Web3 i blockchain: czym są rozwiązania skalujące warstwy 1 i warstwy 2?

Web3 i blockchain – technologie, które zawojowały świat dzięki ważnym funkcjom, a jedną z kluczowych cech jest decentralizacja, czyli zdolność systemu lub procesu do bycia kontrolowanym przez rozproszoną sieć, eliminując potrzebę scentralizowanego organu.

Wraz z dalszą ewolucją blockchaina rośnie też jego przyjęcie, co prowadzi do powstawania licznych protokołów i projektów. Jest jednak kluczowa przeszkoda, którą blockchain musi pokonać, by uzyskać powszechne przyjęcie, i tu wchodzą rozwiązania skalujące. 

Ten artykuł omawia dwa główne podejścia do skalowania blockchaina: rozwiązania Layer-1 i Layer-2. Co oznaczają rozwiązania skalujące blockchain, co robią i jak przyczyniają się do celu, jakim jest uczynienie Web3 bezpieczniejszym i łatwiejszym w użyciu? Przekonajmy się!

Czym jest skalowalność blockchaina?

Wyobraź sobie ruchliwą autostradę, na której samochody pędzą z maksymalną dozwoloną prędkością, ale wszyscy kierowcy zwalniają i zatrzymują się na światłach. Pokazuje to, że samochody poruszają się szybko po autostradach, ale zwalniają, zbliżając się do świateł, tak właśnie działa blockchain! 

Ale nie, blockchain nie zajmuje się samochodami, przenosi informacje (transakcje). Transakcje w blockchainie są szybkie, bezpieczne i przejrzyste, ale gdy w sieci jest zbyt duży ruch, wszystko drastycznie zwalnia, i tu wchodzi skalowalność.

Skalowalność blockchaina oznacza zdolność sieci do sprawnej obsługi rosnącej liczby transakcji. Dotyczy w istocie tego, jak dobrze blockchain potrafi utrzymać krótkie czasy przetwarzania transakcji i niskie opłaty w miarę wzrostu bazy użytkowników i liczby transakcji.

Dlaczego skalowalność jest ważna?

Ograniczona skalowalność stanowi poważne wyzwanie dla przyjęcia blockchaina. Oto dlaczego:

Wolne transakcje

Gdy blockchain osiąga swoją pojemność, czasy potwierdzania transakcji mogą stać się boleśnie długie. Może to frustrować użytkowników i utrudniać zastosowania w świecie rzeczywistym.

Wysokie opłaty

Przy większym zatłoczeniu opłaty transakcyjne mogą gwałtownie wzrosnąć. Może to zniechęcać użytkowników do uczestnictwa w sieci.

Ograniczona użyteczność

Blockchainy o słabej skalowalności mają trudności z obsługą złożonych aplikacji wymagających dużej liczby transakcji. Na szczęście programiści nieustannie wprowadzają innowacje, aby sprostać wyzwaniom skalowalności. Dlatego istnieją dwa główne podejścia: rozwiązania Layer 1 i Layer 2.

Czym są rozwiązania skalujące Layer-1 i Layer-2?

Aby sprostać tym problemom ze skalowalnością, opracowano różne rozwiązania skalujące, dzielące się głównie na rozwiązania Layer-1 i Layer-2. Mają one na celu poprawę wydajności i skalowalności sieci blockchain na różne sposoby.

Rozwiązanie skalujące Layer-1

Aby poprawić skalowalność i szybkość blockchaina, rozwiązania skalujące warstwy 1 wymagają znaczących modyfikacji pierwotnego protokołu. Obejmuje to zmiany w architekturze blockchaina i mechanizmach konsensusu.

Zmiany te są bezpośrednio zintegrowane z podstawową warstwą blockchaina, aby obsługiwać więcej transakcji na sekundę (TPS) i poprawiać ogólną wydajność. Optymalizując podstawową warstwę, rozwiązania Layer-1 dążą do zwiększenia pojemności blockchaina bez polegania na zewnętrznych systemach lub warstwach.

