Блокчейн-решения первого (L1) и второго уровня (L2): в чем разница

На фоне роста популярности блокчейн-решений рынок начал испытывать потребность в инструментах для повышения масштабируемости проектов на базе технологии. Бездействие может привести к критическому замедлению систем. На рынке представлено два основных направления, цель которых – решить проблему масштабируемости: решения первого уровня (Layer 1) и решения второго уровня (Layer 2). Рассказываем, в чем особенность подходов, как они работают и при чем тут трилемма блокчейна.

В этой статье:

Что такое трилемма блокчейна (трилемма масштабируемости)

Трилемма блокчейна, которую также часто называют трилеммой масштабируемости – это теорема, которая формулирует основную проблему масштабирования распределенных сетей (включая блокчейн). Вот в чем ее суть:

  • У распределенной сети три основные характеристики: децентрализация, безопасность, производительность.
  • Блокчейн может обладать лишь двумя из трех основных характеристик. Создатели распределенной сети вынуждены жертвовать одним свойством, чтобы обеспечить высокую эффективность оставшихся двух.

Интересно! Первым основы трилеммы блокчейна в конце прошлого века заложил ученый Эрик Брюэр. Он представил теорему CAP. Ее название состоит из первых букв трех свойств: согласованность (Consistency), доступность (Availability) и устойчивость к делению (Partition). Согласно теореме, при создании децентрализованной базы данных разработчики вынуждены жертвовать одним из свойств в угоду двум другим. Именно CAP стала основой для трилеммы блокчейна.

Примеры трилеммы блокчейна

Рассмотрим трилемму масштабируемости блокчейна на примере трех разных подходов к организации работы распределенной сети.

1. Традиционный. Пример традиционного блокчейна – биткоин. Для работы таких систем нужна широкая сеть полных нод. Сетевые узлы, которые содержат полный блокчейн биткоина, отвечают за подтверждение транзакций. Такой подход обеспечивает высокий уровень безопасности и децентрализации. При этом работа через тяжеловесную сеть полных нод замедляет систему.

2. Скоростной. Такие блокчейны, включая сети на базе алгоритма Delegated Proof-of-Stake, работают с небольшим количеством нод. К каждому из сетевых узлов предъявляют жесткие требования. Строгий выбор нод обеспечивает безопасность системы, а их слаженная работа – высокие показатели пропускной способности. При этом небольшое количество сетевых узлов снижает уровень децентрализации сети.

3. Мультичейн. Суть подхода – в организации связи приложений с различными блокчейнами. Кроссчейн-коммуникация делает сеть достаточно децентрализованной и масштабируемой. При этом страдает ее безопасность. Дело в том, что для атаки на мультичейн-систему нужно получить доступ к большинству нод в одном блокчейне, который она использует. Последствия такой атаки будут отражены в других сетях мультичейн-системы.

В попытках решить трилемму блокчейна разработчики представили два основных направления: решения первого уровня (Layer 1) и решения второго уровня (Layer 2). Рассмотрим их.

Решения первого уровня (Layer 1) VS решения второго уровня (Layer 2)

При помощи решений первого и второго уровня разработчики могут отказаться от компромисса – принесения в жертву одного из свойств в угоду эффективной работы двух других.

Что такое решения первого уровня (Layer 1)

Задача решений первого уровня – привнести изменения в архитектуру основного блокчейна проекта. Технически, Layer 1 (L1) сложнее спроектировать и реализовать, чем Layer 2 (L2). Поэтому решения первого уровня, как правило, требуют больше времени на подготовку и имплементацию.

К Layer 1 относятся изменения протокола консенсуса. Яркий пример – подготовка второй по капитализации криптовалюты – Ethereum – к переезду с крайне энергозатратного PoW на более экологичный PoS-алгоритм. Событие запланировано на 15 сентября 2022 года.

Переезд на PoS, в теории, позволит повысить масштабируемость сети ETH. Итогом изменений, в том числе, может стать снижение стоимости транзакций Ethereum. Напомним, проект столкнулся с давлением на фоне роста популярности платформ сегмента децентрализованных финансов (DeFi), многие из которых построены поверх ETH.

«Виновником» одной из крупнейших «вспышек» роста транзакций в мае 2022 года стал проект Otherside. Из-за ажиотажа вокруг платформы цены на ETH-транзакций выросли до максимума. Инцидент в очередной раз доказал необходимость подстроить Ethereum под новые реалии.

