Основы для новичка в криптоиндустрии: что такое Уровень 0, Уровень 1 и Уровень 2?

[TL; DR]

1. В логической архитектуре блокчейна есть шесть уровней: уровень данных, уровень сети, уровень консенсуса, уровень активации, уровень контракта и уровень приложения.

2. Слои данных и сети являются частью базовой архитектуры блокчейна и также самым нижним уровнем всей системы блокчейна.

3.На основе фундаментальной архитектуры уровень консенсуса, активационный уровень, уровень контрактов и уровень приложений взаимодействуют для формирования протокольного уровня блокчейна.

1. Уровень 0, также известный как уровень передачи данных, является нижним уровнем модели OSI и в основном включает интеграцию между блокчейном и традиционными сетями.

2. Уровень 1, или масштабирование в блокчейне, относится к решению масштабирования, реализованному поверх базового протокола блокчейна.

3. Уровень 2 также известен как внеблокчейнное масштабирование, при котором основные протоколы и основные правила блокчейна не будут изменены, а скорость обработки транзакций будет увеличена за счет каналов состояния, сайдчейнов и других решений.

Масштабируемость и Уровень 0/1/2 - это термины, которые часто упоминаются в новостях о криптовалютах. Что такое Уровень 0, Уровень 1 и Уровень 2 в блокчейне? И каковы их соответствующие особенности и применение?

Начнем с шести уровней технологии блокчейна

В январе 2009 года Сатоши Накамото добыл первый блок Биткоин на сервере, расположенном в Хельсинки. Пока что, Биткоин выросла в масштабную систему с десятками тысяч узлов по всему миру и общей рыночной капитализацией более $1 триллиона. Она идеально решила проблему представления ценности в цифровом мире и также продвинула технологию блокчейн. Если структура Биткойн после того, как система была тщательно проанализирована, ее можно разделить на пять уровней в зависимости от их функций: уровень данных, уровень сети, уровень консенсуса, уровень активации и уровень приложения. После этого Ethereum быстро привлек внимание смарт-контрактов и установил новую парадигму для блокчейн-системы, добавив контрактный уровень между уровнем активации и уровнем приложения. Давайте ближе рассмотрим.

Слои данных и сети являются основной архитектурой блокчейна и также нижними слоями всей системы блокчейна.

Уровень данных выступает в качестве структуры данных блокчейна (например, дерево Меркля) и состоит из двух элементов: указателей и связанного списка. Указатели - это переменные, которые указывают на положение другой переменной, а связанный список представляет собой список цепных блоков с данными и указателями на предыдущий блок. Более того, уровень данных включает хэширующий алгоритм и асимметричное шифрование, используемые для обеспечения несменяемости блокчейна. Уровень также можно рассматривать как распределенную и устойчивую к вмешательству базу данных, которую необходимо поддерживать всеми узлами системы, что приводит к сетевому уровню блокчейна.

Уровень сети относится к огромной P2P-сети, которая включает в себя все узлы блокчейна. В этой распределенной P2P-сети, как только узел создает новый блок, он передает информацию нескольким близлежащим узлам через механизм передачи. После того, как другие узлы аутентифицируют блок, они снова передают данные другим узлам. Наконец, блок официально подключается к блокчейну, когда большинство узлов в системе аутентифицируют блок.

На основе фундаментальной архитектуры уровень консенсуса, активационный уровень, уровень контракта и уровень приложения взаимодействуют вместе, чтобы составить уровень протокола блокчейна.

В блокчейне уровень консенсуса включает в себя в основном механизмы алгоритмов консенсуса, которые используются для унификации узлов, не связанных между собой во всей сети, и поддержания согласованности данных на уровне данных. До сих пор общими механизмами консенсуса являются доказательство работы (PoW) Биткойн, доказательство доли (POS) Ethereum и делегированное доказательство доли (DPoS) EOS. Как одна из основных технологий блокчейна, механизм консенсуса играет значительную роль в безопасности и операционной эффективности сетей. Кроме того, это один из важных механизмов управления в сообществе блокчейна.

Активационный уровень включает механизм выпуска и распределения блокчейна. Через механизм поощрения узлы в системе будут самостоятельно обеспечивать безопасность всей сети блокчейна. Например, в механизме консенсуса PoW только что выпущенные Биткойн токены распределяются майнерам, которые включают и проверяют транзакции. И кажется, достигнуто согласие, что больше работы означает больше оплаты. Узлы с большей вычислительной мощностью имеют больше шансов успешно упаковать блоки и получить права на ведение учета. В некоторых случаях узлы, которые используют свою мощность для злого умысла, например, для мошенничества, будут наказаны системой. Биткойн креативно включает экономические стимулы в свой алгоритм, что приводит к соревнованию майнеров за право вести бухгалтерию с помощью вычислительной мощности. Этот механизм поддерживает систему транзакций при выпуске новых токенов, что в свою очередь становится стимулом для распределения майнерам, тем самым создавая стабильную и безопасную систему. В процессе, Биткойн Функция в качестве электронных денег также выполняется.

