Розуміння Layer 1 проти Layer 2: який шлях масштабування блокчейну має сенс?

Галузь блокчейна стикається з фундаментальним викликом: як побудувати мережі, що одночасно є безпечними, децентралізованими та швидкими. Цю неможливість називають — трилемою блокчейна — і саме вона є основною причиною важливості масштабувальних рішень. Щоб залишатися конкурентоспроможними, екосистеми блокчейна повинні інноваційно підходити через шардинг, оновлення механізмів консенсусу та покращення децентралізації, що суттєво вирішують цю напругу.

Трилема блокчейна: корінь проблеми масштабування

Концепція Віталіка Бутеріна про трилему блокчейна визначає основну напругу: досягнення повної децентралізації, надійної безпеки та високої масштабованості одночасно є теоретично неможливим. Кожен проект блокчейна мусить робити компроміси, надаючи перевагу двом характеристикам понад третю. Вирішення цієї трилеми за допомогою сталих масштабувальних підходів є необхідним для широкого впровадження.

Індустрія відповіла двома окремими філософіями масштабування: Layer 1 рішення, що безпосередньо змінюють базові мережі, та Layer 2 рішення, що будуються поверх існуючих блокчейнів.

Масштабування Layer 1: Перебудова основи

Layer 1 — це базовий блокчейн сам по собі — Bitcoin, Ethereum та подібні мережі, де транзакції назавжди записуються та захищаються. Рішення масштабування Layer 1 працюють шляхом фундаментальної зміни роботи базової мережі, що вимагає модифікацій у основних правилах протоколу.

Як працює масштабування Layer 1

Шардинг розділяє стан блокчейна на менші частини, звані шардами. Кожен шард обробля транзакції незалежно, але паралельно, що збільшує пропускну здатність. Наприклад, Zilliqa реалізує транзакційний шардинг, розподіляючи навантаження між вузлами одночасно, а не послідовно.

Впровадження (Proof-of-Stake )PoS замінює енергомістке майнінг за допомогою систем застави валідаторів. Перехід Ethereum на PoS через оновлення покращив енергоефективність і масштабованість, дозволяючи обробляти більше транзакцій за секунду та зменшуючи вимоги до обладнання для окремих вузлів.

Segregated Witness (SegWit), протокол розділення підписів Bitcoin, відокремлює дані транзакцій від інформації свідка. Обробляючи підписи окремо від даних транзакцій, блоки можуть містити значно більше транзакцій — вирішуючи історичну проблему обмеження розміру блоку в 1 МБ, що спричиняло вузькі місця під час пікових навантажень.

Приклади Layer 1 у реальному світі

Bitcoin з SegWit, Ethereum 2.0, Cardano з Ouroboros PoS, Algorand з чистим PoS та Fantom з консенсусом aBFT — всі вони представляють практичне масштабування Layer 1. Це постійні оновлення архітектури мережі, що не вимагають додаткових рівнів інфраструктури.

Переваги та компроміси

Переваги:

• Пряме наслідування безпеки без додаткових довірчих припущень
• Постійні покращення масштабованості, закладені у протокол
• Зниження транзакційних зборів через зменшення навантаження мережі
• Справжня децентралізація зберігається через зміни на рівні протоколу

Обмеження:

• Потрібен консенсус мережі для оновлень (жорсткі форки можуть розділяти спільноти)
• Обмеження пропускної здатності та зберігання окремих вузлів залишаються викликами
• Складність міжшарових транзакцій може збільшувати час розрахунків
• Порушення доходів валідаторів під час змін механізмів (наприклад, перехід з PoW на PoS)

Масштабування Layer 2: Побудова паралельних систем

Рішення Layer 2 працюють поверх Layer 1, обробляючи транзакції поза лінією, а періодично звітуючи до базового шару. Вони успадковують безпеку Layer 1, водночас пропонуючи значне збільшення пропускної здатності та зниження витрат.

Пояснення технологій масштабування Layer 2

Rollups об’єднують транзакції поза лінією, а потім подають стислі докази до Layer 1. Арбитрум використовує оптимістичні rollups, що припускають дійсність транзакцій, якщо їх не оскаржують, зменшуючи обчислення в мережі. Це дозволяє досягти понад 40 000 TPS у порівнянні з ~30 TPS Ethereum, з економікою зборів на 60-90% нижчою.

Канали стану, такі як Lightning Network, дозволяють двом або більше сторонам багаторазово здійснювати транзакції без поширення кожної з них у мережі. Користувачі вносять заставу, проводять необмежену кількість транзакцій поза лінією, а потім остаточно фіксують стан у мережі — що дозволяє майже миттєві платежі Bitcoin з мінімальними витратами.

