Масштабирование блокчейна: как Layer 1 и Layer 2 решают проблему пропускной способности сети

Криптовалютные сети вынуждены решать триединую головоломку: одновременно достигать безопасности, децентрализации и масштабируемости. Это явление, известное как “Трилема блокчейна”, впервые описал разработчик Ethereum Виталик Бутерин. Суть проблемы заключается в том, что ни один блокчейн не может идеально оптимизировать все три параметра одновременно. Вместо этого разработчики выбирают компромиссные решения, которые усиливают один или два аспекта за счет третьего.

Решения этой дилеммы делятся на два основных направления: модификация базового протокола (Layer 1) и построение надстроек над существующими сетями (Layer 2). Каждый подход имеет свои преимущества и ограничения, которые стоит рассмотреть подробно.

Как работает Layer 1: фундамент криптовалютных сетей

Bitcoin и Ethereum — два наиболее заметных представителя Layer 1 сетей. Они выступают самостоятельными блокчейнами, содержащими все необходимые компоненты: слои консенсуса, выполнения и доступности данных.

Расширение возможностей Layer 1 осуществляется несколькими способами:

Шардирование делит сеть на меньшие подсети (шарды), каждая из которых обрабатывает транзакции параллельно. Этот подход вдохновлен распределенными базами данных и позволяет значительно повысить пропускную способность. Например, Zilliqa реализует “шардирование по транзакциям”, когда разные группы операций обрабатываются одновременно.

Изменение механизма консенсуса с Proof-of-Work (PoW) на Proof-of-Stake (PoS) сокращает энергопотребление и ускоряет валидацию. Ethereum 2.0 перешла на PoS, что обеспечило ей возможность обрабатывать до 100,000 транзакций в секунду против текущих ~30 TPS. Cardano, Algorand и Fantom также используют инновационные механизмы консенсуса для оптимизации скорости.

SegWit в Bitcoin решает проблему размера блока, отделяя цифровые подписи от данных транзакции. Поскольку подписи занимают 65% пространства, их перемещение в отдельную структуру уменьшает вес транзакции на три четверти, освобождая место для новых операций.

Основное преимущество решений Layer 1 — они не требуют отдельной инфраструктуры. Изменяя базовый протокол, сети достигают долгосрочных изменений в масштабируемости и сохраняют децентрализацию под контролем пользователей, а не небольшой группы валидаторов.

Однако эти решения имеют ограничения. Хранение и пропускная способность отдельных узлов остаются критическими факторами. Межшардовые транзакции еще находятся в стадии разработки и требуют значительной пропускной способности. Кроме того, валидаторы могут потерять доход из-за перехода на более эффективные механизмы.

Layer 2: ускорение без переработки основного протокола

В отличие от Layer 1, сети второго уровня строятся поверх существующих блокчейнов, заимствуя их безопасность и децентрализацию. Они выполняют транзакции вне основной сети, а затем закрепляют результаты на базовом блокчейне.

Rollups — наиболее инновационный класс Layer 2. Они обрабатывают тысячи транзакций вне сети, объединяют их в пакеты (батчи) и размещают на блокчейне одним записом. Это снижает нагрузку на базовую сеть, поскольку ей нужно только верифицировать доказательства и хранить исходные данные. Результат — повышенная пропускная способность и значительно меньшие комиссии.

Arbitrum использует оптимистичные rollups на базе Ethereum. На декабрь 2025 года цена ARB составляет $0.19. Платформа поддерживает структуру децентрализованной автономной организации (DAO) и обеспечивает лучшую пропускную способность по сравнению с основной сетью.

State channels позволяют пользователям проводить многочисленные операции вне сети без трансляции каждой отдельно. Lightning Network для Bitcoin демонстрирует этот подход: пользователи могут осуществлять микроплатежи, денежные переводы и игровые операции почти мгновенно и практически без комиссии. Платформы типа Nostr, Strike и OpenNode уже интегрируют эту технологию в повседневные операции.

