Блокчейны первого уровня: основная инфраструктура криптовалют

Блокчейны уровня 1 — это часто игнорируемая часть блокчейн-сетей, но они абсолютно необходимы. Уровень 1 — это практически все элементы современного децентрализованного финансирования (DeFi), поэтому знание некоторых деталей работы блокчейна уровня 1 поможет лучше понять всю криптоэкосистему. Читайте дальше и узнайте всё, что нужно знать о блокчейнах первого уровня.

Ключевые выводы:

• Блокчейн уровня 1 — это базовая система, на которую полагается любая блокчейн-сеть. Он состоит из данных и программного обеспечения, защищенных криптографией и хранящихся в децентрализованной системе нод.

• Блокчейн первого уровня можно использовать для выполнения транзакций, хранения информации и управления другими задачами.

Что такое блокчейн первого уровня?

Блокчейн первого уровня — это базовая система, на которую полагается любая сеть блокчейна. Уровень 1 состоит из данных и программного обеспечения, защищенных криптографией и хранящихся в децентрализованной системе нод. Пользователи могут использовать эту архитектуру для выполнения транзакций, хранения информации и управления другими задачами.

Как работает блокчейн первого уровня?

Поскольку блокчейн уровня 1 иногда может быть единственным уровнем в блокчейне, он требует сложной системы. Уровни 1 полностью способны обрабатывать все аспекты блокчейна. Для выполнения всех этих задач блокчейн уровня 1 использует следующие механизмы.

Создание блоков

Блоки — это базовая структура любого блокчейна первого уровня. На самом деле, они настолько важны, что в честь них названа вся концепция блокчейн-сети. Как и в сотах в электронной таблице, в блоке можно хранить важную информацию о пользователях, транзакциях, балансе токенов и активах. 

Каждый блок содержит новую информацию, такую как запись о продаже криптовалюты, а также криптографический хеш (или ID транзакции), который содержит данные предыдущего блока. Это позволяет всему блокчейну функционировать как распределенный реестр, который хранит хронологический и необратимый список всех прошлых транзакций.

Механизм консенсуса

Механизм консенсуса — это набор правил, которые гарантируют, что новые блоки являются действительными и правильными. Наиболее популярными вариантами механизмов консенсуса являются подтверждение работы (PoW) и подтверждение стейкинга (PoS). Эти варианты консенсусного протокола требуют, чтобы любой участник сети использовал вычислительную мощность или цифровые активы в качестве обеспечения, если хочет стать нодой. Эти ноды могут завершить работу над новыми блоками, но они получают награды только в том случае, если большинство нод согласны с их работой. В конечном итоге механизм консенсуса помогает пользователям проверять транзакции и вознаграждать их за усилия.

Завершение транзакции

Из-за функции блокчейнов невозможно отменить или изменить предыдущие транзакции. После размещения данных транзакции в блоке и его проверки протоколом консенсуса блокчейна она является необратимой (или неизменимой) частью распределенного реестра.

Например, если вы случайно отправите деньги, вы не сможете попросить блокчейн удалить транзакцию и восстановить свой исходный баланс токенов. (Вы можете вежливо попросить получателя отправить токены обратно, но никто не может заставить их это сделать.) Кроме того, сам блокчейн всегда будет хранить запись об отправке криптовалюты в двух отдельных транзакциях. Невозможно изменить или удалить данные прошлых транзакций.

Нативные активы

Для многих пользователей блокчейна нативные активы сети являются самой важной функцией. Цифровые активы, такие как токены, — это единица стоимости, определяемая правилами блокчейна первого уровня. Нативный токен имеет множество применений. Например, люди (валидаторы или майнеры) могут получить их в качестве блок-вознаграждений за помощь с протоколом консенсуса или использовать их для голосования (для управления) в блокчейн-сообществе.

Не все блокчейны должны использовать нативный токен. Однако большинство из них используют систему токенов, поскольку это один из самых простых способов запустить большую блокчейн-сеть.

