Web3 і Блокчейн: Що таке рішення масштабування Layer-1 та Layer-2?

Web3 і блокчейн-технології підкорили світ завдяки важливим можливостям, і одна ключова риса — децентралізація, здатність системи чи процесу контролюватися розподіленою мережею, усуваючи потребу в централізованому органі.

Оскільки блокчейн продовжує розвиватися, зростає і його впровадження, що породжує випуск численних протоколів і проєктів. Проте існує критична перешкода, яку блокчейн має подолати для широкого впровадження, і саме тут постають рішення для масштабування. 

У цій статті розглянуто два основні підходи до масштабування блокчейну: рішення рівня 1 та рівня 2. Що означають рішення для масштабування блокчейну, що вони роблять і як сприяють меті зробити Web3 безпечнішим і простішим у використанні? З’ясуймо!

Що таке масштабованість блокчейну?

Уявіть жваву трасу, де автомобілі мчать із максимально дозволеною швидкістю, але біля світлофорів усі водії гальмують і зупиняються. Це показує, що на трасах машини рухаються швидко, а перед світлофорами уповільнюються. Саме так працює блокчейн! 

Але ні, блокчейн не має справи з автомобілями, він переносить інформацію (транзакції). Транзакції блокчейну швидкі, безпечні та прозорі, але коли в мережі надто великий трафік, усе різко сповільнюється, і саме тут постає масштабованість.

Масштабованість блокчейну означає здатність мережі ефективно обробляти дедалі більшу кількість транзакцій. По суті, вона визначає, наскільки добре блокчейн може зберігати швидку обробку транзакцій і низькі комісії, коли зростають кількість користувачів і обсяг транзакцій.

Чому масштабованість важлива?

Обмежена масштабованість є серйозною перешкодою для впровадження блокчейну. Ось чому:

Повільні транзакції

Коли блокчейн досягає своєї місткості, час підтвердження транзакцій може стати нестерпно повільним. Це може дратувати користувачів і заважати реальним застосункам.

Високі комісії

Через зростання перевантаження комісії за транзакції можуть різко злетіти. Це може відлякувати користувачів від участі в мережі.

Обмежена зручність використання

Блокчейни з поганою масштабованістю мають труднощі з підтримкою складних застосунків, що потребують великого обсягу транзакцій. На щастя, розробники постійно впроваджують інновації, щоб розв’язати виклики масштабованості. Саме тому є два основні підходи: рішення рівня 1 та рівня 2.

Що таке рішення для масштабування першого та другого рівня?

Щоб розв’язати ці проблеми з масштабованістю, розробили різні рішення для масштабування, які здебільшого поділяють на рішення першого та другого рівня. Вони покликані по-різному підвищити продуктивність і масштабованість блокчейн-мереж.

Рішення для масштабування першого рівня

Щоб покращити масштабованість і швидкість блокчейну, рішення масштабування рівня 1 вимагають суттєвих змін в оригінальному протоколі. Це включає зміни в архітектурі блокчейну та механізмах консенсусу.

Ці зміни вбудовують безпосередньо в основний рівень блокчейну, щоб обробляти більше транзакцій за секунду (TPS) і підвищити загальну ефективність. Оптимізуючи основний рівень, рішення першого рівня прагнуть збільшити пропускну здатність блокчейну, не покладаючись на зовнішні системи чи рівні.

Рішення для масштабування другого рівня

Рішення для масштабування другого рівня працюють поверх наявного блокчейну, створюючи додатковий рівень для обробки транзакцій. Вони покликані підвищити масштабованість блокчейну, розвантажуючи основний ланцюг від частини транзакцій, а отже зменшуючи перевантаження і підвищуючи швидкість. 

Рішення другого рівня обробляють транзакції поза ланцюгом і періодично фіксують їх в основному блокчейні, що зберігає безпеку та децентралізацію. Такий підхід дає змогу збільшити пропускну здатність і знизити комісії без зміни базового протоколу блокчейну.

Як працюють рішення для масштабування першого рівня?

Рішення для масштабування першого рівня передбачають докорінні зміни базового протоколу блокчейну, щоб підвищити його масштабованість і продуктивність. Вони покликані збільшити пропускну здатність блокчейну, удосконаливши його основні функції та операції. 

Головний акцент робиться на оптимізації архітектури блокчейну та механізмів консенсусу, щоб обробляти більше транзакцій за секунду (TPS) і підвищити загальну ефективність.

