Понимание многоуровневой архитектуры блокчейна: полный гид от базового уровня до уровня расширения

Технология блокчейн меняет способы проведения цифровых транзакций. Когда мы обсуждаем его основные компетенции, часто встречаются две концепции:Объяснение слоёв блокчейна Слой 1 и слой 2. Но кто же эти двое? Как они работают вместе? Что это значит для пользователей криптовалюты?

Почему стоит понять слои блокчейна?

Во-первых, нужно признать реальность: основные блокчейны, такие как Bitcoin и Ethereum, сталкиваются с неудобной дилеммой — не могут достичь всех трёх одновременно. Это знаменитая «Трилемма блокчейна».

Согласно теории основателя Ethereum Виталика Бутерина, любому блокчейну сложно найти идеальный баланс между следующими тремя пунктами:

• Децентрализация: Сеть поддерживается множеством независимых узлов
• Безопасность: Транзакции не могут быть изменены или отменены
• Масштабируемость: Сеть может обрабатывать большое количество транзакций

Чтобы преодолеть это узкое место, разработчики разработали многоуровневую архитектуру: создание дополнительных уровней обработки вне основной цепочки. Вот тут и вступают в игру Слой 1 и Слой 2.

Слой 1: Основа инфраструктуры

Первый уровень — это сам блокчейн- Крупные сети, такие как Bitcoin, Ethereum, Cardano и др., относятся к этому уровню. Это полностью автономные системы со своими собственными механизмами консенсуса, механизмами валидации и токенами.

Как масштабируется уровень 1?

Шардинг Sharding делит всю блокчейн-сеть на несколько подсетей (шардов), каждая из которых обрабатывает транзакции независимо. Представьте, что операции банка распределяются по нескольким отделениям, вместо того чтобы все операции проходили через штаб-квартиру. Это позволяет обрабатывать больше транзакций параллельно.

Механизм консенсуса был обновлён Переход с Proof-of-Work (PoW) на Proof-of-Stake (PoS) — это критически важное обновление. PoW требует значительных вычислительных ресурсов для майнинга и проверки транзакций, тогда как PoS позволяет держателям напрямую проверять транзакции, что делает его более эффективным и требует меньше энергии. Обновление Ethereum (Слияние) — пример такой трансформации.

SegWit (Сегрегированный свидетель) В случае с Биткоином SegWit масштабируется, разделяя подписи транзакций и данные о транзакциях. Изначально блок биткоина на 1 МБ мог содержать около 2000 транзакций, но с SegWit он может обрабатывать около 4000 транзакций, удваивая использование пространства.

Преимущества масштабирования уровня 1

✓ Дополнительные механизмы цепи или мостов не требуются
✓ Более высокая безопасность (все транзакции завершаются в основной цепочке)
✓ Более низкие долгосрочные комиссии за транзакции
✓ Сохранение полной функции децентрализации

Ограничения масштабирования уровня 1

✗ Требуется жёсткий или мягкий форк и затрудняет достижение консенсуса сообщества
✗ Давление на хранение и пропускную способность отдельных узлов продолжает расти
✗ Проблема задержки при кросс-шардовых транзакциях всё ещё сохраняется
✗ Доходы майнеров и валидаторов могут снизиться из-за недостатка импульса

Уровень 2: Инновации на вершине основной цепи

По сравнению с преобразованием самой основной цепочки, уровень 2 использует другой подход —Транзакции обрабатываются вне основной цепочки, но наследуют безопасность основной цепочки。

Эта схема похожа на существование Alipay: вместо трансформации системы центрального банка на ней строится эффективный платежный посредник.

Основная форма Слоя 2

Роллапы Это самое популярное решение второго слоя на данный момент. Роллапы выполняют тысячи транзакций вне цепочки, затем «сжимают» результаты и отправляют их в основную цепочку. Основная цепь должна лишь проверить эти сжатые доказательства, что значительно снижает вычислительную интенсивность.

Существует два типа методов верификации:

• Оптимистичные роллапы(Оптимистичный свод): При условии, что сделка действительна, если кто-то её не оспаривает
• ZK Rollups(Свертка с нулевой информацией): Прямая проверка валидности транзакций с помощью криптографических доказательств

Arbitrum и Optimism — крупнейшие проекты Optimistic Rollups на Ethereum.

Государственные каналы Между двумя пользователями открывается «канал», и сотни транзакций совершаются вне чейна, прежде чем итоговый результат поступает в основную цепочку. Lightning Network от Bitcoin — яркий пример такой схемы.

