Що таке рівень 1 у Crypto?

У контексті технології блокчейн рівень 1 (L1) відноситься до базового протоколу або самого базового блокчейну. Це первинний рівень блокчейну, який встановлює фундаментальні правила та протоколи системи. Простіше кажучи, рівень 1 відноситься до основної мережі блокчейну, яка відповідає за перевірку транзакцій, ведення книги та створення нових блоків.

Протоколи рівня 1 часто називають протоколами «базового рівня», оскільки вони служать основою для всієї мережі блокчейн. Ці протоколи можна розглядати як фундаментальні будівельні блоки блокчейну, що забезпечують такі основні функції, як механізми консенсусу, перевірка блоків і функції безпеки.

Однією з ключових особливостей протоколів рівня 1 є їх здатність обробляти транзакції децентралізовано та без довіри. Це досягається за допомогою механізмів консенсусу, які дозволяють вузлам у мережі досягти консенсусу щодо дійсності транзакцій без необхідності централізованого авторитету.

Одним із найвідоміших протоколів рівня 1 є біткойн, який працює з 2009 року. Інші популярні протоколи рівня 1 включають Ethereum, Bitcoin Cash і Litecoin. Кожен із цих протоколів має свої унікальні функції та характеристики, такі як час блокування, розмір блоку та пропускна здатність транзакцій, які визначають їх загальну продуктивність.

Протоколи рівня 1 зазвичай розроблені як безпечні та незмінні, тобто після підтвердження транзакції та додавання її до блокчейну її неможливо змінити чи видалити. Це робить їх ідеальними для тих випадків, коли прозорість, безпека та незмінність є критично важливими, наприклад у фінансових транзакціях, управлінні ланцюгом постачання та системах голосування.

Хоча протоколи рівня 1 неймовірно потужні, вони також мають певні обмеження, наприклад проблеми з масштабованістю. Оскільки кількість транзакцій у мережі зростає, час і вартість, необхідні для обробки транзакцій, можуть значно зрости. Це призвело до розробки рішень масштабування рівня 2.

Що таке рівень 2 у Crypto?

Рішення для масштабування рівня 2 — це автономний протокол, побудований на основі блокчейну рівня 1 для підвищення його масштабованості та пропускної здатності без шкоди для безпеки. Рішення рівня 2 можна використовувати для різноманітних програм, таких як платежі, смарт-контракти та децентралізовані біржі. Перемістивши частину обробки транзакцій за межі мережі, рішення рівня 2 можуть значно зменшити кількість транзакцій, які потрібно обробляти в основному блокчейні, що призведе до швидших і дешевших транзакцій.

Одним із найпопулярніших рішень для масштабування рівня 2 є Lightning Network, яка спочатку була розроблена для біткойнів, але згодом була адаптована також для інших криптовалют. Lightning Network забезпечує миттєві та недорогі транзакції, створюючи платіжні канали між користувачами, дозволяючи їм здійснювати транзакції поза мережею без необхідності чекати підтвердження в основному блокчейні.

Іншим прикладом рішення рівня 2 є плазма, розроблена Віталіком Бутеріним і Джозефом Пуном. Plasma використовує деревоподібну структуру бічних ланцюжків для обробки транзакцій поза ланцюгом і періодично надсилає підсумок цих транзакцій до основного блокчейну. Це дозволяє обробляти великий обсяг транзакцій, зберігаючи безпеку основного блокчейну.

Канали стану — ще один тип рішення рівня 2, який дозволяє здійснювати трансакції між користувачами поза мережею. Державні канали працюють шляхом створення приватного каналу між двома користувачами, що дозволяє їм здійснювати транзакції поза мережею без залучення основного блокчейну. Після закриття каналу кінцевий стан каналу передається в основний блокчейн, забезпечуючи безпеку транзакції.