Безопасность

Последний важный механизм блокчейна — это его система безопасности. Для правильной работы блокчейн должен предоставить своим пользователям конфиденциальность данных, управление идентификацией и управление смарт-контрактами. Блокчейн имеет некоторую собственную безопасность, поскольку имеет необратимый реестр и работает на нескольких децентрализованных узлах, которые должны достичь консенсуса перед внесением изменений. Однако по-прежнему существуют некоторые потенциальные проблемы, такие как организация, создающая несколько вредоносных нод и пытающаяся вывести истинные ноды. В разных блокчейнах есть различные способы решения проблем безопасности, такие как добавление шифрования или использование системы закрытых ключей, которая позволяет пользователям самостоятельно контролировать свою конфиденциальность.

Решения для масштабирования первого уровня

Уровень 1 выступает в качестве основного поставщика безопасности и базовой инфраструктуры любого блокчейна. Почему в некоторых сетях используется несколько уровней? 

Дополнительные уровни обычно предназначены для обеспечения дополнительной поддержки масштабирования основной сети, чтобы она могла поддерживать низкие комиссии за газ и высокую скорость транзакций, независимо от того, сколько пользователей обрабатывает транзакции. Однако не всегда требуется несколько уровней. Существует несколько других способов достижения линейной масштабируемости блокчейна уровня 1.

Изменения в протоколе

Одним из популярных решений для масштабирования является изменение правил работы блокчейна уровня 1. Например, увеличение данных, которые может хранить один блок, или возможность более быстрого подтверждения блока может помочь достичь линейной масштабируемости. Ещё один вариант внесения изменений в протокол — это обновление механизма консенсуса. Многие сети переключаются с консенсуса PoW на PoS. Это требует меньше вычислительной мощности и позволяет нодам достичь консенсуса без необходимости решать длительные алгоритмические головоломки.

Шардинг

Изначально Шардинг был механизмом, используемым в распределенных базах данных, но люди начинают понимать, что он имеет потенциал масштабируемого решения Уровня 1, поскольку он разбивает блокчейн на более мелкие наборы данных, которые затем называются шардами. Каждый сетевой узел поддерживает один сегмент, а не хранит копию всего блокчейна уровня 1, а сеть обрабатывает все фрагменты параллельно. В конечном итоге блокчейн первого уровня менее интенсивный в работе, что делает доступным больше нод. Увеличение числа нод может повысить скорость транзакций и обрабатывать более высокие уровни данных транзакций.

Подтверждение отсутствия знаний

Доказательства с нулевыми знаниями — это популярный вариант масштабирования децентрализованных приложений (DApp) на основе блокчейна первого уровня. Эта технология основана на идее подтверждения правильности данных без необходимости их доказывать. Например, DApp может проверить, отправил ли пользователь верные асимметричные пары ключей, а затем вместо того, чтобы вводить всю ключевую фразу в блокчейн уровня 1, он просто предоставляет основному уровню доказательство того, что асимметричные пары ключей были верными.

Преимущества и сложности блокчейна первого уровня

Основным преимуществом блокчейна первого уровня является его базовая инфраструктура. Уровень 1 стабилен и надёжен. Они предназначены для управления всей блокчейн-сетью, поэтому обрабатывать смарт-контракты и транзакции очень просто. Являясь основным поставщиком безопасности системы, Уровень 1 является самым безопасным вариантом, доступным пользователям. Кроме того, он работает на нескольких узлах, поэтому предлагает все преимущества DeFi.

Однако блокчейн уровня 1 имеет некоторые недостатки по сравнению с блокчейнами с несколькими уровнями. Дополнительные уровни не должны обеспечивать безопасность или завершать транзакции, поэтому они имеют гораздо более высокую скорость транзакций. Второстепенные уровни блокчейна также снижают комиссии за транзакции и потребляют меньше ресурсов сети. Это делает их привлекательным местом для развертывания DApp или обработки низкоприоритетных транзакций. 

Помимо того, что базовый уровень блокчейна работает медленнее и имеет больше комиссий за газ, он также может быть менее гибким. Поскольку новые функции не могут быть добавлены без влияния на всю сеть, другие уровни блокчейна часто являются единственным способом тестирования новых идей.