Lightning Network уже способна обрабатывать транзакции с Биткоином на уровне микроплатежей в реальном времени, при этом комиссии снижаются с нескольких долларов до нескольких центов.

Сайдчейны Сайдчейны — это независимые блокчейны, параллельные основной цепи, соединённые с основной цепью через двусторонний анкерный механизм, часто называемый «мостом». Сайдчейны имеют собственные механизмы консенсуса и валидаторы, поэтому они менее децентрализованы, чем Layer 2, но более гибкие.

Polygon — самый успешный сайдчейн Ethereum. Она накопила более 1,3 миллиарда долларов в блокировке в сфере DeFi, поддерживая десятки основных протоколов, таких как Aave и Compound.

Изменения на уровне 2

✓ Скорость транзакций увеличилась в 100–1000 раз
✓ Снизить комиссии за транзакции более чем на 90%
✓ Не нужно менять основную цепочку, разворачивайте сразу
✓ Пользовательский опыт сравнивает традиционные интернет-приложения

Вызовы, с которыми сталкивается Слой 2

✗ Ликвидность распределяется по нескольким сетям второго уровня
✗ Ограниченная совместимость между приложениями (сложность перевода денег между уровнем 2)
✗ Пользователям нужно управлять несколькими адресами кошельков и приватными ключами
✗ Возвращение с Слоя 2 в основную цепочку требует времени ожидания (обычно часы)

Слой 1 против слоя 2: какой выбрать?

Это не вопрос «или-или», ноВзаимодополняющие отношения。

Введение Ethereum 2.0 не сделало слой 2 устаревшим, но усилило их важность. Даже если пропускная способность основной цепи увеличится до 100 000 транзакций в секунду, уровень 2 всё равно может обеспечивать более низкие комиссии и более быстрые проверки.

Практические сценарии применения

Платежи и переводы Lightning Network интегрирована с такими приложениями, как Strike, Nostr и другими, что снизило расходы на трансграничные денежные переводы с 10% до менее чем 1%. OpenNode позволяет ритейлерам получать платежи в биткоине напрямую.

Торговля DeFi Uniswap на Polygon может обменивать токены по цене, близкой к нулю, тогда как та же транзакция на основной цепи Ethereum стоит от 20 до 100 долларов. Это напрямую способствовало взрывному росту экосистемы Polygon.

Игры и NFT Polygon Studios сосредоточена на миграции игр на блокчейн. При крайне низких комиссиях за транзакции внутриигровая торговля NFT становится жизнеспособной. Игроки часто могут покупать и продавать игровые активы, не опасаясь о комиссиях, которые поглощают их прибыль.

Микротранзакции Сценарии, которые раньше были невозможны из-за высоких затрат, теперь возможны — например, оплата за воспроизведение музыки, чаевые авторам контента и т.д.

Направления будущего

Будущее масштабирования блокчейна — это не победа одного решения;Многоуровневое сотрудничество：

• Распределённая проверка: Несколько процессов второго уровня параллельно, и основная цепочка регулярно фиксируется и подтверждает окончательное подтверждение
• Кросс-чейн-совместимость: Разные слои 2 могут взаимодействовать напрямую, не возвращаясь к основной цепочке
• Гибридная архитектура: Интеллектуальный выбор слоёв обработки на основе характеристик транзакций (Слой 2 для небольших объёмов, Слой 1 для больших объёмов)

Грядущий Proto-Danksharding в Ethereum 2.0 — это реализация в этом направлении: он значительно снизит затраты на передачу данных уровня 2 в основную цепочку, что ещё больше повысит конкурентоспособность уровня 2.

Краткое содержание

Объяснение слоёв блокчейна В своей основе это современная философия дизайна, которая не стремится делать всё на одном блокчейне, а строит многоуровневую экосистему. Уровень 1 обеспечивает безопасную инфраструктуру, а уровень 2 обеспечивает эффективный торговый опыт. Эта многоуровневая архитектура становится стандартом для всех высокопроизводительных блокчейнов.

Для пользователей понимание этого означает:

• Длительное хранение крупных активов на уровне 1 (например, mainnet, Ethereum, Bitcoin)
• Использовать уровень 2 (например, Arbitrum, Polygon) для ежедневных и небольших транзакций
• Учитывать время и стоимость при передаче между разными сетями

Блокчейн эволюционирует от «универсальной публичной цепочки» к «иерархической экосистеме». Освоение этой теории крайне важно для настоящего ориентирования в будущем управления криптоактивами.