Что такое блокчейн первого уровня
К первому уровню относятся основные сети, такие как Биткоин, BNB и Ethereum, и их базовая инфраструктура. Блокчейны первого уровня способны проверять и завершать транзакции без участия другой сети. Развитие блокчейна Биткоин показало, что улучшить масштабируемость сетей первого уровня довольно сложно. В качестве решения разработчики создали протоколы второго уровня, которые опираются на безопасность и консенсус в сети первого уровня. Lightning Network — один из примеров протокола второго уровня. Он позволяет пользователям свободно совершать транзакции, не записывая информацию в публичный блокчейн.
Введение
Первый уровень и второй уровень — это термины, которые помогают понять архитектуру различных блокчейнов, проектов и инструментов разработчика. Чтобы понять связь между Polygon и Ethereum или Polkadot и его парачейнами, необходимо изучить различные уровни блокчейна.
Что такое первый уровень
Сетями первого уровня называют основные блокчейны, к которым относятся BNB Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC) и Solana. Их относят к первому уровню, потому что они служат главными сетями в своей экосистеме. Кроме них существуют и офчейн-решения — блокчейны второго уровня, построенные поверх основных.
Другими словами, протокол первого уровня обрабатывает и завершает транзакции в собственном блокчейне. У него также есть нативный токен, используемый для оплаты комиссий за транзакции.
Масштабирование первого уровня
Распространенная проблема сетей первого уровня — неспособность к маштабированию. Биткоин и другие крупные блокчейны с трудом справляются с обработкой транзакций в периоды повышенного спроса. Это связано с тем, что Биткоин использует механизм консенсуса Proof of Work (PoW), который требует значительных вычислительных ресурсов.
Хотя Proof of Work обеспечивает децентрализацию и безопасность, он часто замедляет работу сети, когда объем транзакций становится слишком большим. В результате это приводит к увеличению времени подтверждения транзакций и стоимости комиссий.
Разработчики блокчейна работают над способами увеличения масштабируемости уже много лет, но до сих пор не пришли к единому решению. Возможные решения для масштабирования первого уровня включают:
1. Увеличение размера блока для обработки большего числа транзакций в каждом блоке.
2. Изменение механизма консенсуса, как в грядущем обновлении Ethereum 2.0.
3. Использование шардинга — формы разделения баз данных.
Реализовать улучшения для первого уровня достаточно сложно, поскольку не все пользователи сети на них согласятся. Это может привести к расколу сообщества или хардфорку, как это произошло с Биткоином и Bitcoin Cash в 2017 году.
SegWit
Один из примеров решения для масштабирования сетей первого уровня — обновление протокола SegWit. Ему удалось увеличить пропускную способность Биткоина за счет изменения способа организации данных блока (отказ от цифровых подписей для входа транзакции). Обновление освободило место для транзакций в блоках, не повлияв на безопасность сети. SegWit был реализован через софтфорк с обратной совместимостью. Это означает, что даже еще не прошедшие обновление ноды Биткоина способны обрабатывать транзакции.
Что такое шардинг первого уровня
Шардинг — это популярное решение для масштабирования первого уровня, используемое для увеличения пропускной способности транзакций. Он представляет собой форму разделения базы данных, которая может быть применена к распределенным реестрам блокчейна. Для распределения рабочей нагрузки и повышения скорости транзакций сеть и ее ноды разделяются на разные шарды. Каждый шард управляет подмножеством активности сети, то есть имеет собственные транзакции, ноды и отдельные блоки.
Шардинг избавляет ноды от необходимости хранить полную копию всего блокчейна. Вместо этого каждая нода сообщает основной цепи о выполненной работе, делясь состоянием локальных данных, включая баланс адресов и другие ключевые показатели.
Первый уровень и второй уровень
Первый уровень обладает определенными технологическими ограничениями, которые практически невозможно обойти в основном блокчейне. К примеру, Ethereum планирует обновление до Proof of stake (PoS), но на разработку этого процесса ушли годы.
Некоторые способы использования просто не совместимы с первым уровнем из-за проблем с масштабируемостью. Например, Биткоин не подходит для игры на блокчейне из-за длительного времени транзакций. Тем не менее для игры по-прежнему можно использовать безопасность и децентрализацию первого уровня. Для этого просто нужно построить решение второго уровня поверх основной сети.
Lightning Network
Решения второго уровня основаны на первом уровне и используют его для завершения транзакций. Один из известных примеров — Lightnig Network. В периоды большого спроса обработка транзакций в сети Биткоин может занять несколько часов. Lightning Network же позволяет пользователям совершать быстрые платежи в биткоинах за пределами основной сети, передавая в нее только окончательный баланс. По сути, обновление объединяет все транзакции в одну окончательную запись, экономя время и ресурсы.