Приклади рішень для масштабування першого рівня

Збільшений розмір блоку

Цей простий підхід збільшує обсяг даних, які може вмістити кожен блок, дозволяючи обробляти більше транзакцій на блок. Bitcoin, наприклад, має ліміт розміру блоку 1 МБ, тоді як Bitcoin Cash збільшив його до 32 МБ. Однак надмірне збільшення розміру блоку може призвести до централізації, оскільки для перевірки блоків потрібні потужніші комп’ютери.

Доказ частки (PoS)

Перехід від доказу роботи (PoW), механізму консенсусу, який використовує Bitcoin, до доказу частки може покращити масштабованість. У PoW майнери змагаються у розв’язанні складних головоломок, щоб перевіряти транзакції та отримувати винагороди. PoS, навпаки, перевіряє транзакції на основі кількості монет, які тримає користувач (його частки). Це усуває інтенсивну обчислювальну потужність, потрібну в PoW, що веде до швидшої обробки транзакцій.

Шардинг

Цей метод розділяє блокчейн на кілька шардів, кожен з яких обробляє транзакції незалежно. Це значно збільшує пропускну здатність, оскільки кілька шардів можуть перевіряти транзакції одночасно. Проте шардинг може ускладнити систему та створити потенційні ризики для безпеки, адже потрібні зв’язок і координація між шардами.

Переваги та обмеження рішень для масштабування першого рівня

Переваги рішень для масштабування першого рівня:

Вища пропускна здатність транзакцій

Рішення для масштабування першого рівня можуть суттєво збільшити кількість транзакцій, які блокчейн обробляє за секунду, роблячи мережу ефективнішою та здатною витримувати більші навантаження.

Посилена безпека та децентралізація

Удосконалюючи основний протокол, рішення першого рівня часто зберігають або посилюють притаманні блокчейну безпеку та децентралізацію, забезпечуючи надійну роботу без потреби в довірі.

Довгострокова стійкість

Фундаментальні поліпшення архітектури блокчейну можуть дати довготривалі переваги, закладаючи міцну основу для майбутнього масштабування та підвищення продуктивності без постійної потреби в рішеннях поза ланцюгом.

Менше перевантаження та нижчі комісії

Завдяки ефективнішій обробці транзакцій мережа менше перевантажується, що означає нижчі комісії за транзакції та швидше підтвердження для користувачів.

Обмеження рішень для масштабування першого рівня

Складність упровадження

Упровадження змін першого рівня може бути технічно складним і вимагати значного часу та ресурсів. Такі зміни часто потребують консенсусу спільноти та розробників, якого буває непросто досягти.

Ризик хардфорків

Значні зміни протоколу блокчейну можуть призвести до хардфорків, коли блокчейн розколюється на дві окремі мережі. Це може спричинити плутанину, ризики для безпеки та роздробленість спільноти.

Компроміси щодо масштабованості

Деякі рішення першого рівня можуть передбачати компроміси, наприклад жертвування певним ступенем децентралізації чи безпеки заради вищої масштабованості. Знаходити баланс у цих компромісах є критично важливим завданням.

Обмежений негайний ефект

Хоча рішення першого рівня дають довгострокові переваги, їхній негайний ефект може бути обмеженим порівняно з рішеннями другого рівня, які часто забезпечують швидші поліпшення масштабованості, працюючи поверх наявного блокчейну.

Як працюють рішення для масштабування другого рівня?

Рішення для масштабування другого рівня працюють поверх наявного блокчейну, створюючи додатковий рівень, що ефективніше обробляє транзакції. Вони покликані зменшити навантаження на основний блокчейн, розвантажуючи його від транзакцій і обробляючи їх поза ланцюгом або у вторинних мережах. 

Результати цих транзакцій потім періодично фіксуються в основному блокчейні, що гарантує безпеку та цілісність усієї системи. Завдяки цьому рішення другого рівня можуть суттєво підвищити масштабованість і швидкість блокчейн-мереж без докорінних змін базового протоколу.

Приклади рішень для масштабування другого рівня

Канали стану

Вони дають змогу проводити кілька транзакцій між сторонами поза ланцюгом. Коли транзакції завершено, кінцевий стан записують в основний блокчейн, що мінімізує обсяг транзакцій у ланцюгу.

Сайдчейни

Це окремі блокчейни, які працюють паралельно з основним ланцюгом і з’єднані з ним. Транзакції можна обробляти в сайдчейні, а потім періодично фіксувати в основному ланцюгу, зменшуючи його навантаження.