Зведені рішення — це новий тип рішень рівня 2, які набули популярності в останні роки. Зведення використовує смарт-контракти для групування транзакцій поза мережею, а потім періодично надсилає підсумок цих транзакцій до основного блокчейну. Існує два типи зведень: ZK-зведення, які використовують докази з нульовим знанням для підтвердження дійсності транзакцій поза ланцюгом, і оптимістичні зведення, які припускають, що транзакції дійсні, якщо не доведено протилежне.

Рішення рівня 2 мають кілька переваг перед рішеннями рівня 1. По-перше, вони можуть значно збільшити масштабованість і пропускну здатність блокчейну без шкоди для безпеки. Вони також можуть зменшити комісію за транзакції та збільшити швидкість транзакцій, що робить їх більш практичними для щоденного використання. Крім того, рішення рівня 2 можна створити на будь-якому блокчейні рівня 1, що означає, що їх можна використовувати для масштабування будь-якої криптовалюти.

Однак рішення рівня 2 також мають деякі недоліки. З одного боку, вони можуть бути складними та складними для впровадження, що може обмежити їхнє впровадження. Крім того, оскільки рішення рівня 2 покладаються на обробку поза мережею, вони можуть бути менш безпечними, ніж рішення рівня 1, що може зробити їх уразливими до атак. Нарешті, оскільки рішення рівня 2 побудовані на основі блокчейнів рівня 1, вони обмежені пропускною здатністю основного блокчейну.

Що таке рішення для масштабування?

У світі криптовалют однією з найбільших проблем, з якими стикається технологія блокчейн, є масштабованість. Масштабованість означає здатність мережі блокчейн обробляти великий обсяг транзакцій своєчасно та економічно ефективно. Оскільки популярність додатків на основі блокчейну продовжує зростати, зростає і попит на швидшу та ефективнішу обробку транзакцій. Ось де на допомогу приходять рішення для масштабування.

Рішення для масштабування — це технології, які працюють над протоколом блокчейну для підвищення швидкості та ефективності базового блокчейну. Ці рішення призначені для вирішення проблеми масштабованості шляхом обробки транзакцій поза межами основної мережі. Це допомагає зменшити навантаження на основну мережу блокчейну та зменшити комісію за транзакції, зберігаючи безпеку та цілісність блокчейну.

Метою рішень для масштабування є надання можливості блокчейн-мережам обробляти більший обсяг транзакцій без шкоди для швидкості, вартості чи безпеки. Переклавши частину роботи з обробки на рішення рівня 2, основна мережа блокчейну може зосередитися на своїх основних функціях, водночас одержуючи переваги від додаткової ефективності та масштабованості цих рішень.

Хронологія проблем масштабування та їх вирішення

З моменту свого створення масштабування було критичною проблемою для індустрії блокчейнів. Біткойн, перша мережа блокчейн, може обробляти лише обмежену кількість транзакцій за секунду (TPS). Це обмеження стало суттєвою перешкодою для впровадження, оскільки підтвердження транзакції може тривати кілька хвилин, що призводить до повільної обробки та високих комісій. Ця проблема спонукала до розробки численних рішень для масштабування, деякі з яких ми розглянемо в цьому розділі.

Одним із найперших рішень масштабування було збільшення розмірів блоків. Спочатку біткойн мав ліміт розміру блоку в 1 МБ, який пізніше був збільшений до 2 МБ. Однак цей підхід мав свої обмеження, оскільки більші блоки потребують більше місця для зберігання, збільшуючи вартість роботи вузла та потенційно призводячи до централізації. Біткойн-спільнота також розділилася щодо цього підходу, що призвело до створення розгалуженої мережі під назвою Bitcoin Cash, яка збільшила розмір блоку до 8 Мб.

Інше рішення для масштабування відоме як Lightning Network, яке вперше було запропоновано в 2015 році Джозефом Пуном і Тадеусом Драйя. Мережа Lightning працює на основі блокчейну біткойн і дозволяє користувачам здійснювати трансакції поза мережею шляхом створення платіжних каналів. Цей підхід теоретично може масштабувати біткойн до мільйонів TPS, зберігаючи низькі комісії.

