Розуміння основ: що насправді роблять блокчейни рівня 1

Bitcoin вперше представив план децентралізованих фінансів у 2009 році, доводячи, що цифрові валюти можуть функціонувати без центральних органів. Однак за цією революційною ідеєю стоїть складна технічна інфраструктура — зокрема, блокчейни рівня 1, які забезпечують безпечні однорангові транзакції. Щоб по-справжньому зрозуміти, як працює сучасна криптовалюта, потрібно усвідомлювати, що таке протоколи рівня 1 і чому вони становлять основу кожної блокчейн-мережі.

Рівень 1: базовий протокол, що керує всім

Блокчейн рівня 1 — це базовий програмний шар, де відбувається обробка всіх транзакцій і забезпечується безпека мережі. Уявіть його як поєднання правил і судді — він встановлює стандарти, яких повинні дотримуватися всі учасники, і автоматично застосовує ці правила через код.

У своїй суті, блокчейн рівня 1 містить усі необхідні інструкції щодо роботи криптовалюти. Вузли (комп’ютери, що працюють у мережі) використовують ці специфікації для перевірки транзакцій, поширення нових даних і підтримки спільного реєстру. Оскільки рівень 1 розташований на найнижчому рівні архітектури криптопроекту, розробники іноді використовують термін “мейннет” для його опису.

Ключова різниця: блокчейни рівня 1 є самодостатніми. Вони не залежать від інших систем для підтвердження транзакцій або забезпечення безпеки. Це справжня основа криптоекосистеми.

Як мережі рівня 1 підтримують довіру та безпеку

Кожен блокчейн рівня 1 стикається з однією й тією ж фундаментальною проблемою: як тисячі незалежних комп’ютерів погоджуються, які транзакції є дійсними, коли немає центрального органу для їх перевірки? Відповідь — механізм консенсусу — набір правил і алгоритмів, що координують операторів вузлів і встановлюють спільну довіру.

Доказ роботи (Proof-of-Work)

Bitcoin використовує доказ роботи, де вузли змагаються у розв’язанні складних математичних задач кожні 10 хвилин. Перший комп’ютер, що розв’язує задачу, додає наступний блок транзакцій і отримує BTC у нагороду. Цей підхід створює обчислювальну безпеку: атака на мережу коштувала б більше в електроенергії та обладнанні, ніж будь-який зловмисник міг би отримати.

Недолік — енергомісткість. Мережа Bitcoin споживає значну кількість електроенергії, оскільки кожен вузол виконує цю обчислювальну гонку незалежно.

Доказ ставки (Proof-of-Stake)

Нові блокчейни рівня 1, такі як Ethereum і Solana, використовують доказ ставки, де валідатори блокують криптовалюту у мережі, щоб отримати право підтверджувати транзакції. Якщо валідатори погано поводяться, вони втрачають свої ставки через процес, званий “шрафування” (slashing) — вбудовану механізм покарання.

Цей підхід використовує набагато менше енергії, ніж доказ роботи, але вводить іншу ціну: валідатори з більшою кількістю криптовалюти мають більше впливу на мережу.

Як відрізняються блокчейни рівня 1: ключові приклади

Сучасні блокчейни рівня 1 мають різні дизайнерські рішення, і ці рішення безпосередньо впливають на продуктивність кожної мережі.

Bitcoin працює на доказі роботи і ставить безпеку вище за все. Його код вимагає шість підтверджень для завершення транзакцій. Крім того, Bitcoin автоматично зменшує новий запас BTC кожні чотири роки через подію, звану “халвінг” (halving), що створює контрольований інфляційний графік.

Ethereum починав як блокчейн рівня 1 на основі доказу роботи, схожий на Bitcoin, але у 2022 році пройшов масштабне оновлення під назвою “злиття” (the Merge), щоб перейти на доказ ставки. Це зменшило споживання енергії на 99,95%. Також Ethereum запровадив динамічне управління токенами — блокчейн автоматично спалює частину транзакційних зборів для регулювання пропозиції ETH і запобігання надмірній інфляції.

Solana змагається у швидкості та вартості. Його архітектура рівня 1 може обробляти до 50 000 транзакцій на секунду, порівняно з 12-15 TPS у базовому шарі Ethereum. Це досягається завдяки оптимізованому дизайну консенсусу та паралельній обробці транзакцій.

Litecoin був відгалуженням коду Bitcoin, але з модифікаціями алгоритму для швидших часів блоків і нижчих комісій. Його рівень 1 все ще використовує доказ роботи, але ставить швидкість вище за безпеку Bitcoin.

Cardano поєднує доказ ставки з академічними дослідженнями. Заснована Чарльзом Хоскінсоном (колишнім з Ethereum), Cardano підкреслює розробку, що проходить через рецензування, і підтримку сторонніх додатків.

Основна проблема: реальні обмеження блокчейнів рівня 1

Децентралізація і безпека вимагають суворих правил. Блокчейни рівня 1 навмисно використовують жорсткий, детермінований код — усі працюють за одним протоколом, усі підтверджують однакові правила. Ця жорсткість забезпечує передбачуваність і запобігає шахрайству, але створює проблему, яку співзасновник Ethereum Віталік Бутерін назвав “трилемою блокчейну”: одночасно максимізувати децентралізацію, безпеку і масштабованість неможливо — потрібно жертвувати одним із них.

Bitcoin ставить пріоритет на децентралізацію і безпеку понад швидкість. Ethereum також цінує децентралізацію і безпеку, але має проблеми з пропускною здатністю транзакцій. Solana орієнтована на швидкість і низькі витрати, але зосереджує більше влади у менших кількостях валідаторів.

Ще одним обмеженням рівня 1 є погана взаємодія між мережами. Оскільки кожен рівень 1 має унікальний код і стандарти, переміщення криптовалюти між різними блокчейнами або використання додатків на кількох мережах технічно складне. Проєкти, такі як Cosmos і Polkadot, спеціально вирішують цю “проблему взаємодії” шляхом створення мостів і протоколів міжланцюгового зв’язку.

З’являються нові рішення для масштабування. Розробники Ethereum працюють над “шардингом” (sharding), що розділяє блокчейн на менші сегменти даних. Це зменшує обчислювальне навантаження на кожен вузол і дозволяє мережі обробляти більше транзакцій без необхідності зберігати повний реєстр.

Рівень 1 проти рівня 2: розуміння ієрархії

Зі зрілістю криптовалют розробники зрозуміли, що можна створювати вторинні системи поверх уже існуючих блокчейнів рівня 1. Ці рішення рівня 2 успадковують безпеку рівня 1 і додають нові можливості.

Мережі рівня 2, такі як Arbitrum, Optimism і Polygon, працюють поверх Ethereum рівня 1. Користувачі переводять активи до цих систем для доступу до швидших швидкостей (іноді у 100 разів швидше) і значно нижчих комісій. Коли користувач завершує транзакції на рівні 2, остаточне підтвердження відбувається назад на Ethereum рівня 1.

Ключова різниця: блокчейни рівня 1 видають “монети”, які є невід’ємною частиною їхнього протоколу (наприклад, BTC і ETH). Проєкти рівня 2 видають “токени”, що існують лише поверх рівня 1 (наприклад, MATIC Polygon і ARB Arbitrum). Монети — основні засоби платежу; токени — додаткові функції.

Такий багаторівневий підхід дозволяє блокчейнам рівня 1 зберігати безпеку і децентралізацію, тоді як рішення рівня 2 оптимізують швидкість і вартість. Це стало стандартною архітектурою для масштабування криптовалютних мереж.