Что такое Layer 3 и чем он отличается от L0, L1 и L2

Уровень 0, уровень 1, уровень 2 и уровень 3 — это термины, используемые для описания архитектуры блокчейна. Уровни обеспечивают связь между различными протоколами, каждый из которых выполняет определенную задачу по отношению к другим. Их число увеличивается по мере развития протоколов и потребности в более эффективных и масштабируемых решениях. Если первые три уровня хорошо документированы, то это не относится к уровню 3, который еще является новым.

Чтобы было проще понять, что такое layer 3 и чем он отличается от L0, L1, L2 рассмотрим последовательно все уровни и их функции в экосистеме блокчейна.

Что такое уровни блокчейна и зачем они нужны

Уровни блокчейна — это классификация различных технологий и решений, позволяющих функционировать экосистеме блокчейна. Каждый уровень строится поверх предыдущего и использует его инфраструктуру. На сегодня насчитывается 4 типа уровней: L0, L1, L2 и L3.

• Чтобы понять, для чего используются уровни рассмотрим принципы, которые управляют миром блокчейна:
• Масштабируемость: скорость и комиссии за транзакции. Сеть должна адаптироваться к колебаниям спроса, независимо от того, 10 тысяч или 10 миллионов человек в сети.
• Безопасность: проверка аутентификация транзакций, невозможность их изменения и сложностью сетевой атаки.
• Децентрализация: автономная работа, при которой правила не контролируются банками или государством.

Поскольку трудно объединить все три характеристики, возникла трилемма блокчейна. По мнению сторонников этой теории, блокчейн может обладать только двумя из трех характеристик, упомянутых выше, а не всеми тремя. Например, Биткоин, несмотря максимальную децентрализацию и безопасность, имеет проблемы с масштабируемостью. В то время как большинство альткоинов могут обрабатывать тысячи транзакций в секунду, но делают это за счет децентрализации или безопасности. Например, Cardano, Avalanche и Solana — это криптовалюты уровня 1, которые завоевали популярность, преодолев проблемы масштабируемости Биткоина и Эфириума.

Чтобы решить трилемму блокчейна, разработчики используют различные идеи и методы, но цель остается той же: создать масштабируемые блокчейны, способные обслуживать максимальное количество пользователей и не допускать сбоев.

Таким образом технологии и решения каждого уровня направлены на повышение масштабируемости при растущей базе пользователей и увеличении объемов транзакций. Рассмотрим уровни более подробно.

Нулевой уровень (Layer 0)

Уровень 0 или L0 — это базовый уровень, включающий аппаратное и программное обеспечение и другие компоненты, составляющие основу экосистемы блокчейна:

• Узлы, которые позволяют подтверждать и проверять транзакции;
• Серверы, предназначенные для работы как прикладной части, так и узлов;
• Клиенты, взаимодействующие с протоколами;
• Сеть майнеров для блокчейнов с доказательством работы (PoW);
• Интернет, оборудование и соединения, позволяющие уровням блокчейна 1 функционировать нужным образом.

Протокол нулевого уровня позволяет создавать на основе блокчейна разные приложения, новые криптовалюты и упрощает решение для масштабируемости, не влияющее на другие протоколы в единой экосистеме.

Кроме того, некоторые блокчейны относятся к нулевому уровню, поскольку предоставляют инфраструктуру для разработки множества взаимосвязанных сетей (Cosmos, Polkadot, Avalanche и другие). Например, BNB Chain была построена с использованием Cosmos SDK.

Cosmos SDK — это набор инструментов, который упрощает создание блокчейнов.

Уровень 0 также может решить проблему совместимости в экосистеме. Существуют некоторые решения (например, мосты), которые позволяют передавать активы между блокчейнами. Однако эти мосты могут иметь проблемы с безопасностью (взлом Binance на BSC Token Hub) в октябре 2022 года.

Первый уровень (Layer 1)

Уровень 1 относится к базовому блокчейну. Решения первого уровня — основа, на которой можно выполнять транзакции или развертывать приложения. Решения уровня 1 позволяют интегрировать новые инструменты, функции и опции в основные блокчейны.