Роллапи

Вони об’єднують кілька транзакцій в одну, яку потім публікують в основному ланцюгу. Optimistic Rollups і Zero-Knowledge (ZK) Rollups — два основні типи роллапів. Обидва обробляють транзакції поза ланцюгом, а потім надсилають підсумок в основний блокчейн. Цей метод покликаний ефективно збільшити пропускну здатність транзакцій.

Переваги та обмеження рішень для масштабування другого рівня

Переваги рішень для масштабування другого рівня:

Краща масштабованість

Обробляючи транзакції поза ланцюгом або на додаткових рівнях, рішення другого рівня значно збільшують пропускну здатність, знижуючи навантаження на основний блокчейн.

Нижчі комісії за транзакції

Розвантажуючи основний ланцюг від транзакцій, рішення другого рівня допомагають зменшити перевантаження мережі, що веде до нижчих комісій для користувачів.

Вища швидкість транзакцій

Транзакції, оброблені рішеннями другого рівня, можуть підтверджуватися значно швидше, ніж в основному ланцюгу, що покращує досвід користувачів.

Збереження безпеки основного ланцюга

Оскільки рішення другого рівня зрештою фіксують результати в основному блокчейні, вони успадковують переваги безпеки та децентралізації базового протоколу першого рівня.

Обмеження рішень другого рівня 

Складність

Упровадження та керування рішеннями другого рівня може бути технічно складним і потребувати досконалої інфраструктури та протоколів для безперебійної інтеграції з основним ланцюгом.

Припущення щодо довіри

Деякі рішення другого рівня можуть вводити додаткові припущення щодо довіри, що потенційно підриває бездовірчу природу блокчейн-транзакцій.

Залежність від основного ланцюга

Розвантажуючи транзакції, рішення другого рівня все одно покладаються на основний ланцюг для остаточного розрахунку, а отже не можуть повністю усунути вузькі місця основного ланцюга.

Прийняття користувачами

Щоб рішення рівня 2 були ефективними, необхідні широке впровадження користувачами та підтримка ширшої екосистеми (наприклад, гаманців і бірж).

Порівняння рішень для масштабування першого та другого рівня

Ось пряме порівняння рішень для масштабування першого та другого рівня:

Підхід

Рішення першого рівня змінюють базовий рівень блокчейну. Натомість рішення другого рівня працюють поверх наявного блокчейну.

Упровадження

Рішення першого рівня передбачають безпосередні зміни протоколу та архітектури блокчейну, тоді як рішення другого рівня створюють вторинні рівні чи мережі для обробки транзакцій.

масштабованість

Рішення першого рівня посилюють масштабованість, збільшуючи притаманну пропускну здатність блокчейну. Рішення другого рівня, своєю чергою, розвантажують основний ланцюг від транзакцій, суттєво підвищуючи пропускну здатність.

Безпека та децентралізація

Рішення першого рівня зазвичай зберігають або посилюють ці властивості, але можуть передбачати компроміси. Водночас рішення другого рівня покладаються на основний ланцюг для остаточного розрахунку, зберігаючи безпеку, але можуть вводити додаткові припущення щодо довіри.

Складність і ризик

Рішення першого рівня мають високу складність і ризик, зокрема потенційні хардфорки та проблеми з консенсусом. Натомість рішення другого рівня технічно складні, але не змінюють базовий протокол. Їхній успіх залежить від прийняття користувачами та підтримки екосистеми.

Висновок

У прагненні зробити блокчейн-технологію масштабованою й ефективною важливу роль відіграють і рішення першого, і рішення другого рівня. Рішення першого рівня передбачають докорінні зміни основного протоколу блокчейну, безпосередньо підвищуючи його пропускну здатність і продуктивність. 

Своєю чергою, рішення другого рівня працюють поверх наявного блокчейну, розвантажуючи транзакції на вторинні рівні, щоб зменшити перевантаження та підвищити швидкість. 

Кожен підхід має свої переваги й обмеження, а їхнє поєднання необхідне для створення надійних, масштабованих блокчейн-мереж, які витримують зростання попиту та забезпечують зручний досвід користувачів.

Zypto: підвищуємо масштабованість блокчейну за допомогою рішень першого та другого рівня

Zypto прагне революціонізувати технологію блокчейн за допомогою передових рішень для масштабування. Ми віримо в потенціал блокчейну для щоденного використання, і наші інноваційні інструменти втілюють це в реальність. Zypto зобов’язується підвищувати масштабованість та ефективність застосунків Web3.

Готові випробувати майбутнє блокчейну? Роззирніться на нашому сайті, щоб дізнатися, як Zypto використовує і рішення першого, і рішення другого рівня, щоб оптимізувати ваші блокчейн-операції.