Блокчейн-рішення першого (L1) і другого рівня (L2): у чому різниця

На тлі зростання популярності блокчейн-рішень ринок почав відчувати потребу в інструментах для підвищення масштабованості проєктів на базі технології. Бездіяльність може призвести до критичного уповільнення систем. На ринку представлено два основні напрямки, мета яких - вирішити проблему масштабованості: рішення першого рівня (Layer 1) і рішення другого рівня (Layer 2).

У цій статті редакція сайту ITstatti.in.ua розповідає, у чому особливість підходів, як вони працюють і до чого тут трилема блокчейна.

Що таке трилема блокчейна (трилема масштабованості)

Трилема блокчейна, яку також часто називають трилемою масштабованості, - це теорема, що формулює основну проблему масштабування розподілених мереж (включно з блокчейном). Ось у чому її суть:

• У розподіленої мережі три основні характеристики: децентралізація, безпека, продуктивність.
• Блокчейн може мати лише дві з трьох основних характеристик. Творці розподіленої мережі змушені жертвувати однією властивістю, щоб забезпечити високу ефективність решти двох.

Першим основи трилеми блокчейна наприкінці минулого століття заклав учений Ерік Брюер. Він представив теорему CAP. Її назва складається з перших літер трьох властивостей: узгодженість (Consistency), доступність (Availability) і стійкість до поділу (Partition). Згідно з теоремою, при створенні децентралізованої бази даних розробники змушені жертвувати однією з властивостей на догоду двом іншим. Саме CAP стала основою для трилеми блокчейна.

Приклади трилеми блокчейну

Розглянемо трилему масштабованості блокчейна на прикладі трьох різних підходів до організації роботи розподіленої мережі.

1. Традиційний. Приклад традиційного блокчейна - біткоїн. Для роботи таких систем потрібна широка мережа повних нод. Мережеві вузли, які містять повний блокчейн біткоїна, відповідають за підтвердження транзакцій. Такий підхід забезпечує високий рівень безпеки і децентралізації. При цьому робота через надважку мережу повних нод уповільнює систему.
2. Швидкісний. Такі блокчейни, включно з мережами на базі алгоритму Delegated Proof-of-Stake, працюють із невеликою кількістю нод. До кожного з мережевих вузлів висувають жорсткі вимоги. Суворий вибір нод забезпечує безпеку системи, а їхня злагоджена робота - високі показники пропускної здатності. При цьому невелика кількість мережевих вузлів знижує рівень децентралізації мережі.
3. Мультичейн. Суть підходу - в організації зв'язку додатків із різними блокчейнами. Кросчейн-комунікація робить мережу досить децентралізованою і масштабованою. При цьому страждає її безпека. Річ у тім, що для атаки на мультичейн-систему потрібно отримати доступ до більшості нод в одному блокчейні, який вона використовує. Наслідки такої атаки будуть відображені в інших мережах мультичейн-системи.

У спробах розв'язати трилему блокчейна розробники представили два основні напрямки: рішення першого рівня (Layer 1) і рішення другого рівня (Layer 2). Розглянемо їх.

Рішення першого рівня (Layer 1) VS рішення другого рівня (Layer 2)

За допомогою рішень першого і другого рівня розробники можуть відмовитися від компромісу - принесення в жертву однієї з властивостей на догоду ефективної роботи двох інших.

Що таке рішення першого рівня (Layer 1)

Завдання рішень першого рівня - привнести зміни в архітектуру основного блокчейна проєкту. Технічно, Layer 1 (L1) складніше спроектувати і реалізувати, ніж Layer 2 (L2). Тому рішення першого рівня, як правило, вимагають більше часу на підготовку та імплементацію.

До Layer 1 належать зміни протоколу консенсусу. Яскравий приклад - перехід другої за капіталізацією криптовалюти - Ethereum - із вкрай енерговитратного PoW на більш екологічний PoS-алгоритм. 

Переїзд на PoS, у теорії, дає змогу підвищити масштабованість мережі ETH. Підсумком змін, зокрема, може стати зниження вартості транзакцій Ethereum. Нагадаємо, проєкт зіткнувся з тиском на тлі зростання популярності платформ сегмента децентралізованих фінансів (DeFi), багато з яких побудовано на базі ETH.