Сайдчейны — независимые блокчейны, связанные с основной сетью двусторонней пег-системой. Polygon распространяет эту концепцию, пытаясь создать “интернет блокчейнов”, где разные сети легко обмениваются ценностью. На июнь 2023 года общая заблокированная стоимость в сфере DeFi на Polygon составляла примерно $1.3 млрд. Платформа работает с Compound, Aave и другими ведущими протоколами.

Optimism — еще один Layer 2 на базе Ethereum, который поддерживает 97 протоколов, включая Synthetix, Uniswap и Velodrome. Для доступа нужно добавить сеть в кошелек MetaMask и перевести токены, что делает эту среду доступной широкому кругу пользователей.

Преимущества Layer 2 очевидны: более быстрые транзакции, меньшие комиссии, сохранение безопасности базового блокчейна. Однако у них есть недостатки. Фрагментация ликвидности уменьшает торговую глубину на каждой платформе. Взаимодействие между разными решениями Layer 2 остается ограниченным, если один децентрализованный приложение на Arbitrum не может напрямую взаимодействовать с децапом на Optimism. Добавление нескольких слоев увеличивает сложность процесса подключения для пользователей.

Практические применения: где располагаются реальные деньги

DeFi и кредиты получают наибольшую выгоду от обоих типов масштабирования. MakerDAO использует смартконтракты Ethereum для эмиссии DAI, стейблкойна, привязанного к $1. На Layer 2 решениях комиссии за такие операции падают кардинально.

NFT-рынки полагаются на Polygon для масштабирования. Платформа обеспечивает минимальные комиссии за покупку-продажу цифровых активов, привлекая художников и музыкантов.

GameFi получила второе дыхание благодаря Polygon и Lightning Network. Polygon Studios, основанная в июле 2021 года, помогает разработчикам переходить с Web 2.0 на Web 3.0, предоставляя маркетинговую поддержку и инвестиции. Технология Commit Chain от Polygon решает проблемы медленной пропускной способности в игровых приложениях.

Платежи и переводы переживают революцию благодаря Lightning Network. Компания OpenNode позволяет ритейлерам принимать Bitcoin-платежи с почти нулевыми комиссиями, делая криптовалюту практически альтернативой традиционным системам.

Сравнение: когда выбирать Layer 1 или Layer 2

Layer 1 — это надежная основа. Они не требуют посредников и обеспечивают максимальную децентрализацию. Однако обновления базового протокола требуют консенсуса сети и могут занимать годы. Ethereum 2.0 демонстрирует этот процесс.

Layer 2 предлагает скорость без компромисса в безопасности. Они ориентированы на пользователей, ценящих быстроту и дешевизну. Но они зависят от базового блокчейна и имеют свои риски безопасности.

Реальность такова, что оба уровня выполняют свои специализированные роли. Layer 1 — это “золото” (Bitcoin с ценой $87.05K) и основа (Ethereum с ценой $2.92K). Layer 2 — это “наличные для покупок”, удобные и быстрые для повседневных операций.

Гибридные подходы и будущее

Отдельные проекты, такие как LayerZero, разрабатывают решения, сочетающие преимущества обоих миров. Гибридные архитектуры позволяют блокчейнам компенсировать недостатки друг друга.

Будущее криптовалют зависит от способности сетей масштабироваться без потери децентрализации или безопасности. Layer 1 — это потенциал Ethereum 2.0 достигнуть 100,000 TPS(, а Layer 2 — инновации )rollups, state channels( показывают, что Трилема блокчейна не является нерешаемой задачей, а требует креативного подхода.

Когда блокчейн-сети станут более масштабируемыми, им будет проще справляться с растущим спросом на децентрализованные финансы, игры и платежи. Это откроет двери для массового принятия криптовалют, делая их доступными для миллиардов людей, которым нужна безопасная, быстрая и дешевая валюта.

Технология блокчейна прокладывает путь к цифровому миру, где доверие, безопасность и прозрачность больше не роскошь, а базовое право. Мы свидетели эволюции финансов, и это захватывающее время для участия в этом преобразовании.