Що таке Layer0, Layer1, Layer2, Layer3 у Blockchain? – Криптополітен

Blockchain це революційна технологія, яка забезпечує безпечний і прозорий обмін даними. Він використовує ряд рівнів для зберігання та обробки інформації, які називаються рівнями 0-3. Кожен рівень має власне призначення та функцію, що дозволяє створювати комплексну систему, яка може обробляти широкий спектр транзакцій.

Блокчейн визначається як технологія розподіленої книги (DLT), яка сприяє безпечному та надійному обміну цифровими активами між двома або більше сторонами. Це унікальна система, яка функціонує як відкрита децентралізована мережа для зберігання даних на кількох комп’ютерах одночасно.

Шар1

Для перевірки та завершення транзакцій рівень 1 є базовим блокчейном, на якому можна побудувати кілька інших рівнів. Вони можуть працювати незалежно від інших блокчейнів.

Рівень 1 можна розбити на три сегменти:

1. Рівень даних - відповідає за зберігання всіх даних, пов'язаних з транзакціями в мережі. Це включає такі речі, як історія транзакцій, баланси, адреси тощо. Цей рівень також допомагає перевірити кожну транзакцію за допомогою криптографічних алгоритмів (хешування), щоб забезпечити точність і безпеку.
2. Мережевий рівень - відповідає за обробку зв'язку між користувачами в мережі блокчейн. Він відповідає за трансляцію транзакцій та інших повідомлень у мережі, а також за перевірку точності та легітимності цих повідомлень.
3. Рівень консенсусу - дозволяє блокчейну досягти згоди щодо набору правил, яких повинні дотримуватися всі користувачі під час проведення транзакцій. Він гарантує, що всі транзакції є дійсними та актуальними, використовуючи консенсусні алгоритми, такі як Proof of Work, Proof of Stake або Byzantine Fault Tolerance.
4. Рівень додатків/розумних контрактів — це місце, де більшість функціональних можливостей виконується в мережі блокчейн. Цей рівень містить код (або смарт-контракти), який можна використовувати для створення додатків, які працюють поверх екосистеми блокчейн. Ці програми можуть виконувати транзакції та зберігати дані безпечним розподіленим способом. Не всі протоколи рівня 1 мають функцію смарт-контракту.

Прикладами таких мереж є Bitcoin, Solana, Ethereum та Кардано— усі вони мають свій рідний токен. Цей токен використовується замість комісії за транзакції та служить стимулом для учасників мережі приєднатися до мережі.

Хоча ці монети мають різний номінал залежно від основного проекту, їх призначення залишається незмінним: забезпечення економічного механізму підтримки функціональності блокчейну.

Мережі рівня 1 мають проблеми з масштабуванням, оскільки блокчейну важко обробити кількість транзакцій, яка потрібна мережі. Це призводить до різкого зростання комісії за транзакції.

Трилема блокчейну, термін, введений Віталіком Бутеріним, часто згадується під час обговорення потенційних рішень цієї проблеми; по суті, необхідно збалансувати децентралізацію, безпеку та масштабованість.

Багато з цих підходів мають власні компроміси; наприклад, фінансування супервузлів – таким чином купівля суперкомп’ютерів і великих серверів – для того, щоб підвищити масштабованість, але створити за своєю суттю централізований блокчейн.

Підходи до вирішення трилеми блокчейну:

Збільшити розмір блоку

Збільшення розміру блоку мережі рівня 1 може ефективно обробляти більше транзакцій. Однак підтримувати нескінченно великий блок неможливо, оскільки більші блоки означають нижчу швидкість транзакцій через підвищені вимоги до даних і зниження децентралізації. Це діє як обмеження для масштабованості через збільшення розміру блоку, обмежуючи підвищення продуктивності потенційною ціною зниження безпеки.

Змінити механізм консенсусу

Хоча механізми proof-of-work (POW) все ще існують, вони менш стійкі та масштабовані, ніж їхні аналоги proof-of-stake (POS). Ось чому Ethereum перейшов з POW на POS; Мета полягає в тому, щоб забезпечити більш безпечний і надійний алгоритм консенсусу, який дає кращі результати з точки зору масштабованості.

Sharding

Шардинг — це техніка розділення бази даних, яка використовується для масштабування продуктивності розподілених баз даних. Сегментуючи та розподіляючи блокчейн-реєстр між кількома вузлами, шардинг пропонує покращену масштабованість, яка збільшує пропускну здатність транзакцій, оскільки кілька сегментів можуть обробляти транзакції паралельно. Це призводить до покращення продуктивності та значного скорочення часу обробки порівняно з традиційним серійним підходом.

Подібно до вживання торта, розділеного на шматочки. Таким чином, навіть при збільшенні обсягу даних або будь-якому перевантаженні мережі, сегментовані мережі є набагато ефективнішими, оскільки всі вузли-учасники синхронно працюють разом над обробкою транзакцій.

Шар2

Протоколи рівня 2 побудовані на основі блокчейну рівня 1, щоб вирішити проблеми масштабованості без надмірного навантаження на базовий рівень.

Це досягається шляхом створення вторинної структури, яка називається «поза ланцюгом», яка забезпечує кращу пропускну здатність зв’язку та пришвидшення транзакцій, ніж може підтримувати рівень 1.

Використовуючи протоколи рівня 2, швидкість транзакцій покращується, а пропускна здатність транзакцій збільшується, тобто більше транзакцій можна обробити одночасно протягом певного періоду часу. Це може бути надзвичайно корисним, коли основна мережа стає перевантаженою та сповільнюється, оскільки це допомагає зменшити витрати на транзакцію та покращити загальну продуктивність.