Rozwiązanie skalujące Layer-2

Rozwiązania skalujące Layer-2 działają na istniejącym blockchainie, tworząc dodatkową warstwę przetwarzania transakcji. Mają na celu zwiększenie skalowalności blockchaina przez odciążenie głównego łańcucha z transakcji, co zmniejsza zatłoczenie i poprawia szybkość. 

Rozwiązania Layer-2 obsługują transakcje poza łańcuchem i okresowo rozliczają je w głównym blockchainie, zapewniając zachowanie bezpieczeństwa i decentralizacji. Takie podejście pozwala zwiększyć przepustowość transakcji i obniżyć opłaty bez zmiany podstawowego protokołu blockchaina.

Jak działają rozwiązania skalujące Layer-1?

Rozwiązania skalujące Layer-1 polegają na wprowadzaniu fundamentalnych zmian w podstawowym protokole blockchaina, aby zwiększyć jego skalowalność i wydajność. Mają na celu zwiększenie pojemności blockchaina przez ulepszenie jego podstawowych funkcji i operacji. 

Główny nacisk kładzie się na optymalizację architektury blockchaina i mechanizmów konsensusu, aby obsługiwać więcej transakcji na sekundę (TPS) i poprawiać ogólną wydajność.

Przykłady rozwiązań skalujących Layer-1

Zwiększony rozmiar bloku

To proste podejście zwiększa ilość danych, które może pomieścić każdy blok, pozwalając przetwarzać więcej transakcji w jednym bloku. Bitcoin ma na przykład limit rozmiaru bloku 1 MB, podczas gdy Bitcoin Cash zwiększył go do 32 MB. Nadmierne zwiększanie rozmiaru bloku może jednak prowadzić do centralizacji, ponieważ wymaga mocniejszych komputerów do weryfikowania bloków.

Proof-of-Stake (PoS)

Przejście z Proof-of-Work (PoW), mechanizmu konsensusu używanego przez Bitcoina, na Proof-of-Stake może zwiększyć skalowalność. W PoW górnicy rywalizują w rozwiązywaniu złożonych łamigłówek, aby weryfikować transakcje i zdobywać nagrody. PoS natomiast weryfikuje transakcje na podstawie liczby monet posiadanych przez użytkownika (jego stawki). Eliminuje to intensywną moc obliczeniową wymaganą w PoW, co prowadzi do szybszego przetwarzania transakcji.

Sharding

Ta metoda dzieli blockchain na wiele shardów, z których każdy niezależnie przetwarza transakcje. Znacząco zwiększa to przepustowość transakcji, ponieważ wiele shardów może jednocześnie weryfikować transakcje. Sharding może jednak wprowadzać złożoność i potencjalne zagrożenia bezpieczeństwa, ponieważ wymaga komunikacji i koordynacji między shardami.

Zalety i ograniczenia rozwiązań skalujących Layer-1

Zalety rozwiązań skalujących Layer-1:

Większa przepustowość transakcji

Rozwiązania skalujące Layer-1 mogą znacząco zwiększyć liczbę transakcji przetwarzanych przez blockchain na sekundę, dzięki czemu sieć jest wydajniejsza i potrafi obsłużyć większe obciążenia.

Lepsze bezpieczeństwo i decentralizacja

Ulepszając podstawowy protokół, rozwiązania Layer-1 często utrzymują lub wzmacniają wrodzone cechy bezpieczeństwa i decentralizacji blockchaina, zapewniając solidne i bezzaufaniowe działanie.

Długoterminowa trwałość

Fundamentalne ulepszenia architektury blockchaina mogą przynieść trwałe korzyści, tworząc solidne podstawy pod przyszłe zwiększanie skalowalności i wydajności bez konieczności stosowania ciągłych rozwiązań poza łańcuchem.

Mniejsze zatłoczenie i niższe opłaty

Dzięki wydajniejszemu przetwarzaniu transakcji sieć doświadcza mniejszego zatłoczenia, co prowadzi do niższych opłat transakcyjnych i szybszych potwierdzeń dla użytkowników.

