Расширение блокчейна: битва между Layer 1 и Layer 2

Технология блокчейн доказала свою способность повышать доверие, обеспечивать безопасность и улучшать прозрачность в корпоративных транзакциях. Однако по мере увеличения числа пользователей проблема перегрузки сети становится все более очевидной. Чтобы решить эту проблему, сообщество блокчейн ищет решения масштабирования через два основных направления: обновление Layer 1 (уровень основы) или создание Layer 2 (второй уровень). В этой статье подробно проанализированы оба подхода и их влияние на будущее криптовалют.

Layer 1 vs Layer 2: Два разных пути

Layer 1 — это базовый блокчейн, такой как Bitcoin или Ethereum. Решения масштабирования Layer 1 напрямую изменяют протокол сети, увеличивая размер блока, ускоряя подтверждение или применяя более эффективные механизмы консенсуса.

Layer 2 — это сети, работающие поверх Layer 1, позволяющие обрабатывать транзакции вне цепочки, а затем отправлять результаты обратно для подтверждения. Это сохраняет безопасность Layer 1 без необходимости изменения базового протокола.

Методы масштабирования Layer 1, применяемые сегодня

Sharding: разделение для повышения эффективности

Sharding — это техника, вдохновленная распределенными базами данных. Она делит сеть блокчейн на небольшие части, называемые «шардами», каждый из которых обрабатывает транзакции параллельно. Zilliqa — яркий пример, использующий шардирование для увеличения скорости обработки с десятков до сотен транзакций в секунду.

Proof of Stake (PoS): экономия энергии

Ethereum перешел с Proof of Work на PoS через обновление Ethereum 2.0. Вместо майнеров, решающих сложные задачи, PoS позволяет пользователям «заложить» (стейк) своих токенов для подтверждения транзакций. Это не только снижает потребление электроэнергии, но и ускоряет обработку.

Cardano с механизмом Ouroboros PoS, Algorand с чистым PoS консенсусом и Fantom с механизмом aBFT — это другие Layer 1, применяющие эту стратегию.

SegWit: оптимизация данных

Bitcoin внедрил SegWit (Segregated Witness), чтобы отделить подписи от данных транзакции. Поскольку подписи занимают до 65% пространства транзакции, SegWit позволяет включать в блок больше транзакций без увеличения размера блока сверх 1 МБ.

Преимущества и недостатки Layer 1

Преимущества:

• Не требует создания дополнительной инфраструктуры
• Надежное и безопасное решение
• Простое использование для обычных пользователей

Недостатки:

• Требует хардфорка или софтфорка, что может привести к расколу сообщества
• Ограничения по хранению и пропускной способности узлов
• При очень большом объеме транзакций возможна перегрузка
• Межшардовые транзакции сложны и требуют больше времени на подтверждение

Популярные решения Layer 2

Rollups: объединение транзакций

Rollups — это обработка транзакций вне цепочки, после чего несколько транзакций объединяются в один блок и отправляются в блокчейн. Это снижает нагрузку на Layer 1 и значительно уменьшает комиссии.

Optimistic Rollups предполагают, что транзакции действительны, за исключением случаев, когда есть доказательства обратного. Zero-Knowledge Rollups используют математические доказательства, не раскрывая детали транзакций.

Arbitrum и Optimism — популярные решения Layer 2 на Ethereum, причем Arbitrum обеспечивает лучшую пропускную способность и меньшие комиссии благодаря optimistic rollups.

State Channels: транзакции вне цепочки

Lightning Network работает на Bitcoin, позволяя нескольким сторонам открывать каналы состояния для транзакций без необходимости публиковать каждую операцию в основной сети. Это позволяет обрабатывать миллионы транзакций в секунду с почти нулевыми комиссиями.

Nostr, Strike, THNDR Games и OpenNode используют Lightning Network для микроплатежей и быстрых международных переводов.

Sidechains: параллельные блокчейны

Polygon, Skale и Rootstock — это независимые sidechains, подключенные к основному блокчейну через мост (bridge). Они имеют собственные протоколы консенсуса, что обеспечивает более быструю обработку и меньшие издержки.

Особенно выделяется Polygon: по состоянию на июнь 2023 года его общий заблокированный объем (TVL) в DeFi составляет около 1,3 млрд долларов США, используемых крупными платформами, такими как Compound и Aave. Polygon Studios также переводит игры с Web 2.0 на Web 3.0.

Преимущества и недостатки Layer 2

Преимущества:

• Обработка транзакций в тысячи раз быстрее (тысячи транзакций в секунду)
• Значительно ниже комиссии
• Не требует изменений в основном протоколе блокчейна
• Легко внедрять новые функции

Недостатки:

• Ограниченная совместимость между различными Layer 2
• Распыление ликвидности по разным протоколам
• Процесс «вывода» активов с Layer 2 на Layer 1 может занимать время
• Пользователи должны управлять несколькими кошельками и аккаунтами

Сравнение по ключевым параметрам

| Критерий | Layer 1 | Layer 2 | |---------|--------|--------| | Скорость обработки | Медленнее | Быстрее (1000+ TPS) | | Комиссии | Выше | Ниже | | Безопасность | Независимая, высокая | Зависит от Layer 1 | | Время разработки | Дольше (hard fork) | Быстрее | | Ликвидность | Централизованная | Распределенная |

Ethereum 2.0: перемена правил игры

Ethereum 2.0 нацелен на обработку до 100 000 транзакций в секунду, что значительно превышает текущие 30 TPS. Однако это не делает Layer 2 устаревшими. Скорее, создается более мощная экосистема, где Layer 1 и Layer 2 дополняют друг друга.

Решения Layer 2 по-прежнему предоставляют уникальные преимущества, особенно в сложных DeFi-приложениях и при взаимодействии между разными блокчейнами.

Практическое применение сегодня

Финансы: MakerDAO использует Ethereum для создания стабильной монеты DAI. Lightning Network на Bitcoin обеспечивает мгновенные платежи с почти нулевыми комиссиями.

NFT: Ethereum — основная платформа для рынка NFT, а Polygon предлагает минимальные комиссии для покупки и продажи NFT.

Игры: Polygon Studios поддерживает проекты GameFi, решая проблему задержек и медленной скорости транзакций в блокчейн-играх.

Будущее: гибридные решения

Вместо выбора одной технологии, будущее, вероятно, за гибридными решениями, объединяющими преимущества обеих. Проекты вроде LayerZero разрабатывают технологии, позволяющие разным блокчейнам взаимодействовать без сбоев.

По мере расширения масштабируемости блокчейнов они станут более практическими инструментами для повседневной жизни, не только для технологичных пользователей. Это ускорит принятие криптовалют в массовом масштабе и откроет новые возможности, о которых мы пока не можем представить.

Заключение: Layer 1 и Layer 2 — не конкуренты, а дополняющие друг друга решения. Постоянное развитие обеих технологий сформирует мощную, безопасную и доступную экосистему блокчейн для всех. Это действительно захватывающее время для участия в индустрии блокчейн.