Ethereum, ще одна провідна блокчейн-мережа, також зіткнулася з проблемами масштабування через свою популярність і збільшення кількості децентралізованих програм (dApps), створених на її основі. Одне з перших рішень, запропонованих для Ethereum, називалося Plasma, яке мало на меті масштабувати мережу шляхом створення кількох дочірніх ланцюжків або сайдчейнів, які можуть незалежно обробляти транзакції. Однак Plasma зіткнулася з кількома технічними труднощами, і її розробку зрештою було припинено.

Інше рішення для масштабування Ethereum відоме як шардинг. Шардинг передбачає поділ блокчейну Ethereum на менші частини або сегменти, які можуть незалежно обробляти транзакції, збільшуючи загальний TPS мережі. Зараз Ethereum працює над впровадженням шардингу в рамках оновлення до Ethereum 2.0.

Зведення — ще одне рішення для масштабування Ethereum, яке набуло популярності в останні роки. Зведення передбачає об’єднання кількох транзакцій в одну транзакцію, яка обробляється в блокчейні Ethereum, зменшуючи кількість необхідних обчислень і збільшуючи TPS. Зведені класифікації можна додатково класифікувати на оптимістичні та ZK-зведені залежно від використовуваної базової технології.

Рішення для масштабування, відоме як Optimistic Rollups, було вперше запропоновано Plasma Group у 2018 році. Optimistic Rollups дозволяє об’єднувати кілька транзакцій в одну транзакцію, яка обробляється поза мережею, зменшуючи кількість необхідних обчислень і збільшуючи TPS. Потім транзакції агрегуються та публікуються в блокчейні Ethereum, що дозволяє здійснювати швидші та дешевші транзакції, зберігаючи безпеку та децентралізацію основного блокчейну.

ZK-зведення — це інший тип зведення, який використовує докази з нульовим знанням (ZK) для об’єднання транзакцій в одну транзакцію. Цей підхід усуває потребу в обробці поза ланцюгом і дозволяє обробляти більше транзакцій в одному блоці, зберігаючи безпеку та децентралізацію блокчейну. ZK-Rollups були вперше представлені Matter Labs у 2019 році та привернули значну увагу в останні роки.

Порівняння між шарами 1 і 2

Рівень 1 і 2 є важливими поняттями в екосистемі блокчейну. Кожен рівень служить певній меті, і два рівні працюють разом, щоб забезпечити масштабовану та ефективну мережу блокчейн. Тут ми порівняємо два рівні, виділяючи сильні та слабкі сторони кожного.

Рівень 1 є базовим рівнем блокчейну. Він складається з основного протоколу блокчейну та відповідає за керування механізмом консенсусу, перевірку транзакцій і підтримку стану блокчейну. Рівень 1 - це місце, де випускається рідна криптовалюта блокчейну та де обробляються всі транзакції. Біткойн, Ethereum та інші основні блокчейни працюють на рівні 1.

Рівень 2 побудований поверх рівня 1 і надає додаткові функції для мережі блокчейн. Він призначений для покращення масштабованості та ефективності блокчейну шляхом розвантаження частини обробки з рівня 1. Рішення рівня 2 включають канали стану, плазму, зведення та бічні ланцюги.

Механізм консенсусу рівня 1, такий як підтвердження роботи (PoW) або підтвердження частки (PoS), забезпечує цілісність і незмінність блокчейну. Рівень 1 також децентралізований, що означає, що жодна особа не може контролювати мережу. Це робить рівень 1 ідеальним для зберігання цінних активів і проведення транзакцій, які потребують високого рівня безпеки.

Однак потужність обробки, необхідна для підтримки механізму консенсусу, висока, що обмежує пропускну здатність мережі. Це робить рівень 1 менш ефективним і менш масштабованим, ніж рішення рівня 2. Рівень 1 також має вищі комісії за транзакції порівняно з рівнем 2, що робить його менш привабливим для мікроплатежів та інших транзакцій з невеликою вартістю.