Ось кілька способів вирішення проблеми масштабованості Layer2:

Канали

Канали забезпечують рішення рівня 2, яке дозволяє користувачам здійснювати кілька транзакцій поза мережею, перш ніж про це буде повідомлено на базовому рівні. Це дозволяє здійснювати транзакції швидше та ефективніше. Існує два типи каналів: платіжні та державні. Платіжні канали дозволяють здійснювати лише платежі, тоді як державні канали дозволяють здійснювати набагато ширшу діяльність, подібну до тих, які зазвичай відбуваються в блокчейні, наприклад роботу зі смарт-контрактами.

Недоліком є ​​те, що користувачі, які беруть участь, мають бути відомі мережі, тому відкрита участь не може бути й мови. Крім того, усі користувачі повинні будуть заблокувати свої токени в смарт-контракті з декількома підписами перед тим, як вступити в канал.

Плазма

Створений Джозефом Пуном і Віталіком Бутеріним, фреймворк Plasma використовує розумні контракти та числові дерева для створення «дочірніх ланцюжків», які є копіями вихідного блокчейну — також відомого як «батьківський ланцюг».

Цей метод дозволяє передавати транзакції з основного ланцюга в дочірній, тим самим підвищуючи швидкість транзакцій і знижуючи комісії за транзакції, і добре працює в окремих випадках, таких як цифрові гаманці.

Розробники Plasma спеціально розробили її, щоб гарантувати, що жоден користувач не зможе здійснити транзакцію до закінчення певного періоду очікування.

Однак цю систему не можна використовувати для масштабування розумних контрактів загального призначення.

бічні ланцюги

Сайдчейни, які є блокчейнами, що працюють паралельно з основним блокчейном або рівнем 1, мають кілька відмінних особливостей, які відрізняють їх від класичних блокчейнів. Сайдчейни мають власні незалежні блокчейни, часто використовують різні механізми консенсусу та мають відмінні вимоги до розміру блоків, ніж рівень 1.

Однак, незважаючи на те, що сайдчейни мають власні незалежні ланцюжки, вони все одно підключаються до рівня 1 за допомогою спільної віртуальної машини. Це означає, що будь-які контракти або транзакції, які можна використовувати в мережах рівня 1, також доступні для використання в бічних ланцюгах, створюючи розгалужену інфраструктуру взаємодії між двома типами ланцюгів.

Згортання

Зведення виконує масштабування шляхом групування кількох транзакцій у сайдчейні в одну транзакцію на базовому рівні та використання SNARK (короткий неінтерактивний аргумент знань) як криптографічних доказів.

Хоча існує два типи зведень – ZK та Optimistic rollups – відмінності полягають у їхній здатності переходити між шарами.

Оптимістичні зведені пакети використовують віртуальну машину, яка дозволяє легше переходити з Рівня 1 на Рівень 2, тоді як зведені ZK відмовляються від цієї функції для більшої ефективності та швидкості.

Шар0

Протоколи рівня 0 відіграють ключову роль у забезпеченні переміщення активів, покращенні взаємодії з користувачем і зменшенні перешкод, пов’язаних із сумісністю крос-ланцюгів. Ці протоколи забезпечують блокчейн-проекти на Рівні 1 ефективним рішенням для вирішення основних проблем, таких як труднощі переходу між екосистемами Рівня 1.

Існує не лише одна конструкція для набору протоколів Layer0; різні механізми консенсусу та параметри блоку можуть бути прийняті для цілей диференціації. Деякі токени Layer0 служать ефективним фільтром для захисту від спаму, оскільки користувачі повинні використовувати ці токени, перш ніж отримати доступ до пов’язаних екосистем.

Cosmos — це протокол рівня 0, відомий своїм набором інструментів з відкритим кодом, що складається з Tendermint, Cosmos SDK і IBC. Ці пропозиції дозволяють розробникам легко створювати власні блокчейн-рішення в сумісному середовищі; мутуалістична архітектура дозволяє компонентам вільно взаємодіяти один з одним. Це спільне бачення віртуального світу втілилося в Cosmoshood, оскільки воно було з любов’ю придумано його відданими прихильниками – дозволяючи блокчейн-мережам процвітати незалежно, але існувати колективно, втілюючи «Інтернет блокчейну».

Ще один поширений приклад Polkadot.

Шар3

Рівень 3 — це протокол, який підтримує рішення на основі блокчейну. Зазвичай його називають «рівнем додатків», він надає інструкції для обробки протоколів рівня 1. Це дозволяє програмам, іграм, розподіленому сховищу та іншим програмам, побудованим на платформі блокчейн, працювати належним чином.

Без цих додатків лише протоколи рівня 1 були б досить обмеженими в корисності; Рівень 3 необхідний для розблокування їхньої сили.

Шар 4?

Layer4 не існує, шари, про які йдеться, називаються чотирма рівнями блокчейну, але це тому, що ми починаємо відлік від 0 у світі програмування.

Висновок

Масштабованість блокчейн-мереж сильно залежить від їх архітектури та стеку технологій, які вони використовують. Кожен рівень мережі служить важливій меті, забезпечуючи більшу пропускну здатність і взаємодію з іншими блокчейнами. Протоколи рівня 1 утворюють базовий рівень або основний блокчейн, а бічні ланцюги, зведення та протоколи рівня 0 забезпечують додаткову підтримку для масштабування.

Протоколи рівня 3 надають інструкції, які дозволяють користувачам отримувати доступ до додатків, створених на основі всієї системи. Разом усі ці елементи сприяють створенню потужної надійної інфраструктури, здатної безпечно обробляти масштабні транзакції.