Количество задач, решаемых этим уровнем, часто приводит к проблемам масштабируемости. С ростом числа пользователей, для разрешения и добавления блоков в сеть требуется увеличение вычислительной мощности, что приводит к росту комиссий за транзакции и замедлению обработки. Например, блокчейн Биткоин. В период высокого спроса он сложнее справляется с обработкой транзакций. Кроме того, механизм консенсуса Биткоина (PoW) требует огромной вычислительной мощности.

Решения уровня 1 направлены на улучшение масштабируемости. Для этого используются следующие инструменты:

• Увеличение размера блока, что позволяет обрабатывать большее количество транзакций на блок. Например, Биткоин Кэш увеличил размер блока с 1 МБ до 32 МБ по сравнению с Биткоином;
• Улучшение протокола консенсуса: некоторые механизмы консенсуса более эффективны, чем другие. Большинство старых блокчейнов, таких, как Биткоин, используют алгоритм доказательства работы. Это безопасный, но медленный алгоритм. Вот почему большинство новых сетей используют доказательство доли (PoS). Например, переход Ethereum на алгоритм консенсуса PoS улучает возможности сети и децентрализацию, сохраняя безопасность. Блокчейны на основе PoS не требуют от майнеров решения математических задач, а это значит, что им не требуется много вычислительной мощности;
• Шардинг (сегментирование): фрагментация сети блокчейна на пакеты данных, называемых сегментами облегчает работу узлов проверки. Фактически сеть обрабатывает все шарды параллельно, что позволяет выполнять несколько транзакций одновременно. Вместо того чтобы хранить полную копию статуса блокчейна, каждый узел в сети назначается определенному сегменту. Затем каждый шард отправляет доказательства в основной блокчейн и делится адресами, общими статусами и балансами с другими шардами через специализированную систему связи. Zilliqa, Qtum, Tezos и Ethereum 2.0 входят в число блокчейнов, принявших метод шардинга.

Второй уровень (Layer 2)

Уровень 2 (L2) стремится решить проблемы масштабируемости L1. Идея этого уровня — использовать сети или механизмы поверх основного протокола блокчейна. С технической точки зрения, решения уровня 2 позволяют обрабатывать транзакции блокчейна на платформе вне сети и отправлять информацию на уровень 1 с использованием смарт-контрактов. Благодаря этому механизму базовый блокчейн становится более эффективным и масштабируемым, что облегчает проблемы перегрузки.

Решения уровня 2 не влияют на производительность или функциональность основного блокчейна, что является важным преимуществом. Наиболее распространенные решения L2:

• Каналы состояний (State Channels): обеспечивают двустороннюю связь между основным блокчейном и каналами транзакций вне блокчейна, что повышает как производительность, так и пропускную способность. Эти каналы не требуют проверки узлов Layer1. Вместо этого они полагаются на изолированные сети, использующие механизмы мультиподписи и смарт-контракты. Когда транзакции выполняются в канале состояния, окончательное “состояние” канала и его модификации отправляются в базовый блокчейн. Среди таких каналов: Liquid Network, Raiden Network от Ethereum, Celer, Bitcoin Lightning. Например, благодаря Lightning Network количество транзакций Биткоин может достигать нескольких тысяч, вместо 7 в основной сети;
• Сайдчейны (Sidechains) — это отдельные блокчейны, которые работают параллельно существующему уровню 1 и связаны двусторонним мостом для корневого токена уровня 1. Сайдчейн использует собственные протоколы, алгоритмы консенсуса, параметры блоков и администрирование для обработки транзакций, но использует токены уровня 1. Это означает, что сайдчейн ETH будет торговать с ETH без других токенов и любое Dapp, разработанное на сайдчейне, будет легко интегрироваться в сеть уровня 1. Примеры сайдчейнов: WAX (EOS), Ronin (Etherium);
• Вложенный блокчейн (Nested blockchains) — это блокчейн, который находится внутри или, скорее, под другим блокчейном. Он включает в себя базовый блокчейн, который управляет параметрами более крупной сети. Исполнение происходит внутри взаимосвязанной сети сайдчейнов. Они подключены основному блокчейну через корневой контракт. Этот контракт записывает текущее состояние и устанавливает правила для дочерних цепочек. Пример решений уровня 2 с использованием вложенных блокчейнов – Plasma (OmiseGO);
• Роллапы (Rollups) — это решения, которые объединяют несколько транзакций в одну, тем самым снижая комиссию за газ и повышая эффективность блокчейна. Вместо обработки каждой транзакции отдельно в блокчейне, роллап объединяет группу транзакций и обрабатывает их во вторичной сети. После обработки транзакций, сводка их состояния публикуется в основной сети, обеспечивая их безопасность и целостность. Это значительно экономит затраты, поскольку в основной блокчейн передается и записывается только необходимая информация.