Слой контракта включает в себя различные скрипты, алгоритмы и смарт-контракты. Он является основой сложного программирования блокчейна. В блокчейне это является истинной реализацией так называемого ‘код есть закон’, где алгоритм контракта, однажды активированный, неизбежно будет следовать своим первоначальным настройкам без постороннего вмешательства или посредничества. Более того, благодаря тьюринг-полноте смарт-контрактов, слой контракта также является программированным, что придает всей сети блокчейна свойство виртуальной машины.

Слой приложений является верхним слоем блокчейн-системы и содержит различные сценарии применения блокчейн. Для Биткойн блокчейн, электронная денежная система с полной эмиссией, передачей и функциями ведения учета, является прикладным уровнем, в то время как для программируемого блокчейна, такого как Ethereum, различные продвинутые функции и DApps взаимодействуют, чтобы составить прикладной уровень.

Уровень 0, Уровень 1 и Уровень 2

Шесть уровней блокчейн-системы структурно неразделимы и совместно реализуют функции блокчейна. Возвращаясь к масштабируемости, упомянутой в начале этой статьи, отрасль обычно ссылается на модель открытой системы взаимосвязи (OSI) для коммуникаций и повторно разделяет шесть уровней на три уровня, снизу вверх: Уровень 0, Уровень 1 и Уровень 2.

Уровень 0, также известный как уровень передачи данных, является нижним уровнем модели OSI и включает в себя интеграцию между блокчейном и традиционными сетями. Решения масштабирования на уровне 0 - это решения, которые не изменяют структуру блокчейна и сохраняют его исходные правила экосистемы для улучшения производительности. Решение на уровне 0 является чрезвычайно гибким, так как оно не влияет на сам блокчейн и также совместимо с решениями масштабирования на уровне 1 и уровне 2. Они совместно работают для увеличения производительности сети блокчейна. Все еще существует множество проблем, которые влияют на производительность в основных сетевых протоколах и должны быть оптимизированы. Существующие технологии масштабируемости на уровне 0 включают BDN (сеть распределения блокчейна), QUIC и UDP.

Polkadot часто называют блокчейном Уровня 0, поскольку его основная сеть действует как ретрансляционный блокчейн и служит только для обеспечения безопасности и взаимодействия между основными парачейнами. И поверх Polkadot некоторые сети могут подключаться к блокчейнам Уровня 1, таким как Ethereum, через слоты, например, цепочка Moonbeam, поддерживающая язык программирования.

Уровень 1 соответствует слою данных, сетевому слою, слою согласования и активационному слою в логической архитектуре блокчейна. Большинство криптовалют имеют независимую и уникальную публичную цепь, известную как Уровень 1, на которой осуществляются все транзакции. Уровень 1, также известный как масштабирование в блокчейне, относится к решению масштабирования, реализованному поверх базового протокола блокчейна. Обычно требуется изменение емкости блока, времени генерации блока, механизма согласования и других внутренних свойств блокчейна для увеличения торговой мощности. Конкретно, Биткоин обновление масштабирования увеличивает емкость каждого блока, чтобы можно было вместить больше транзакций, в то время как SegWit уменьшает средний объем, занимаемый одной транзакцией, позволяя вместить больше транзакций в каждом блоке. Переход на DPoS также позволяет достичь лучшей производительности за счет некоторой степени децентрализации и безопасности. Однако эффективность масштабирования Layer 1 подвержена физическим и экономическим факторам.

Для получения дополнительной информации о принципах и ограничениях масштабирования на уровне 1, пожалуйста, прочтите больше Dogecoin: Почему Виталик Бутерин против него? Увеличит ли масштабирование его популярность?

Уровень 2 соответствует уровню контрактов и приложений в блокчейне. Его также называют внеблокчейнским масштабированием, при котором основные протоколы и правила блокчейна не изменяются, а скорость обработки транзакций увеличивается за счет каналов состояния, сайдчейнов и других решений. Уровень 2 является решением для масштабирования, осуществляемого вне основной цепочки. Он дополняет Уровень 1, то есть Уровень 2 - это инфраструктура, созданная поверх основного блокчейна, чтобы обеспечить лучшую масштабируемость, доступность и конфиденциальность для блокчейна. В отличие от Уровня 1, который стремится к безопасности и децентрализации, Уровень 2 стремится к максимальной эффективности и производительности. Распространенными типами решений Уровня 2 являются сайдчейн, Plasma, Каналы состояния, Rollup и так далее.

Для получения информации о распространенных решениях уровня 2 на Ethereum, пожалуйста, прочтите Ethereum Layer 2: Обновление масштабируемости

Заключение

С тех пор, как быстро развивается Биткойн и Ethereum, проблема недостаточной производительности витает над этими известными публичными цепочками. Как взломать «невозможный треугольник» и достичь оптимального решения между масштабируемостью, децентрализацией и безопасностью считается одной из самых значимых причин в области блокчейна. Это «священный Грааль» блокчейна. В последующих статьях мы познакомим вас с решениями масштабирования на основных блокчейнах и последними достижениями в области технологий масштабирования, а также поможем вам отслеживать передовые тенденции в отрасли. Оставайтесь на связи!