Уровни блокчейна
В связи с развитием и ростом криптовалют, блокчейны не могли обрабатывать возросший трафик, что приводило, или к длительному времени транзакций, или к высоким комиссиям.
В связи с постоянным повышением объемов использования криптовалют, стало необходимо создание «уровней» для повышения безопасности сети, ведения учета и многого другого.
Блокчейны используют одноранговые узлы, потому что каждый узел действует как клиент и сервер, разделяя вычислительные ресурсы по сети. Такой принцип решает проблему централизованного управления и SPoF (single points of failure). Минусом является то, что одноранговые сети сложно масштабируются, поскольку они защищены механизмами консенсуса (PoW, PoS).
Ранние блокчейны предлагали только две функции из трех. То есть, им приходилось жертвовать либо масштабируемостью, либо безопасностью, либо децентрализацией. Это проблема называется триллемой масштабируемости
Чтобы решить триллему масштабируемости начали внедрять новые уровни.
Существуют 4 уровня блокчейна и сейчас я расскажу по подробнее обо всех
4-ёх уровнях.
Именно здесь существует интернет, аппаратное обеспечение и соединения, которые позволяют бесперебойно работать уровням 1, таким как биткойн.
Уровень L0 дает возможность разрешить блокчейнам взаимодействовать друг с другом. Отличным примером является Cosmos, который создает экосистему взаимодействующих блокчейнов благодаря своему Tendermint IBC (протокол связи между блокчейнами). Для разработчиков это очень важно. Если децентрализованное приложение может работать в одной цепочке блоков, оно может автоматически работать и в других цепочках блоков, если они построены с использованием одного и того же уровня 0.
Сетями первого уровня называют основные блокчейны, к которым относятся BNB Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Биткоин (BTC) и Solana. Их относят к первому уровню, потому что они служат главными сетями в своей экосистеме. То есть протоколы первого уровня обрабатывают и завершают транзакции в собственном блокчейне.
Основной проблемой сетей первого уровня является неспособность к масштабированию. Крупные блокчейны в период повышенного спроса с трудом справляются с обработкой транзакций.
Современные сети первого уровня решают трилемму масштабируемости с помощью механизмов консенсуса и шардинга
Алгоритмы консенсуса децентрализованно координируют все ноды сети. Другими словами это механизм проверки выполнения правил: верны ли балансы и подписи, все ли транзакции корректны. Есть много вариантов алгоритмов консенсуса. Рассмотрим подробнее наиболее востребованные среди лучших блокчейн-проектов: Proof-of-Work (доказательство выполнения работы, PoW) — алгоритм консенсуса, который впервые был представлен в сети первой криптовалюты Bitcoin. Суть PoW заключается в следующем: ноды сети (майнеры), чтобы подтвердить транзакции и не позволить другим участникам расходовать одни и те же монеты дважды, должны решать сложные математические задачи (хэш-функции). Нода, которая первой нашла решение, получает вознаграждение — новые монеты сети. Недостатки PoW Пользователям приходится платить майнерам комиссии за проверку транзакций. Чем загруженнее сеть, тем выше в ней комиссии. При небольших транзакциях комиссии могут даже превышать сумму самого перевода; Низкая скорость и плохая масштабируемость. PoW-блокчейнам катастрофически не хватает скорости. Например, максимальная пропускная способность сети Bitcoin всего 7–10 транзакций в секунду. Такие низкие показатели не подходят для массового и повседневного использования. Proof-of-Stake (доказательство доли владения, PoS) — алгоритм консенсуса, представленный на форуме Bitcointalk в 2011 году в качестве альтернативы PoW. Цель данного алгоритма — стремиться исправить основные недостатки PoW, в частности, низкую скорость и слабую масштабируемость сети. Вместо решения математических задач новые монеты добываются за счет стейкинга. Недостатки PoS Главный недостаток PoS-алгоритма — угроза централизации. Валидаторы с наибольшим количеством монет в конечном итоге будут контролировать большую часть сети. Шардинг — это популярное решение для масштабирования первого уровня, используемое для увеличения пропускной способности транзакций. Для распределения рабочей нагрузки и повышения скорости транзакций сеть и ее ноды разделяются на разные шарды. Распределяя обработку по множеству маленьких шардов, мы снимаем нагрузку с основного механизма консенсуса, что приводит к более высокому показателю TPS (пропускную способность сети транзакций в секунду). Недостаток шардинга Поскольку каждый шард меньше, преступнику легче накопить средства или вычислительную мощность, необходимые для контроля над сетью. После захвата сегмента атакующие могут направить недействительные транзакции в основную сеть.