Ograniczenia rozwiązań skalujących Layer-1

Złożone wdrożenie

Wdrażanie zmian Layer-1 może być technicznie złożone i wymagać znacznego czasu oraz zasobów. Zmiany te często wymagają konsensusu wśród społeczności i programistów, który może być trudny do osiągnięcia.

Ryzyko hard forków

Duże zmiany w protokole blockchaina mogą prowadzić do hard forków, w których blockchain dzieli się na dwie osobne sieci. Może to powodować zamieszanie, zagrożenia bezpieczeństwa i fragmentację społeczności.

Kompromisy w skalowalności

Niektóre rozwiązania Layer-1 mogą wiązać się z kompromisami, takimi jak poświęcenie pewnego stopnia decentralizacji lub bezpieczeństwa w celu osiągnięcia wyższej skalowalności. Równoważenie tych kompromisów jest kluczowym wyzwaniem.

Ograniczony natychmiastowy wpływ

Choć rozwiązania Layer-1 zapewniają długoterminowe korzyści, ich natychmiastowy wpływ może być ograniczony w porównaniu z rozwiązaniami Layer-2, które często mogą szybciej poprawić skalowalność, działając na istniejącym blockchainie.

Jak działają rozwiązania skalujące Layer-2?

Rozwiązania skalujące Layer-2 działają na istniejącym blockchainie, tworząc dodatkową warstwę, która wydajniej przetwarza transakcje. Mają na celu zmniejszenie obciążenia głównego blockchaina przez odciążenie go z transakcji i przetwarzanie ich poza łańcuchem lub w sieciach wtórnych. 

Wyniki tych transakcji są następnie okresowo rozliczane w głównym blockchainie, co zapewnia bezpieczeństwo i integralność całego systemu. Dzięki temu rozwiązania Layer-2 mogą znacząco zwiększyć skalowalność i szybkość sieci blockchain bez konieczności fundamentalnych zmian w podstawowym protokole.

Przykłady rozwiązań skalujących Layer-2

Kanały stanu

Pozwalają one na przeprowadzanie wielu transakcji poza łańcuchem między stronami. Po zakończeniu transakcji stan końcowy jest zapisywany w głównym blockchainie, co minimalizuje liczbę transakcji on-chain.

Sidechainy

To osobne blockchainy działające równolegle do głównego łańcucha i z nim połączone. Transakcje mogą być przetwarzane w sidechainie, a następnie okresowo rozliczane w głównym łańcuchu, co zmniejsza obciążenie głównego łańcucha.

Rollupy

Łączą one wiele transakcji w jedną transakcję, która jest następnie publikowana w głównym łańcuchu. Optimistic Rollups i Zero-Knowledge (ZK) Rollups to dwa główne rodzaje rollupów. Oba obsługują transakcje poza łańcuchem, a następnie przesyłają podsumowanie z powrotem do głównego blockchaina. Ta metoda ma na celu wydajne zwiększenie przepustowości transakcji.

Zalety i ograniczenia rozwiązań skalujących Layer-2

Zalety rozwiązań skalujących Layer-2:

Lepsza skalowalność

Obsługując transakcje poza łańcuchem lub w dodatkowych warstwach, rozwiązania Layer-2 znacznie zwiększają przepustowość transakcji, jednocześnie zmniejszając obciążenie głównego blockchaina.

Niższe opłaty transakcyjne

Odciążając główny łańcuch z transakcji, rozwiązania Layer-2 pomagają zmniejszyć zatłoczenie sieci, co prowadzi do niższych opłat transakcyjnych dla użytkowników.

Szybsze transakcje

Transakcje przetwarzane w rozwiązaniach Layer-2 można potwierdzać znacznie szybciej niż w głównym łańcuchu, co poprawia doświadczenie użytkownika.

Zachowanie bezpieczeństwa głównego łańcucha

Ponieważ rozwiązania Layer-2 ostatecznie rozliczają się w głównym blockchainie, dziedziczą korzyści w zakresie bezpieczeństwa i decentralizacji bazowego protokołu Layer-1.

Ograniczenia rozwiązań Layer-2 

Złożoność

Wdrażanie rozwiązań Layer-2 i zarządzanie nimi może być technicznie złożone i wymagać zaawansowanej infrastruktury oraz protokołów, aby zapewnić płynną integrację z głównym łańcuchem.