Трилемма блокчейна

Трилемма блокчейна — это термин, придуманный Виталиком Бутерином, основателем блокчейна Ethereum. Это распространенная проблема, с которой сталкиваются многие блокчейны: Несмотря на то, что безопасность, децентрализация и масштабируемость являются желательными функциями, практически невозможно предоставить все три черты одного блокчейна. Например, блокчейн Ethereum и сеть биткоина являются безопасными и децентрализованными, но не очень масштабируемыми.

В настоящее время современная технология блокчейна не нашла способа решить трилемму, оставая блокчейн на одном уровне, и для решения этой трилеммы большинству сетей необходимо как минимум два. Однако это не обязательно означает, что блокчейн уровня 1 не может быть безопасным, децентрализованным и масштабируемым. Новые обновления могут решить проблему.

Лучшие проекты первого уровня

Конечно, любой блокчейн технически относится к уровню 1. Однако некоторые уровни 1 отличаются своей приверженностью улучшению базового уровня, а не использованием всех ресурсов сети для разработки нескольких других уровней. Ниже приведены одни из лучших блокчейнов первого уровня для криптоинвесторов.

Биткоин

Конечно, эта сеть является самой популярной блокчейном в мире и одним из лучших примеров блокчейна первого уровня. Известный своей превосходной безопасностью, тщательным способом записи транзакций и ценными нативными токенами, BItcoin сохраняет впечатляющую и преобладающую долю на рынке криптовалют. Его высоколиквидный блокчейн первого уровня предлагает относительно более стабильные инвестиционные возможности.

Ethereum

Несмотря на то, что Ethereum также имеет широкий спектр цепочек второго уровня, он продолжает хорошо работать, а также является блокчейном первого уровня, основным преимуществом которого является его гибкость. Поскольку смарт-контракты Ethereum очень просты в разработке, многие используют их для создания DeFi-проектов и развертывания DApp. Уровень 1 также выделяется благодаря постоянному стремлению блокчейна к масштабируемости, поскольку сеть перевела механизм консенсуса от подтверждения работы к подтверждению стейкинга и планирует внедрить шардинг в будущем.

BNB-сеть

Этот уникальный блокчейн уровня 1 имеет собственный базовый уровень, но также совместим с виртуальной машиной Ethereum. Это гарантирует, что он имеет широкие возможности смарт-контрактов и надёжный протокол блокчейна. BNB Chain использует несколько более высокие уровни централизации, чем другие блокчейны, но в свою очередь предлагает пользователям отличную безопасность, впечатляющую масштабируемость и низкие комиссии за транзакции.

Solana

По сравнению с другими блокчейн-сетями Solana использует уникальный протокол консенсуса. Этот консенсус, который называется подтверждением истории, использует временные метки для проверки и записи транзакций. Доказательство истории является уникальным масштабируемым и может повысить скорость транзакций до рекордно высоких уровней в 65 000 TPS. Кроме того, возможности смарт-контрактов Solana позволяют легко обрабатывать любые DApp.

Avalanche

Этот блокчейн первого уровня пользуется популярностью у криптоинвесторов благодаря уникальным возможностям смарт-контрактов. Протокол блокчейна использует метод консенсуса, называемый субвыборочным голосованием, для увеличения пропускной способности транзакций. Пользователи могут завершить транзакции очень быстро на Avalanche, поэтому они пользуются популярностью у тех, кто отдает предпочтение скорости, но не хочет жертвовать безопасностью.

Будущее блокчейнов первого уровня

Разработчики постоянно изучают проекты блокчейна первого уровня, поэтому будущее открывает множество интересных возможностей. Например, исследования Ethereum в области шардинга, вероятно, влияют на направление уровней 1.

В будущем Уровни 1 также могут иметь другие варианты достижения консенсуса. Многие новые проекты, такие как Solana, изучили протоколы консенсуса за пределами PoW или PoS и продемонстрировали свою жизнеспособность. В будущем ожидается гораздо больше различий между Уровень 1.

Заключение

Благодаря возможности запуска всей блокчейн-сети сети первого уровня являются важной частью мира DeFi. Хотя уровни 1 не всегда имеют внутреннюю масштабируемость уровней 2, существует множество увлекательных механизмов, которые позволяют им обрабатывать большие объёмы пользователей. Хорошо спроектированные сети первого уровня — это надёжные и стабильные проекты для криптоинвесторов.

#Bybit #TheCryptoArk