Поэтому на данный момент решение масштабируемости для уровня 1 являются главной задачей, которую еще предстоит решить. Но уже Ethereum планирует внедрить шардинг после перехода от PoW к PoS в 2022 году. Шардинг разделит Ethereum на 64 сегмента. Ethereum предлагает решение в виде рандомизированной выборки — протоколы шарда случайным образом назначаются в различные секции для подтверждения аутентификации блоков.
Уровень L2
Это надстройки над блокчейном L1 называются блокчейны L2. Как правило поддерживают все приложения и токены сетей первого уровня. Они помогают увеличить пропускную способность систем, скорость транзакций и масштабируемость. Протоколы L2 снимают рабочую нагрузку с основной сети L1, обрабатывают ее в другом месте и возвращают данные обратно в L1 намного более эффективным способом.
Решения L2 основаны на L1 и используют его для завершения транзакций. Один из известных примеров — Lightning Network. В периоды большого спроса обработка транзакций в сети Биткоин может занять несколько часов. Lightning Network же позволяет пользователям совершать быстрые платежи в биткоинах за пределами основной сети, передавая в нее только окончательный баланс.
Вот несколько L2 решений для масштабирования:
Эти каналы предлагают пользователям способ совершения нескольких транзакций вне сети. За счёт этого сокращается время ожидания, поскольку в процессе не участвуют посредники (например майнеры).
Создает дочерние цепи к основному блокчейну. Это позволяет снять нагрузку с сети, транзакции проходят быстрее и с меньшими затратами, потому что блоки не рассчитываются в основной сети, и нет необходимости хранить данные в реестре.
Однако есть и ограничения для Plasma. Plasma поддерживает только определенные транзакции, поэтому, например, более сложная деятельность DeFi невозможна. При снятии средств потребуется более длительное время, возможно перебои и проблемы. Также нужно, чтобы кто-то контролировал сеть, проверял безопасность средств и хранил данные.
Это решения для масштабирования блокчейна L2, которые выполняют транзакции за пределами блокчейна L1 и размещают на нём данные о выполненных транзакциях. Это означает, что они получают уровень безопасности L1 , но выполняют транзакции за пределами основного блокчейна.
Существует 2 типа rollups
ZK rollups- выполняют вычисления вне блокчейна. После выполнения операции они отправляют доказательство достоверности на базовый уровень или основной блокчейн.
Optimistic rollups -разворачивают уже существующие в Ethereum смарт-контракты. Optimistic rollups могут предложить улучшения в масштабируемости, потому что по умолчанию они не выполняют никаких вычислений. Вычисления происходят только при доказательстве мошенничества в случае возникновения проблем.
Rollups помогают увеличить пропускную способность блокчейна и снизить плату за газ для пользователей.
Sidechains – это транзакционная цепочка, содействующая при проведении большого количества количества транзакций. Этот протокол работает отдельно от основного блокчейна и действуют независимо, используя собственный алгоритм консенсуса.
Но алгоритмы алгоритмы консенсуса не регулируется L1, и валидаторы сайдчейна могут использовать это для махинаций.
Протоколы взаимодействия третьего уровня стремятся максимально упростить все, что происходит на нижележащих уровнях. Абстрагируясь от своих различий, отдельные сети и экосистемы могут подключаться, общаться и взаимодействовать через протокол L3.
Важно подчеркнуть, что проекты L3 стремятся выполнить это децентрализованным способом. Им не нужно централизованных хранителей, посредников или ещё каких-либо третьих лиц.
Протоколы L3 обладают большим потенциалом. Ожидается, что они кардинально изменят работу блокчейнов, лежащих в основе индустрии цифровых активов.
Когда протоколы L3 будут реализованы в различных сетях блокчейнов и решениях масштабируемости L2, это объединит все различные продукты и услуги аналогично тому, как сегодня работает интернет.
Надеюсь было интересно и понятно.
Подписывайтесь на канал, тут будет много интересного. Так же можете подписаться на телеграмм канал, там публикуются актуальные теснеты, амбассадорские программы , статьи и многое другое.