Есть два типа роллап-решений: оптимистические роллапы и ZK-роллапы. Оптимистичные предполагают, что данные транзакций, отправленные в основной блокчейн верны. При появлении недействительной транзакции происходит разрешение спора. ZK-роллапы не имеют механизма разрешения споров. Они используют криптографическую технологию доказательства с нулевым разглашением. В этой модели каждая партия транзакций, подтвержденное контрактом, развернутым в основной сети. Оптимистичные роллапы: Optimism, Arbitrum, MetisDAO, ZK-роллапы: Immutable X, StarkNet, zkSync, Polygon Miden и другие.

Третий уровень (Layer 3)

Уровень (L3) — это новый уровень в технологии блокчейна, который использует преимущества L2 по снижению затрат и безопасности, предлагая при этом персонализированную масштабируемость и улучшенную конфиденциальность с доказательствами с нулевым разглашением.

По поводу третьего уровня до сих пор идут дискуссии. Впервые об идеях layer 3 заговорили Виталик Бутерин и разработчики блокчейн-стартапа StarkWare. По мнению В. Бутерина смысл трехуровневой архитектуры теряется если одна схема масштабирования накладывается саму на себя, но приобретает его, когда второй и третий уровни преследуют разные цели. Отсюда отличия в использования уровня 3 и уровня 2:

• L2 служит для улучшения масштабируемости, а L3 для пользовательских функций, таких как защита конфиденциальности. В этой архитектуре уровни L3 позволяют создать среду, предназначенную для конкретного приложения;
• L2 – для общей масштабируемости, а L3 для персонализированной масштабируемости. Эта архитектура может позволить разрабатывать среды, оптимизирующие масштабируемость для конкретного варианта использования;
• L2 – в качестве основы для масштабирования без доверия, а уровни L3 для масштабирования с ненадежным доверием. В этом случае уровень L3 будет в основном использоваться для управления данными, а уровень масштабируемости будет передан L2.

Кроме того, уровень 3 может быть направлен на решение совместимости между определенными протоколами. Поэтому еще один вклад уровня 3 — способность упрощать процессы нижних уровней, то есть уровней 0, 1 и 2. Следовательно, уровни 2 обеспечивают масштабируемость, а уровни 3 призваны решить проблему отсутствия совместимости между различными протоколами. Пример: протокол Interledger разработан Ripple и повышает эффективность блокчейна Ripple, специализирующегося на способах оплаты.

Также L3 может обеспечивать более быструю функциональность и технологическую скорость (например, введение новых функций, еще не готовых к общей доступности). Наподобие сети Kusama, которая является экспериментальной версией Polkadot.

Заключение

Существует 4 уровня блокчейн-решений: уровень 0, уровень 1, уровень 2, уровень 3. Каждый служит уникальной цели и важен для работы экосистемы блокчейна. Без прочного фундамента нижних слоев верхние слои не смогут нормально функционировать. Уровень 0 включает оборудование и данные. Уровень 1 относится к самому блокчейну и определяет правила консенсуса, структуру данных, механизмы криптографии и управления транзакциями. Решения второго уровня — это сторонние интеграции с L1, которые чаще всего решают проблемы масштабирования. L3 обещает гипермасштабируемость, лучшую совместимость, конфиденциальность и индивидуальные настройки.

Что такое стейблкоины и как их купить

Криптовалюты