Блокчейн-масштабування: як Layer 1 та Layer 2 вирішують проблему потужності мережі

Криптовалютні мережи змушені вирішувати триєдину головоломку: одночасно досягти безпеки, децентралізації та масштабованості. Це явище, відоме як “Трилема блокчейну”, вперше описав розробник Ethereum Віталік Бутерін. Суть проблеми полягає в тому, що жоден блокчейн не може ідеально оптимізувати всі три параметри одночасно. Натомість розробники обирають компромісні рішення, які підсилюють один або два аспекти за рахунок третього.

Рішення цієї дилеми розділяються на два основних напрями: модифікація базового протоколу (Layer 1) та побудова надбудов над існуючими мережами (Layer 2). Кожен підхід має свої переваги та обмеження, які варто розглянути детально.

Як працює Layer 1: фундамент криптовалютних мереж

Bitcoin та Ethereum — два найпомітніші представники Layer 1 мереж. Вони виступають самостійними блокчейнами, які містять усі необхідні компоненти: шари консенсусу, виконання та доступності даних.

Розширення можливостей Layer 1 здійснюється кількома способами:

Шардінг ділить мережу на менші підмережі (шарди), кожна з яких обробляє транзакції паралельно. Цей підхід натхненний розподіленими базами даних і дозволяє значно підвищити пропускну здатність. Наприклад, Zilliqa реалізує “шардінг за транзакціями”, коли різні групи операцій обробляються одночасно.

Зміна механізму консенсусу з Proof-of-Work (PoW) на Proof-of-Stake (PoS) скорочує енергоспоживання та прискорює валідацію. Ethereum 2.0 перейшла на PoS, що забезпечило їй можливість обробляти до 100,000 транзакцій на секунду проти поточних ~30 TPS. Cardano, Algorand та Fantom також використовують інноваційні консенсус-механізми для оптимізації швидкості.

SegWit у Bitcoin вирішує проблему розміру блоку, відокремлюючи цифрові підписи від даних транзакції. Оскільки підписи займають 65% простору, їх переміщення до окремої структури зменшує вагу транзакції на три чверті, звільняючи місце для нових операцій.

Основна перевага Layer 1 рішень — вони не потребують окремої інфраструктури. Змінюючи базовий протокол, мережи досягають тривалих змін у масштабованості та зберігають децентралізацію під контролем користувачів, а не невеликої групи валідаторів.

Проте ці рішення мають обмеження. Зберігання та пропускна здатність окремих вузлів залишаються критичними факторами. Міжшардові транзакції ще перебувають на стадії розробки та вимагають значної пропускної здатності. Крім того, валідатори можуть втратити дохід через перехід на більш ефективні механізми.

Layer 2: прискорення без переробки основного протоколу

На відміну від Layer 1, мережи другого рівня будуються поверх існуючих блокчейнів, запозичуючи їхню безпеку й децентралізацію. Вони виконують транзакції поза основною мережею, а потім закріплюють результати на базовому блокчейні.

Rollups — найбільш інноваційний клас Layer 2. Вони обробляють тисячи транзакцій позамережево, об’єднують їх у пакети (батчі) та розміщують на блокчейні одним записом. Це знижує навантаження на базову мережу, оскільки їй потрібно лише верифікувати докази та зберігати сирі дані. Результат — вища пропускна здатність та значно нижчі комісії.

Arbitrum використовує оптимістичні rollups на базі Ethereum. На грудні 2025 року ціна ARB становить $0.19. Платформа підтримує структуру децентралізованої автономної організації (DAO) й забезпечує кращу пропускну здатність порівняно з основною мережею.

State channels дозволяють користувачам проводити численні операції поза мережею без трансляції кожної окремо. Lightning Network для Bitcoin демонструє цей підхід: користувачі можуть здійснювати мікроплатежі, грошові перекази та ігрові операції майже миттєво та практично безкоштовно. Платформи типу Nostr, Strike та OpenNode вже інтегрують цю технологію в щоденні операції.

