уровень 1

Layer 1 представляет собой базовый инфраструктурный слой в технологии блокчейн и является основой всей блокчейн-экосистемы. Он обеспечивает обработку и валидацию транзакций, реализует механизмы консенсуса и поддерживает безопасность сети. К основным цепям или базовым слоям блокчейна относятся протоколы Layer 1, такие как Bitcoin, Ethereum и Solana, которые обрабатывают все операции непосредственно в своих сетях, гарантируя неизменяемость и безопасность данных за счет собственных сетей узлов и механизмов консенсуса. Производительность, безопасность и уровень децентрализации Layer 1 определяют ключевые характеристики и ограничения всей экосистемы, построенной на его основе.

Происхождение Layer 1

Понятие Layer 1 появилось с созданием сети Bitcoin. В 2008 году Сатоши Накамото опубликовал whitepaper Bitcoin и разработал первый полноценный базовый протокол блокчейна, который позволил пользователям передавать ценность друг другу без участия центрального органа.

В дальнейшем, по мере развития блокчейн-технологии, появлялись различные решения Layer 1, каждое из которых по-своему пыталось решить блокчейн-трилемму — найти баланс между безопасностью, децентрализацией и масштабируемостью:

1. Bitcoin: Сосредоточен на хранении ценности и переводах, отдавая приоритет безопасности и децентрализации.
2. Ethereum: Ввел функционал смарт-контрактов, создав концепцию программируемого блокчейна.
3. Solana: Применяет Proof of History (доказательство истории) в сочетании с Proof of Stake для достижения высокой пропускной способности.
4. Polkadot: Реализует архитектуру многосетевого взаимодействия.
5. Cardano: Разрабатывается на основе научных исследований и рецензируемых методологий.

Каждое решение Layer 1 по-своему отвечает на новые запросы и вызовы в процессе эволюции блокчейн-технологии.

Механизм работы: как функционирует Layer 1

Основные механизмы функционирования блокчейнов Layer 1 включают несколько ключевых компонентов:

1. Механизмы консенсуса — алгоритмы, обеспечивающие согласие участников сети по поводу достоверности транзакций:

   • Proof of Work (PoW): Проверка транзакций и создание новых блоков через решение сложных математических задач
   • Proof of Stake (PoS): Валидаторы получают право создавать новые блоки на основе количества токенов, которыми они владеют
   • Delegated Proof of Stake (DPoS): Владельцы токенов избирают представителей для валидации транзакций
   • Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT): Узлы достигают консенсуса путем голосования

2. Структура данных — большинство Layer 1 используют структуру блокчейна, где транзакции объединяются в блоки, связанные друг с другом; отдельные проекты применяют альтернативные структуры, например направленные ациклические графы (DAG).

3. Сетевой протокол — определяет правила коммуникации узлов, распространения транзакций и трансляции новых блоков.

4. Виртуальные машины и среды выполнения — Layer 1 с поддержкой смарт-контрактов требуют виртуальных машин для исполнения кода, таких как EVM в Ethereum или Sealevel в Solana.

5. Отслеживание состояния — отслеживание балансов аккаунтов, статусов контрактов и другой ключевой информации сети.

6. Криптографические примитивы (базовые элементы) — обеспечивают базовые гарантии безопасности посредством шифрования с открытым ключом, хэш-функций и других методов.

Комбинация этих компонентов позволяет Layer 1 самостоятельно и безопасно выполнять валидацию, обработку и хранение транзакций.

Риски и вызовы Layer 1

Блокчейны Layer 1 сталкиваются с рядом важных вызовов и рисков:

1. Технические вызовы:

   • Ограничения масштабируемости: большинство Layer 1 не способны одновременно поддерживать высокую пропускную способность, низкую задержку и децентрализацию
   • Уязвимости безопасности: ошибки в базовых протоколах могут поставить под угрозу всю сеть
   • Недостатки механизмов консенсуса: например, энергозатраты в PoW или атаки типа "nothing-at-stake" в PoS

2. Управленческие вызовы:

   • Риски хардфорков: разногласия в сообществе могут привести к разделению цепи
   • Баланс между децентрализацией и эффективностью: чем больше участников, тем сложнее и медленнее процесс принятия решений
   • Механизмы стимулирования: необходимо обеспечивать достаточные стимулы для валидаторов и операторов узлов для долгосрочной поддержки сети

3. Риски внедрения и конкуренции:

   • Сетевой эффект: новые Layer 1 должны создавать устойчивую пользовательскую и разработческую базы
   • Ограниченная совместимость: слабая интероперабельность между различными Layer 1
   • Регуляторная неопределенность: изменения в регулировании в разных странах могут повлиять на развитие Layer 1

4. Экономические риски:

   • Волатильность токенов влияет на безопасность сети (особенно в PoS-системах)
   • Централизация майнеров или валидаторов угрожает децентрализации сети

Эти вызовы стимулируют развитие решений Layer 2 для масштабирования и технологий межсетевых мостов, которые стремятся устранить внутренние ограничения, не жертвуя безопасностью Layer 1.

По мере дальнейшего развития блокчейн-технологии протоколы Layer 1 непрерывно совершенствуются за счет обновлений и новых проектных подходов для преодоления вызовов, сохраняя свою основную роль фундамента блокчейн-экосистемы. Всё больше новых Layer 1-решений исследуют новые архитектуры и механизмы консенсуса, чтобы найти оптимальный баланс внутри блокчейн-трилеммы.