Понимание масштабирования Блокчейна: Уровень 1 против Уровня 2 против Уровня 3 решений

Основная проблема: Трилемма Блокчейна

Каждый блокчейн сталкивается с фундаментальным противоречием: почти невозможно одновременно достичь всех трех аспектов децентрализации, безопасности и масштабируемости. Большинство сетей в конечном итоге жертвуют одним из этих аспектов, чтобы преуспеть в других двух. Вот где решения для масштабирования уровня 1, уровня 2 и уровня 3 вступают в игру — каждое из них использует различный подход для решения этой задачи.

Что это за слои, собственно?

Представьте архитектуру блокчейна как здание. Уровень 1 — это фундамент — основная цепь, на которой каждую транзакцию навсегда записывают. Биткойн, Эфириум, BNB Chain и Солана — все это блокчейны уровня 1.

Уровень 2 расположен сверху, как промежуточный этаж. Он обрабатывает транзакции вне основной цепи, чтобы уменьшить загруженность, а затем возвращает окончательный результат обратно на Уровень 1. Примеры включают Сеть Молний для Биткойна, Arbitrum и Optimism для Эфириума, а также Polygon для пользователей Эфириума.

Уровень 3 представляет собой специализированные прикладные уровни, построенные поверх Уровня 2, как правило, предназначенные для конкретных случаев использования, а не для масштабирования общего назначения.

Решения уровня 1: создание более прочной основы

Улучшения уровня 1 изменяют то, как функционирует базовый Блокчейн.

Улучшение механизма консенсуса

Многие Блокчейны отказываются от энергоемкого Proof of Work (PoW) в пользу более экономичного Proof of Stake (PoS). Ethereum совершил этот переход, чтобы обрабатывать данные быстрее и значительно сократить потребление энергии. Вместо вычислительного майнинга, PoS использует стекинг — блокировку монет для проверки транзакций.

Шардинг: Параллельная Обработка Данных

Представьте, что один огромный массив данных разбивается на десятки меньших частей. Это шардирование. Вместо того чтобы каждый валидатор обрабатывал каждую транзакцию, рабочая нагрузка распределяется по параллельным шартам. Это означает, что сеть может обрабатывать несколько транзакций одновременно, увеличивая пропускную способность без повышения требований к отдельным узлам.

Просто делая блоки больше

Некоторые цепочки увеличивают размер блока, чтобы вместить больше транзакций в блок. Недостаток? Это делает сложнее для обычных компьютеров работать в качестве валидаторов, что может подорвать децентрализацию, которая делает блокчейн ценным в первую очередь.

Решения второго уровня: разгрузка работы

Подходы второго уровня не затрагивают базовую цепь. Вместо этого они создают параллельные системы, которые справляются с тяжелыми задачами.

Роллапсы: Текущий Лидер

Роллапсы объединяют сотни оффчейн транзакций в отдельные пакеты перед отправкой в основную цепь. Они бывают двух видов:

• Оптимистичные Ролл-апы (Оптимизм, Арбитрум): Предполагается, что транзакции действительны, если не доказано иное. Существует окно для споров, в течение которого любой может оспорить недействительные транзакции с помощью доказательств мошенничества.
• Zero-Knowledge Rollups (zkSync, Scroll): Используйте криптографические доказательства для мгновенной проверки каждой транзакции. Более высокая безопасность и конфиденциальность без периодов ожидания.

Сайдчейны: независимые, но связанные

Сайдчейны, такие как PoS-сеть Polygon, являются самостоятельными блокчейнами со своими собственными валидаторами. Они быстрее и дешевле, чем уровень 1, но управляют своей безопасностью, а не наследуют её напрямую от основной цепи, как это делают роллапы.

Государственные каналы: Двусторонняя оффчейн-коммуникация

В этой модели участники совершают транзакции вне сети столько раз, сколько захотят. Только начальные и конечные балансы попадают в Блокчейн. Сеть Lightning Bitcoin работает таким образом, позволяя мгновенные и почти бесплатные платежи.

Вложенные Блокчейны: Архитектура Родитель-Детя

Основная цепочка делегаты работают с “дочерними” цепочками. После завершения задач дочерние цепочки сообщают результаты обратно родительской цепочке. Платформа Plasma Ethereum следует этой модели.

Прямое Сравнение: Что Отличает Их

Компромиссы, которые вам следует знать

Проблемы уровня 1:

Обновления происходят медленно и вызывают споры. Значительные изменения, такие как корректировка размера блока или механизмов консенсуса, требуют согласия всей сети и часто приводят к жестким форкам, которые могут расколоть сообщество.

Проблемы второго уровня:

Хотя решения второго уровня обеспечивают скорость и экономию средств, они вводят новую сложность. Пользователи должны переносить средства между цепями, ликвидность фрагментируется по платформам, а некоторые конструкции полагаются на централизованные секвенсоры, которые создают единые точки отказа — риск, отсутствующий на действительно децентрализованных базовых уровнях.

Гибридное будущее

Экосистема Блокчейн не выберет одного победителя. Вместо этого ожидайте, что многослойный подход станет стандартом: Блоки 1 уровня обрабатывают безопасность и окончательные расчеты, сети 2 уровня позволяют осуществлять повседневные транзакции в больших объемах, а решения 3 уровня решают специализированные задачи. Биткойн использует Lightning, Эфириум поддерживает несколько решений 2 уровня, а другие цепочки идут по аналогичным путям.

На данный момент улучшения уровня 1, такие как шардинг, важны для долгосрочной устойчивости. Но решения уровня 2 обеспечивают скорость и доступность, необходимые для массового принятия сегодня. Истинная сила проявляется, когда оба уровня работают в унисон.