Сайдчейни — незалежні блокчейни, пов’язані з основною мережею двосторонньою пег-системою. Polygon розповсюджує це концепцію, намагаючись створити “інтернет блокчейнів”, де різні мережі легко обмінюються цінністю. На червні 2023 року загальна заблокована вартість на Polygon у сфері DeFi становила приблизно $1.3 млрд. Платформа працює з Compound, Aave та іншими провідними протоколами.

Optimism — ще один Layer 2 на базі Ethereum, який підтримує 97 протоколів, включаючи Synthetix, Uniswap та Velodrome. Для доступу потрібно додати мережу до гаманця MetaMask й перемістити токени, що робить це середовище доступним широкому колу користувачів.

Переваги Layer 2 очевидні: швидші транзакції, нижчі комісії, збереження безпеки базового блокчейну. Однак вони мають недоліки. Фрагментація ліквідності зменшує торговельну глибину на кожній платформі. Взаємодія між різними Layer 2 рішеннями залишається обмеженою, якщо один децентралізований додаток на Arbitrum не може безпосередньо взаємодіяти з дапом на Optimism. Додавання кількох шарів підвищує складність процесу підключення для користувачів.

Практичні застосування: де розташовуються реальні гроші

DeFi та кредити найбільше виграють від обох типів масштабування. MakerDAO використовує смартконтракти Ethereum для емісії DAI, стейблкоїна, прив’язаного до $1. На Layer 2 рішеннях комісії за такі операції падають на порядки.

NFT-ринки покладаються на Polygon для масштабування. Платформа забезпечує мінімальні комісії за купівлю-продаж цифрових активів, привабляючи творців мистецтва та музики.

GameFi отримала другу молодість завдяки Polygon та Lightning Network. Polygon Studios, заснована у липні 2021 року, допомагає розробникам переходити з Web 2.0 на Web 3.0, надаючи маркетингову підтримку та інвестиції. Технологія Commit Chain від Polygon вирішує проблеми повільної пропускної здатності в ігрових додатках.

Платежі та переводи переживають революцію завдяки Lightning Network. Компанія OpenNode дозволяє ритейлерам приймати Bitcoin-платежі з майже нульовими комісіями, робячи криптовалюту практичною альтернативою традиційним системам.

Порівняння: коли обирати Layer 1 або Layer 2

Layer 1 — це надійна основа. Вони не потребують посередників та забезпечують максимальну децентралізацію. Проте апгрейди базового протоколу вимагають консенсусу мережі й можуть тривати роки. Ethereum 2.0 демонструє цей процес.

Layer 2 пропонує швидкість без компромісу безпеки. Вони орієнтовані на користувачів, які цінують скорість і дешевизну. Однак вони залежать від базового блокчейну й мають власні ризики безпеки.

Реальність такова, що обидва рівні мають спеціалізовані ролі. Layer 1 — це “золото” (Bitcoin з ціною $87.05K) та основа (Ethereum з ціною $2.92K). Layer 2 — це “готівка для покупок”, зручна й швидка для щоденних операцій.

Гібридні підходи та майбутнє

Окремі проєкти, як LayerZero, розробляють рішення, які поєднують переваги обох світів. Гібридні архітектури дозволяють блокчейнам компенсувати недоліки один одного.

Майбутнє криптовалют залежить від здатності мереж масштабуватися без втрати децентралізації чи безпеки. Layer 1 досяги (Ethereum 2.0 потенціально досяжить 100,000 TPS) та Layer 2 інновації (rollups, state channels) демонструють, що Трилема блокчейну не є невирішуваною, а потребує креативного підходу.

Коли блокчейн-мережі ставатимуть масштабованішими, вони легше впоруватимуться зі зростаючим попитом на децентралізовані фінанси, ігри й платежі. Це відкриває врата для масового прийняття криптовалют, роблячи їх доступними для мільярдів людей, яким потрібна безпечна, швидка та дешева валюта.

Технологія блокчейну прокладає шлях до цифрового світу, де довіра, безпека й прозорість більше не є люксом, а базовим правом. Ми свідки еволюції фінансів, і це захопливий час для участі в цьому перетворенні.