Біччейн — це незалежні блокчейни з окремими механізмами консенсусу, які з’єднані з Layer 1 через двонапрямний пег. Polygon, Skale та Rootstock працюють саме так, пропонуючи гнучкість у дизайні за рахунок зменшеної безпеки.

Рішення Layer 2 у виробництві

Arbitrum обробля транзакції Ethereum через оптимістичні rollups, досягаючи значно вищої пропускної здатності. Його рідний токен ARB керує рішеннями протоколу через DAO, з кращою економікою зборів у порівнянні з основною мережею Ethereum.

Lightning Network дозволяє мікроплатежі Bitcoin, перекази та ігрові транзакції майже миттєво. Додатки, такі як Strike, демонструють міждержавні платежі з зниженням зборів на 90%.

Optimism пропонує подібну технологію rollup для Ethereum, з понад 97 протоколами, включаючи Uniswap і Synthetix, з загальним заблокованим обсягом понад $500М. Користувачі додають ланцюги до MetaMask і мостять активи, наприклад ETH, щоб отримати доступ до функцій Layer 2.

Polygon розширює концепцію масштабування у “інтернет блокчейнів”. Його DeFi-екосистема зберігає близько $1,3 мільярда в протоколах, таких як Aave і Compound, а підрозділ Polygon Studios прискорює впровадження GameFi через маркетинг, інфраструктуру та інвестиції.

Переваги та компроміси

Переваги:

• Значне збільшення пропускної здатності (в 100 разів і більше)
• Мінімальне зниження зборів (часто на 50-90%)
• Швидка остаточність транзакцій
• Гнучкість у дизайні та виборі механізмів

Обмеження:

• Зменшена сумісність між різними протоколами Layer 2
• Розділені пулі ліквідності у кількох екосистемах Layer 2
• Труднощі входу через кілька мостів і управління кількома акаунтами
• Складність користувацького досвіду при відстеженні активів через протоколи

Layer 1 vs. Layer 2: стратегічне порівняння

Вибір між підходами Layer 1 і Layer 2 відображає різні пріоритети:

Масштабування Layer 1 зосереджене на безпеці та децентралізації, вносячи постійні архітектурні зміни. Це підходить мережам, де зміни на рівні консенсусу відповідають цінностям спільноти.

Масштабування Layer 2 орієнтоване на негайне збільшення пропускної здатності та зниження витрат, приймаючи інші моделі безпеки та зменшену взаємодію між протоколами. Це вирішує короткострокові проблеми користувацького досвіду, поки розвиваються оновлення Layer 1.

Жоден підхід не робить інший застарілим. Навіть після покращень пропускної здатності Ethereum 2.0, що орієнтовані на 100 000 TPS (проти поточної ~30 TPS), рішення Layer 2 залишаються цінними для конкретних випадків використання — складних DeFi-протоколів, платформ торгівлі NFT і високочастотних ігор, що виграють від ізольованих середовищ Layer 2.

Практичне застосування сьогодні

DeFi-протоколи як MakerDAO створюють складні смарт-контракти на Layer 1 Ethereum, тоді як простіші торгові та позикові потоки мігрують до Polygon або Optimism для зниження витрат.

NFT-ринки використовують нативну підтримку Polygon, зменшуючи витрати на створення та торгівлю на понад 90%, зберігаючи безпеку Ethereum через періодичні мостові докази.

Ігри та GameFi швидко впроваджують Polygon для внутрішньоігрових NFT-транзакцій, де пропускна здатність Polygon дозволяє обробляти торги у реальному часі без затримок через навантаження Layer 1.

Використання Bitcoin все більше реалізується через Off-chain транзакції Lightning Network — продавці приймають Bitcoin миттєво через Strike, а децентралізовані соціальні платформи, такі як Nostr, дозволяють творцям монетизувати через мікроплатежі.

Майбутній розвиток

Майбутнє масштабування блокчейна — це не “або/або”, а “і/і”. Гібридні підходи, що поєднують покращення Layer 1 з оптимізованими рішеннями Layer 2, пропонують найкращі результати. Проекти на кшталт LayerZero забезпечують міжланцюгову взаємодію, зменшуючи фрагментацію Layer 2.

З розширенням мереж, прискорюється широке впровадження. Більш зручні, швидкі та дешеві блокчейни природно приваблюють DeFi-додатки, екосистеми NFT і транзакції у реальному світі, що раніше були недосяжними. Постійний розвиток шардингу, станкових каналів і технології rollup безпосередньо вирішує трилему блокчейна, створюючи системи, що суттєво покращують дві характеристики, приймаючи компроміси у третій — прагматичний шлях уперед.

Індустрія блокчейна рухається до середовища, де співіснують рішення Layer 1 і Layer 2, кожне оптимізоване для конкретних випадків використання. Така архітектура підтримує зростаючий попит на децентралізовані додатки, зберігаючи безпеку та децентралізацію, що визначають цінність технології блокчейн.