"Винуватцем" одного з найбільших "спалахів" зростання транзакцій у травні 2022 року став проєкт Otherside. Через ажіотаж навколо платформи ціни на ETH-транзакції зросли до максимуму. Інцидент укотре довів необхідність підлаштувати Ethereum під нові реалії.

Серед інших прикладів рішень другого рівня - збільшення розміру блоку або швидкості створення блоків у блокчейні проєкту. Також до Layer 1 належить шардинг. Термін походить від англійського shard - уламок.

Ось у чому суть схеми: блокчейн ділять на шарди - окремі частини. За кожним шардом закріплюють певну ноду. Мережевим вузлам простіше контролювати окремі частини, ніж весь блокчейн цілком. Такий розподіл "нагляду" за мережею через її поділ на шарди підвищує безпеку роботи мережі, а також сприятливо впливає на її пропускну здатність, не шкодячи децентралізації.

Переваги Layer 1

• Фундаментальність змін дає змогу закласти нові основи для розвитку проєкту.
• Рішення першого рівня допомагають інтегрувати в проєкт нові інструменти.

Недоліки Layer 1

• На підготовку та імплементацію рішень першого рівня йде багато часу.
• Layer 1 значно складніший за рішення другого рівня.

Що таке рішення другого рівня (Layer 2)

Layer 2 - це надбудова над основним блокчейном. Рішення другого рівня передбачають перенесення частини завдань з основного ланцюжка блоків на інший. Таке розвантаження прискорює процес роботи основного блокчейна і допомагає знизити вартість транзакцій.

Приклад Layer 2 - мережа Lightning Network (LN) для біткоїна. Рішення другого рівня допомагає знизити вартість транзакцій у мережі криптовалюти і прискорити її роботу через відпрацювання частини навантаження.

У LN користувачі можуть відкривати платіжні канали над блокчейном біткойна і проводити в них операції, що їх цікавлять. В основний ланцюжок блоків Lightning Network записує тільки результати транзакцій.

Також рішення другого рівня є для Ethereum.

Один зі співзасновників ETH - Віталік Бутерін вважає, що комісії в L2 недостатньо низькі. Розробник запропонував своє рішення проблеми високих зборів у рішеннях другого рівня для Ethereum.

У межах Layer2 використовують різні інструменти, включаючи наступні:

• Вкладені блокчейни. Як правило, йдеться про ланцюжки блоків, які вибудовують поверх основного блокчейна.
• Канали. Інструмент дає змогу організувати сполучення основного блокчейна з побудованим над ним ланцюжком блоків. Через канали, наприклад, передають інформацію про проведені операції.
• Сайдчейни. Це сусідній з основним блокчейном ланцюжок блоків.

Переваги Layer 2

• Рішення другого рівня не мають прямого впливу на основний блокчейн. За необхідності, L2 можна швидко "демонтувати".
• Layer 2 допомагають розв'язувати трилему блокчейна без внесення істотних корективів в основний блокчейн.
• L2-рішення простіше імплементувати, ніж рішення першого рівня.

Недоліки Layer 2

• Рішення другого рівня посилюють проблему несумісності блокчейнів. Формування нових ланцюжків, поверх основних блокчейнів, створює додаткові перешкоди для "спілкування" мереж.
• Зниження рівня безпеки. Перехід на роботу в L2 може спричинити додаткові ризики. Розробники вважають, що рішення другого рівня не можуть забезпечити такий самий рівень безпеки, як основний блокчейн.
• L2 не допомагають вирішити проблему докорінно - вони лише "згладжують" недоліки проєкту.

Читайте також - Що таке первинна децентралізована пропозиція (IDO).

Вітаю всіх на нашому інтернет-журналі. Я - Вольдемар Воронцовський. Цей матеріал написаний і опублікований одним з наших авторів (експертом у своїй справі). За кожною статтею стоїть досвідчений співробітник нашої команди, який перевірив матеріал на помилки і актуальність. Познайомитися з нами можна в розділі - «Редакція сайту».

Підписуйтесь на наш канал в Telegram 👉 там все про крипту та інвестиції

• Що таке майнінг ліквідності і як на ньому заробити
• Гарячий vs холодний гаманець для криптовалюти: у чому різниця і який вибрати