Założenia dotyczące zaufania

Niektóre rozwiązania Layer-2 mogą wprowadzać dodatkowe założenia dotyczące zaufania, potencjalnie naruszając bezzaufaniowy charakter transakcji w blockchainie.

Zależność od głównego łańcucha

Choć odciążają transakcje, rozwiązania Layer-2 nadal polegają na głównym łańcuchu w kwestii ostatecznego rozliczenia, co oznacza, że nie mogą całkowicie wyeliminować wąskich gardeł głównego łańcucha.

Przyjęcie przez użytkowników

Aby rozwiązania Layer-2 były skuteczne, niezbędne są szerokie przyjęcie przez użytkowników i wsparcie ze strony szerszego ekosystemu (np. portfeli i giełd).

Porównanie rozwiązań skalujących Layer-1 i Layer-2

Oto bezpośrednie porównanie rozwiązań skalujących Layer-1 i Layer-2:

Podejście

Rozwiązania Layer-1 modyfikują podstawową warstwę blockchaina. Rozwiązania Layer-2 natomiast działają na istniejącym blockchainie.

Wdrożenie

Rozwiązania Layer-1 wiążą się z bezpośrednimi zmianami w protokole i architekturze blockchaina, podczas gdy rozwiązania Layer-2 tworzą wtórne warstwy lub sieci do przetwarzania transakcji.

skalowalność

Rozwiązania Layer-1 zwiększają skalowalność przez zwiększenie wrodzonej pojemności blockchaina. Rozwiązania Layer-2 natomiast odciążają główny łańcuch z transakcji, znacząco poprawiając przepustowość.

Bezpieczeństwo i decentralizacja

Rozwiązania Layer-1 zazwyczaj utrzymują lub wzmacniają te cechy, ale mogą wiązać się z kompromisami. Rozwiązania Layer-2 natomiast polegają na głównym łańcuchu w kwestii ostatecznego rozliczenia, zachowując bezpieczeństwo, ale mogą wprowadzać dodatkowe założenia dotyczące zaufania.

Złożoność i ryzyko

Rozwiązania Layer-1 wiążą się z dużą złożonością i ryzykiem, w tym z potencjalnymi hard forkami i wyzwaniami konsensusu. Rozwiązania Layer-2 są natomiast technicznie złożone, ale unikają zmiany podstawowego protokołu. Ich sukces zależy od przyjęcia przez użytkowników i wsparcia ekosystemu.

Podsumowanie

W dążeniu do tego, by technologia blockchain była skalowalna i wydajna, kluczową rolę odgrywają zarówno rozwiązania skalujące Layer-1, jak i Layer-2. Rozwiązania Layer-1 polegają na fundamentalnych zmianach w podstawowym protokole blockchaina, bezpośrednio zwiększając jego pojemność i wydajność. 

Rozwiązania Layer-2 natomiast działają na istniejącym blockchainie, odciążając go z transakcji na rzecz warstw wtórnych, aby zmniejszyć zatłoczenie i poprawić szybkość. 

Każde podejście ma odmienne zalety i ograniczenia, a ich łączne stosowanie jest niezbędne do uzyskania solidnych, skalowalnych sieci blockchain, które poradzą sobie z rosnącym popytem i zapewnią płynne doświadczenie użytkownika.

Zypto: zwiększanie skalowalności blockchaina dzięki rozwiązaniom Layer-1 i Layer-2

Zypto poświęca się rewolucjonizowaniu technologii blockchain dzięki zaawansowanym rozwiązaniom skalowania. Wierzymy w potencjał blockchaina w codziennym użyciu, a nasze innowacyjne narzędzia czynią to rzeczywistością. Zypto angażuje się w zwiększanie skalowalności i wydajności aplikacji Web3.

Gotowy, by doświadczyć przyszłości blockchaina? Rozejrzyj się po naszej stronie, aby dowiedzieć się, jak Zypto wykorzystuje zarówno rozwiązania Layer-1, jak i Layer-2 do optymalizacji Twoich operacji w blockchainie.