Рішення рівня 2, з іншого боку, призначені для покращення масштабованості та ефективності блокчейну. Знявши частину обробки з Рівня 1, Рівень 2 може обробляти транзакції швидше та з нижчою ціною. Рівень 2 також дозволяє використовувати більш складні функції смарт-контракту, які неможливі на Рівні 1 через його обмежену обробну здатність.

Рішення рівня 2 можуть обробляти набагато більшу кількість транзакцій за секунду порівняно з рішенням рівня 1. Це робить рівень 2 ідеальним для випадків використання, які вимагають високої пропускної здатності транзакцій, таких як онлайн-ігри або високочастотна торгівля. Рівень 2 також має нижчі комісії за транзакції порівняно з рівнем 1, що робить його більш придатним для мікроплатежів та інших транзакцій з невеликою вартістю.

Безпека рішень рівня 2 залежить від безпеки рівня 1, і скомпрометований рівень 1 може вплинути на безпеку рівня 2. Рівень 2 також вимагає додаткових припущень щодо довіри порівняно з рівнем 1, оскільки обробка виконується меншим набором вузлів. або довірені організації. Це робить рівень 2 менш придатним для зберігання цінних активів або проведення транзакцій, які потребують високого рівня безпеки.

Рішення для масштабування рівня 2

Рішення для масштабування рівня 2 є популярним типом рішення для масштабування, яке працює поверх основної мережі блокчейн. Ці рішення спрямовані на вирішення проблеми масштабованості шляхом обробки транзакцій за межами основної мережі. Завдяки цьому рішення Layer-2 можуть значно збільшити швидкість і ефективність обробки транзакцій, одночасно зменшуючи навантаження на основну мережу блокчейну.

Одним із прикладів рішення для масштабування рівня 2 є зведення з нульовим знанням (ZK-Rollups), яке детально розглядатиметься в цьому курсі. ZK-Rollups використовують криптографічну техніку під назвою «докази з нульовим знанням» для об’єднання кількох транзакцій у одна транзакція, яка потім надсилається до основної мережі блокчейну. Це допомагає зменшити кількість транзакцій, які необхідно обробити основною мережею, зберігаючи безпеку та цілісність блокчейну.

Іншим прикладом рішення для масштабування рівня 2 є Optimistic Rollups. Optimistic Rollups працює, обробляючи транзакції поза мережею, а потім надсилаючи зведення цих транзакцій до основної мережі блокчейну. Цей підсумок потім перевіряється основною мережею, гарантуючи, що транзакції є точними та безпечними. Обробляючи транзакції поза мережею, Optimistic Rollups може значно підвищити швидкість і ефективність обробки транзакцій, одночасно зменшуючи комісію за газ, пов’язану з цими транзакціями.

Переваги використання рішень рівня 2

Рішення рівня 2 пропонують кілька переваг порівняно з традиційними мережами блокчейн. Ось деякі з найважливіших переваг:

1. Покращена кількість транзакцій за секунду (TPS): рішення рівня 2 можуть обробляти набагато більший обсяг транзакцій за секунду, ніж традиційні мережі блокчейн. Обробляючи транзакції поза основною мережею, рішення рівня 2 можуть значно підвищити швидкість і ефективність обробки транзакцій, що є критичним для додатків на основі блокчейну, яким потрібна швидка та надійна обробка транзакцій.

2. Знижена комісія за газ: Комісія за газ стосується комісій за транзакції, які користувачі мають сплачувати за використання мережі блокчейн. Однією з основних переваг рішень Layer-2 є те, що вони можуть значно зменшити комісію за газ, пов’язану з транзакціями. Завдяки обробці транзакцій поза мережею, рішення рівня 2 можуть зменшити навантаження на основну мережу блокчейну, що призводить до зниження плати за газ для користувачів.

3. Збережена безпека: Рішення рівня 2 призначені для підтримки безпеки та цілісності основного блокчейну. Використовуючи криптографічні методи, такі як докази з нульовим знанням і обчислення, які можна перевірити, рішення рівня 2 можуть гарантувати точність і безпеку транзакцій, навіть якщо вони обробляються поза основною мережею.

