурсами.

Шар 2: Будування на силі

Мережі другого рівня працюють як паралельні системи, побудовані на основі блокчейнів першого рівня, обробляючи транзакції поза основним ланцюгом, перш ніж повернути результати назад на ланцюг. Це розділення дозволяє рішенням другого рівня пріоритизувати швидкість та економічність, успадковуючи гарантії безпеки першого рівня.

Ролапи стали домінуючим підходом Layer 2, особливо для Ethereum. Вони об'єднують сотні транзакцій поза мережею в один пакет перед його поданням до основної мережі. Оптимістичні ролапи—які використовуються Arbitrum та Optimism—припускають, що транзакції за замовчуванням є дійсними, з періодом оскарження для суперечок. Ролапи з нульовими знаннями, такі як zkSync та Scroll, використовують криптографічні докази для миттєвої перевірки транзакцій, усуваючи періоди оскарження та забезпечуючи вищу гарантію безпеки.

Сайдчейни такі як Polygon функціонують як незалежні блокчейни зі своїми власними валідаторами. Вони зазвичай пропонують швидші та дешевші транзакції, ніж ролапи, але мають окремі моделі безпеки, що означає, що вони не автоматично успадковують гарантії безпеки Layer 1 так, як це роблять ролапи.

Державні канали дозволяють прямі транзакції між користувачами поза ланцюгом, записуючи лише відкриті та закриті залишки в ланцюзі. Біткойн-мережа Lightning працює таким чином, дозволяючи миттєві платежі з мінімальними комісіями.

Гніздові блокчейни використовують відносини батька і дитини, де основний ланцюг делегує роботу дочірнім ланцюгам. Платформа Plasma Ethereum є прикладом цієї моделі, хоча вона залишається менш широко впровадженою, ніж роллапи.

Пряме порівняння: Торгові компроміси мережі 1-го рівня та мережі 2-го рівня

Основна різниця полягає в їхній операційній філософії. Рішення Layer 1 вирішують питання масштабованості, перепроектуючи сам протокол — це по суті більш руйнівно, але і більш постійно. Оновлення Layer 1 часто вимагає консенсусу в спільноті і може призвести до жорстких розгалужень, які розділяють мережу, якщо учасники не згодні.

Рішення другого рівня, навпаки, залишають базовий рівень незмінним, додаючи додаткову ємність зверху. Ця гнучкість дозволяє швидше ітерувати та розгортати без загрози стабільності базового рівня. Однак ця зручність має свої компроміси: користувачам потрібно переносити активи між мережами, ліквідність розпорошується по декільком платформам другого рівня, а деякі рішення залежать від централізованих секвенсерів, які можуть стати єдиними точками відмови.

З точки зору безпеки, мережі першого рівня повністю покладаються на власні децентралізовані механізми консенсусу. Рішення другого рівня сильно залежать від свого основного першого рівня для доступності даних і остаточності розрахунків, створюючи ієрархічну модель безпеки.

Практичні обмеження

Оновлення рівня 1 стикаються зі значними викликами координації. Впровадження суттєвих змін, таких як модифікації консенсусу або збільшення розміру блоку, вимагає досягнення згоди серед тисяч учасників, процес, який може зайняти роки і викликати суперечливі дебати. “Трилема блокчейну” свідчить про те, що виправлення однієї змінної часто погіршує інші — збільшення розміру блоку може підвищити пропускну здатність, але зменшити децентралізацію мережі.

Рішення другого рівня вводять власні тертя. Незважаючи на їх швидкість та вартісні переваги, вони ускладнюють користувацький досвід, вимагаючи мостів між мережами, потенційно створюють фрагментацію ліквідності та в деяких випадках вводять централізовані посередники (секвенсори), що суперечить ідеалам децентралізації блокчейну.

Гібридне Майбутнє

Серед розробників формується новий консенсус, що жоден із підходів сам по собі не вирішує проблему масштабованості блокчейна. Натомість зрілі екосистеми блокчейна, ймовірно, використовуватимуть обидві стратегії: надійну інфраструктуру Layer 1, що зосереджена на безпеці, яка відповідає за розрахунки та фінальну істину, у поєднанні з різноманітними мережами Layer 2, оптимізованими для швидкості та доступності в щоденних транзакціях.

Ця гібридна архітектура відображає еволюцію інтернету — основна інфраструктура відповідає за надійність, в той час як спеціалізовані шари вирішують конкретні випадки використання. У міру зрілості рішень мережі Layer 1 та Layer 2, користувачі отримуватимуть переваги від вибору інструментів, оптимізованих під їх специфічні потреби, замість того, щоб йти на компроміс з єдиним підходом.