Комиссии Ethereum и биткоина
Сравнение комиссий в сети Ethereum и биткоина. Источник: bitinfocharts.com

Среди других примеров решений второго уровня – увеличение размера блока или скорости создания блоков в блокчейне проекта. Также к Layer 1 относится шардинг. Термин произошел от английского shard – осколок. Вот в чем суть схемы: блокчейн делят на шарды – отдельные части. За каждым шардом закрепляют определенную ноду. Сетевым узлам проще контролировать отдельные части, чем весь блокчейн целиком. Такое распределение «надзора» за сетью через ее деление на шарды повышает безопасность работы сети, а также благотворно влияет на ее пропускную способность, не вредя децентрализации.

Достоинства Layer 1

  • Фундаментальность изменений позволяет заложить новые основы для развития проекта.
  • Решения первого уровня помогают интегрировать в проект новые инструменты.

Недостатки Layer 1

  • На подготовку и имплементацию решений первого уровня уходит много времени.
  • Layer 1 значительно сложнее решений второго уровня.

Что такое решения второго уровня (Layer 2)

Layer 2 – это надстройка над основным блокчейном. Решения второго уровня подразумевают перенос части задач с основной цепочки блоков на другую. Такая разгрузка ускоряет процесс работы основного блокчейна и помогает снизить стоимость транзакций.

Пример Layer 2 – сеть Lightning Network (LN) для биткоина. Решение второго уровня помогает снизить стоимость транзакций в сети криптовалюты и ускорить ее работу через отработку части нагрузки.

В LN пользователи могут открывать платежные каналы поверх блокчейна биткоина и проводить в них интересующие операции. В основную цепочку блоков Lightning Network записывает только результаты транзакций.

Карта нод Lightning Network
Сеть нод Lightning Network. Источник: explorer.acinq.co

Также решения второго уровня есть для Ethereum.

Интересно! Один из соучредителей ETH – Виталик Бутерин считает, что комиссии в L2 недостаточно низкие. Разработчик предложил свое решение проблемы высоких сборов в решениях второго уровня для Ethereum.

В рамках Layer2 используют различные инструменты, включая следующие:

  • Вложенные блокчейны. Как правило, речь идет о цепочках блоков, которые выстраивают поверх основного блокчейна.
  • Каналы. Инструмент позволяет организовать сообщение основного блокчейна с построенной поверх него цепочкой блоков. Через каналы, например, передают информацию о проведенных операциях.
  • Сайдчейны. Это соседствующая с основным блокчейном цепочка блоков.
Пример схемы сайдчейнов
Схема сайдчейнов

Достоинства Layer 2

  • Решения второго уровня не оказывают прямого воздействия на основной блокчейн. При необходимости, L2 можно быстро «демонтировать».
  • Layer 2 помогают решать трилемму блокчейна без внесения существенных коррективов в основной блокчейн.
  • L2-решения проще имплементировать, чем решения первого уровня.

Недостатки Layer 2

  • Решения второго уровня усугубляют проблему несовместимости блокчейнов. Формирование новых цепочек, поверх основных блокчейнов, создает дополнительные препятствия для «общения» сетей.
  • Снижение уровня безопасности. Переход на работу в L2 может повлечь за собой дополнительные риски. Разработчики считают, что решения второго уровня не могут обеспечить такой же уровень безопасности, как основной блокчейн.
  • L2 не помогают решить проблему в корне – они лишь «сглаживают» недостатки проекта.

Есть что сказать? Напишите нам или присоединяйтесь к дискуссии в нашем Телеграм-канале.

Дисклеймер

Вся информация на нашем сайте публикуется, основываясь на принципах добросовестности и только для общего ознакомления. Любые действия, основанные на информации, публикуемой на этом сайте, предпринимаются читателем исключительно под его собственную ответственность. В разделе «База знаний» нашей приоритетной задачей является предоставление высококачественной информации. Мы тщательно определяем, изучаем и создаем образовательный контент, полезный для наших читателей. Для поддержания этих стандартов на высоком уровне и дальнейшего создания качественного контента наши партнеры могут выплачивать нам вознаграждение за размещение информации о них в наших статьях. Однако такие выплаты никак не влияют на процессы создания объективного, честного и полезного контента.