Понимание блокчейнов Layer 1: основа каждой крупной криптовалюты

Bitcoin запущен в 2009 году как децентрализованная платежная система, но под его революционной конструкцией лежит фундаментальный архитектурный принцип, который лежит в основе практически каждого современного блокчейн-проекта: протокол (L1) уровня 1. В то время как децентрализация захватывает воображение публики, истинная инновация заключается в том, как эти сети поддерживают порядок без центрального органа — с помощью элегантно разработанных механизмов консенсуса и криптографических слоёв безопасности, которые проверяют каждую транзакцию.

Основной движок: как работают блокчейны уровня 1

Блокчейны криптовалюты уровня 1 функционируют как базовый программный слой, на котором происходит вся проверка транзакций. Представьте L1 как одновременно свод правил и судью — он устанавливает протоколы, которым должны следовать участники сети (узлы), и затем алгоритмически обеспечивает соблюдение этих правил. Механизм консенсуса — это сердцебиение этой системы, определяющее, как узлы соглашаются, какие транзакции являются допустимыми.

Bitcoin стал пионером модели доказательства работы (PoW), где узлы каждые 10 минут соревнуются в решении сложных математических задач и зарабатывают право добавлять новые транзакции в реестр. Этот энергоемкий подход ставит безопасность и децентрализацию превыше всего. Ethereum и Solana выбрали другой путь с использованием доказательства доли (PoS), при котором операторы узлов блокируют криптовалюту в качестве залога для получения прав валидации. Этот дизайн потребляет значительно меньше энергии, сохраняя целостность сети за счёт экономических стимулов — валидаторы, действующие злонамеренно, теряют свои залоговые активы через штрафы “slashing”.

Блокчейн L1 также управляет монетарной политикой своей нативной криптовалюты. Bitcoin автоматически уменьшает награду за блок каждые четыре года, создавая предсказуемую дефицитность. Ethereum, напротив, использует динамическое эмиссионное и механизм сжигания, который колеблется в зависимости от спроса на сеть. С обновлением EIP-1559 2021 года часть каждой транзакционной комиссии навсегда удаляется из обращения, создавая дефляционное давление на ETH.

Карта ландшафта L1: разнообразие дизайнов, разные компромиссы

Bitcoin остаётся крупнейшей сетью криптовалюты уровня 1 по рыночной капитализации. Его консенсус PoW требует значительных вычислительных мощностей, что делает его медленнее (примерно 7 транзакций в секунду), но исключительно безопасным и устойчивым к цензуре. Запущенный псевдонимным создателем Сатоши Накамото, BTC обладает неизменностью благодаря сознательному техническому консерватизму.

Ethereum эволюционировал от модели PoW Bitcoin, став доминирующей платформой для смарт-контрактов, позволяя разработчикам создавать децентрализованные приложения на своей базе L1. В 2022 году “Merge” перевёл Ethereum на proof-of-stake, снизив энергопотребление на 99,95%, сохраняя безопасность. Ethereum обрабатывает значительно больше транзакций, чем Bitcoin, хотя и сталкивается с перегрузками в пиковые периоды.

Solana представляет собой другую стратегию оптимизации, делая упор на пропускную способность. Его блокчейн PoS достиг скорости до 50 000 TPS в идеальных условиях, привлекая разработчиков, ищущих высокоскоростное выполнение. Эта архитектура потребовала компромиссов в децентрализации валидаторов и географическом распределении.

Litecoin появился как более быстрый брат Bitcoin, использующий другой алгоритм хеширования (Scrypt) для генерации блоков примерно каждые 2,5 минуты вместо 10 минут у Bitcoin. Несмотря на преимущество скорости, Litecoin сохраняет консенсус PoW и экономические свойства, похожие на Bitcoin.

Cardano выбрал исследовательский подход, строя свой блокчейн уровня 1 на основе рецензируемых академических протоколов. Основанный Чарльзом Хоскинсоном, соразработчиком Ethereum, PoS Cardano делает акцент на формальной верификации и методичных обновлениях, а не на быстром внедрении новых функций.

Cosmos и Polkadot представляют собой другую категорию — блокчейны уровня 1, специально разработанные для решения проблемы интероперабельности, обеспечивая коммуникацию и передачу активов между разными экосистемами блокчейнов.

Триада масштабируемости: почему блокчейны уровня 1 сталкиваются с трудными компромиссами

Соучредитель Ethereum Виталик Бутерин сформулировал фундаментальное ограничение: разработчики блокчейнов должны пожертвовать одним из трёх свойств — децентрализацией, безопасностью или масштабируемостью. Каждый дизайн криптовалюты уровня 1 воплощает этот компромисс.

Bitcoin максимально ориентирован на безопасность и децентрализацию, сознательно принимая низкую пропускную способность транзакций. Solana увеличивает пропускную способность, но требует более централизованных операций валидаторов. Средний путь Ethereum обеспечивает сильную безопасность и разумную децентрализацию, управляя масштабируемостью через запланированные обновления, такие как “шардинг”, который разбивает блокчейн на параллельные фрагменты данных.

Жёсткий детерминированный код, необходимый для блокчейнов уровня 1, обеспечивает предсказуемость и предотвращает изменение правил, но эта неизменность ограничивает инновации и техническую гибкость. Когда разработчики Bitcoin или Ethereum предлагают изменения протокола, им приходится сталкиваться с масштабными координационными вызовами среди миллионов независимых узлов.

Ещё одним ограничением L1 является слабая межцепочечная коммуникация. Поскольку каждый блокчейн криптовалюты уровня 1 функционирует как самостоятельная экосистема с уникальными стандартами кодирования, передача активов между Bitcoin и Ethereum или между Ethereum и Solana требует доверенных мостов или централизованных бирж — что создает риски безопасности и трения, подрывающие основное обещание децентрализации.

Уровень 1 против уровня 2: почему решения масштабирования строятся сверху

По мере перегрузки блокчейнов уровня 1 разработчики создали новую категорию: протоколы уровня 2 (L2). Решения L2 работают поверх существующих блокчейнов, наследуя их безопасность и повышая скорость и эффективность. Arbitrum, Optimism и Polygon строятся на инфраструктуре Ethereum L1, объединяя транзакции пользователей перед их периодической фиксацией в основной сети Ethereum. Такой подход значительно снижает издержки — транзакции Polygon L2 стоят доли цента по сравнению с долларами на Ethereum L1.

Техническое различие важно: сети L2 выпускают “токены” (цифровые активы, созданные внутри экосистемы L2), в то время как блокчейны L1 выпускают “монеты” (криптографические деньги, являющиеся неотъемлемой частью протокола). Токены Polygon MATIC, Arbitrum ARB и Optimism OP — это токены L2, отличные от ETH Ethereum или BTC Bitcoin.

Основы остаются важными

Несмотря на появление решений масштабирования и сетей L2, блокчейны криптовалюты уровня 1 остаются критической инфраструктурой. Вся безопасность L2 в конечном итоге зависит от его базового L1; каждый токен получает ценность от монеты, на которой он построен. По мере развития экосистемы блокчейнов такие сети, как Bitcoin, Ethereum и Solana, вероятно, сосредоточатся на своих ключевых сильных сторонах — обеспечении безопасных, децентрализованных уровней расчетов — в то время как решения L2 будут обрабатывать основную часть ежедневных транзакций. Понимание этой многоуровневой архитектуры — основа для понимания того, как функционируют современные сети криптовалют.