4. Спеціальні мережі для додатків: Рішення рівня 2 можна налаштувати відповідно до конкретних потреб різних додатків на основі блокчейну. Наприклад, деякі рішення рівня 2 розроблені спеціально для програм децентралізованого фінансування (DeFi), тоді як інші розроблені для незамінних токенів (NFT) або ігрових програм. Це дозволяє розробникам створювати більш ефективні та спеціалізовані програми на основі мережі блокчейн.

Порівняння рішень для масштабування рівня 2 і рівня 1

Рішення масштабування рівня 1 і рішення масштабування рівня 2 є двома різними підходами до вирішення проблеми масштабованості в блокчейн-мережах. У той час як рішення рівня 1 зосереджені на вдосконаленні самої основної мережі блокчейну, рішення рівня 2 працюють над основною мережею та обробляють транзакції поза мережею. Нижче описано порівняння цих двох рішень:

Швидкість і ефективність

Рішення рівня 2 можуть обробляти більший обсяг транзакцій за секунду, ніж рішення рівня 1. Завдяки обробці транзакцій поза ланцюжком, рішення Layer-2 можуть значно підвищити швидкість і ефективність обробки транзакцій, що є критичним для додатків на основі блокчейну, яким потрібна швидка та надійна обробка транзакцій.

Безпека

Рішення рівня 1 і рівня 2 призначені для підтримки безпеки та цілісності базового блокчейну. Однак рішення Layer-2 покладаються на криптографічні методи, такі як докази з нульовим знанням і обчислення, які можна перевірити, щоб гарантувати точність і безпеку транзакцій, навіть якщо вони обробляються поза основною мережею.

Плата за газ

Комісія за газ — це комісія за транзакції, яку користувачі повинні платити за використання мережі блокчейн. Рішення рівня 2 можуть значно знизити плату за газ, оскільки вони обробляють транзакції поза мережею та зменшують навантаження на основну мережу. Рішення рівня 1, з іншого боку, можуть вимагати більшої комісії за газ, щоб пристосуватися до збільшення обробки транзакцій в основній мережі.

Гнучкість

Рішення рівня 2 є більш гнучкими, ніж рішення рівня 1, з точки зору налаштування для конкретних програм. Рішення рівня 2 можна налаштувати відповідно до конкретних потреб різних додатків на основі блокчейну, дозволяючи розробникам створювати більш ефективні та спеціалізовані програми на основі мережі блокчейну.

Складність

Рішення рівня 2 часто складніші, ніж рішення рівня 1, оскільки вони вимагають додаткової інфраструктури та криптографічних методів для обробки транзакцій поза мережею. Ця додаткова складність може ускладнити розробникам створення програм на основі рішень рівня 2.

сумісність

Рішення рівня 1 можуть бути більш сумісними, ніж рішення рівня 2, оскільки вони працюють безпосередньо в основній мережі блокчейну. Це полегшує взаємодію між різними блокчейн-мережами та полегшує користувачам переміщення активів між різними мережами. Рішення рівня 2, з іншого боку, можуть вимагати додаткової інфраструктури взаємодії для полегшення міжланцюжкових транзакцій.

Основні моменти

• Рішення для масштабування спрямовані на підвищення швидкості та ефективності блокчейн-мереж.
• Рішення для масштабування — це технології, які працюють над протоколом блокчейн, щоб вирішити проблему масштабованості мереж блокчейну.
• Приклади рішень для масштабування рівня 2 включають зведення з нульовими знаннями (ZK-зведення) і оптимістичні зведення.
• Рішення Layer-2 пропонують покращену кількість транзакцій за секунду, нижчу плату за газ, збережену безпеку та мережі, призначені для окремих програм.
• Рішення рівня 2 пропонують вищу швидкість і ефективність, знижені збори за газ, підвищену гнучкість і можуть бути налаштовані відповідно до конкретних потреб різних додатків на основі блокчейну, тоді як рішення рівня 1 є більш сумісними та можуть вимагати меншої складності.