Блокчейны уровня 1: основа, которая обеспечивает работу каждой крупной криптовалюты

Bitcoin представила революционную концепцию в 2009 году — децентрализованную цифровую валюту, которая не нуждается в банках или правительствах для функционирования. Но как это действительно работает без центральных органов? Ответ кроется в технологии блокчейн Layer 1. Хотя децентрализация звучит хаотично, на самом деле она поддерживается высокоразвитыми техническими протоколами. В основе каждой крупной криптовалюты лежит блокчейн Layer 1 — децентрализованная программная система, которая выступает как в роли создателя правил, так и их исполнителя для всей сети.

Понимание основной архитектуры: что именно такое блокчейн Layer 1?

Блокчейн Layer 1 (L1) — это базовый протокольный слой, на котором работает криптовалюта. Можно представить его как «мейннет» — основной свод правил, которому должны следовать все компьютеры (узлы) в сети. Код L1 определяет всё: как проверяются транзакции, как вводятся в обращение новые монеты, какие меры безопасности защищают сеть и как достигается консенсус между тысячами независимых операторов.

Все узлы на блокчейне Layer 1 должны выполнять одинаковый код и следовать одинаковым протоколам. Эта однородность обеспечивает безопасность и предсказуемость всей сети. Без протоколов L1 пиринговые транзакции были бы невозможны, потому что не существовало бы согласованного механизма для проверки прав собственности.

Как механизмы консенсуса делают работу блокчейнов L1 возможной

Настоящая магия блокчейнов Layer 1 происходит благодаря механизмам консенсуса — алгоритмам, которые позволяют тысячам незнакомцев договориться о валидности транзакций без доверия к центральному органу.

Модель Proof-of-Work (PoW): Bitcoin по-прежнему использует этот энергоемкий подход, при котором узлы соревнуются каждые 10 минут в решении сложных математических задач. Первый узел, решивший задачу, добавляет следующий блок транзакций и получает в награду недавно созданные BTC. Этот соревновательный механизм гарантирует, что в блокчейн попадут только легитимные блоки. Минус? Он требует больших вычислительных ресурсов и негативно влияет на окружающую среду.

Модель Proof-of-Stake (PoS): Современные блокчейны Layer 1, такие как Ethereum (ETH) и Solana (SOL), используют более эффективный подход. Вместо решения головоломок валидаторы «ставят» свою собственную криптовалюту на блокчейн. Они получают награды за предложение валидных блоков, но теряют свои заложенные монеты, если попытаются обмануть — это называется «slashing». Такой механизм создает финансовые стимулы для честного поведения.

Примеры из реальной жизни: как работают крупные блокчейны Layer 1

Bitcoin (BTC): По-прежнему считается золотым стандартом с 2009 года. Его консенсус PoW остается детерминированным и энергоемким, но при этом наиболее проверенным временем. Каждые четыре года Bitcoin автоматически уменьшает награду новым майнерам — событие, называемое «халвинг», — что постепенно сокращает предложение новых BTC в обращение.

Ethereum (ETH): Изначально запущен как PoW-блокчейн в 2015 году, Ethereum стал пионером идеи программируемых блокчейнов, где разработчики могут создавать децентрализованные приложения (dApps). В 2022 году обновление Merge перевело его на PoS, значительно снизив энергопотребление. Ethereum также внедрил инновационный механизм «сжигания», при котором часть каждой транзакционной комиссии уничтожается навсегда, что помогает контролировать инфляцию ETH.

Solana (SOL): Этот конкурент Layer 1 позиционирует себя как чемпион скорости, способный обрабатывать до 50 000 транзакций в секунду. Используя консенсус PoS, Solana привлекает разработчиков, ищущих более быстрые подтверждения и более низкие комиссии по сравнению с Ethereum.

Litecoin (LTC): Создан вскоре после Bitcoin, Litecoin задуман как «цифровое серебро» к «цифровому золоту» Bitcoin. Хотя он использует PoW, похожий на Bitcoin, он применяет другой алгоритм и подтверждает транзакции примерно в четыре раза быстрее.

Cardano (ADA): Созданный бывшим разработчиком Ethereum Чарльзом Хоскинсоном, Cardano делает акцент на рецензируемых исследованиях и постепенной разработке. Он использует PoS и приветствует сторонних разработчиков для внедрения dApps в свой протокол Layer 1.

Критическая проблема Layer 1: Трилемма блокчейна

Здесь всё усложняется. Блокчейны Layer 1 сталкиваются с неизбежным напряжением, которое крипторазработчики называют «трилеммой блокчейна». По сути, большинство L1 должны жертвовать одним из трех важных свойств:

• Децентрализация: наличие множества независимых узлов повышает безопасность, но замедляет обработку транзакций
• Безопасность: создание надежных механизмов проверки требует вычислительных ресурсов, что ограничивает скорость
• Масштабируемость: достижение высокой скорости транзакций обычно требует большей централизации или снижения уровня безопасности

Bitcoin и Ethereum ставят приоритет на децентрализацию и безопасность, а не на скорость. Solana делает упор на масштабируемость, сохраняя при этом чуть меньшую децентрализацию, чем Bitcoin. Большинство блокчейнов Layer 1 не могут одновременно максимально реализовать все три свойства.

Еще один ограничитель: проблема интероперабельности

Каждый блокчейн Layer 1 — это по сути самостоятельная экосистема с уникальными стандартами кодирования. Перевод активов между Bitcoin и Ethereum или использование приложений на нескольких Layer 1 технически сложно. Эта «проблема интероперабельности» и стала причиной появления проектов вроде Cosmos и Polkadot — они специально сосредоточены на создании мостов между разными блокчейнами Layer 1 для обеспечения межцепочечной коммуникации.

Чем отличается Layer 2 от Layer 1

По мере развития криптоэкосистемы разработчики начали создавать приложения поверх существующих блокчейнов Layer 1, а не создавать новые с нуля. Эти слои получили название Layer 2 (L2).

Сети Layer 2, такие как Arbitrum, Optimism и Polygon, работают поверх основного Ethereum. Они наследуют безопасность Ethereum, одновременно предлагая пользователям более быстрые транзакции и меньшие комиссии. Когда вы используете Ethereum Layer 2, вы переводите активы на L2, выполняете транзакции быстро и дешево, а затем в конечном итоге возвращаетесь к Ethereum L1.

Ключевое отличие: Layer 1 выпускает «монеты» (например, BTC, ETH, SOL), которые являются неотъемлемой частью основного протокола блокчейна. Layer 2 выпускает «токены» (например, MATIC Polygon или ARB Arbitrum), которые существуют только внутри конкретной экосистемы Layer 2. Токены — это по сути дополнительные функции, а монеты — базовые средства платежа.

Почему блокчейны Layer 1 важны

Блокчейны Layer 1 остаются важной инфраструктурой всей криптоэкосистемы. Они обеспечивают безопасность, децентрализацию и механизмы консенсуса, которые делают возможными доверительные транзакции без посредников. Независимо от того, делает ли Layer 1 ставку на скорость, как Solana, на программируемость, как Ethereum, или на простоту, как Bitcoin, каждый из них представляет собой разный подход к решению фундаментальной задачи: как незнакомцы могут обмениваться ценностью без доверенного посредника?

Понимание блокчейнов Layer 1 — это первый шаг к тому, чтобы понять, как современная криптовалюта работает на самом деле под поверхностью.