За пределами трилеммы блокчейна: как решения уровня 1 и уровня 2 формируют будущее крипто

Основная проблема: Почему каждый Блокчейн сталкивается с одной и той же проблемой

Взрывной рост криптовалюты создал фундаментальную проблему, которую ни один Блокчейн еще полностью не решил. Когда миллионы пользователей одновременно заполняют сеть, транзакции замедляются на порядок. Сеть Биткойн обрабатывает примерно 7 транзакций в секунду, в то время как Эфириум исторически сталкивался с еще большей перегрузкой. Это не ошибка — это особенность работы децентрализованных сетей.

Трилемма блокчейна объясняет, почему: большинство сетей не могут одновременно достигать высокой децентрализации, надежной безопасности и быстрой масштабируемости. Им приходится выбирать два и жертвовать третьим. Блокчейн, который отдает приоритет децентрализации и безопасности, естественно, будет обрабатывать транзакции медленно. Тот, который обрабатывает транзакции быстро, часто централизует больше власти или ослабляет безопасность.

Уровень 1 против Уровня 2: Два Фундаментально Разных Подхода

Чтобы освободиться от трилеммы, разработчики выбрали два различных пути. Решения уровня 1 изменяют саму архитектуру Блокчейна — правила, механизмы консенсуса и инфраструктуру. Решения уровня 2 работают по-другому: это вторичные сети, построенные поверх существующих Блокчейнов, которые обрабатывают вычислительные нагрузки, не изменяя базовый уровень.

Думайте об этом так: Уровень 1 — это как полное переоснащение структуры шоссе для увеличения пропускной способности. Уровень 2 — это как строительство параллельных дорог и систем шаттлов для уменьшения пробок на главном шоссе.

Прямой подход: решения масштабирования уровня 1

Смена механизмов консенсуса

Переход Ethereum в 2022 году от Proof of Work к Proof of Stake демонстрирует, как изменения консенсуса влияют на производительность. Заменив энергоемкий майнинг на модель стекинга (, где валидаторы блокируют монеты для получения вознаграждений ), Ethereum увеличил свою способность обрабатывать данные, сократив потребление энергии. Это единственное изменение не решило проблему масштабируемости полностью, но заложило основу для дальнейших улучшений.

Шардинг: Разделение проблемы на части

Представьте себе базу данных, разделенную на более мелкие, независимые секции, которые обрабатывают транзакции одновременно. Это шардирование. Вместо того чтобы каждый валидатор обрабатывал каждую транзакцию (, как в текущей модели ), сеть делит транзакции между различными шардом. Если Блокчейн может обрабатывать 100 транзакций в секунду в обычном режиме, шардирование с 64 шардом теоретически сможет обрабатывать 6,400 транзакций в секунду.

В чем компромисс? Реализация шардирования требует фундаментальной реструктуризации и создает риски, если шардов станет несбалансированным или если связь между шардом не удастся.

Расширение размера Блока

Некоторые блокчейны просто увеличивают количество транзакций, которые могут поместиться в каждый блок. Больше транзакций на блок означает большую пропускную способность. Однако это создает барьер для входа для обычных пользователей, запускающих узлы валидации — требование к более вычислительной мощности означает, что меньше людей могут управлять узлами, что потенциально угрожает децентрализации.

Подход с побочным каналом: решения для масштабирования второго уровня

Роллпасы: Текущая доминирующая решение

Роллапсы объединяют сотни транзакций офлайн, а затем отправляют их в Слой 1 в сжатом виде. Представьте, что вы собираете 500 транзакций, проверяете их и отправляете только сводку в основную цепь, а не отдельные записи.

Два варианта доминируют:

• Оптимистичные роллапы (, используемые Arbitrum и Optimism), предполагают, что транзакции по умолчанию являются действительными. Любой может оспорить недействительные транзакции в течение периода проверки на мошенничество, создавая безопасность через стимулируемый контроль, а не постоянную проверку.

• Нулевые Знания Роллапсы (zkSync, Scroll) используют криптографические доказательства для мгновенной проверки действительности транзакций, обеспечивая безопасность без периодов споров. Компромисс заключается в большей вычислительной сложности.

Сайдчейны: Независимая Альтернатива

PoS-сеть Polygon является примером сайдчейнов — независимых блокчейнов с собственным набором валидаторов, которые соединяются с Ethereum. Они быстрее и дешевле, чем основная сеть, но критически важно, что они управляют своей собственной безопасностью. В отличие от роллапов, которые наследуют безопасность уровня 1, безопасность сайдчейнов зависит от их собственных валидаторов. Эта гибкость имеет свою цену: немного сниженные гарантии безопасности по сравнению с базовым уровнем.

Государственные каналы: Транзакционные каналы

Каналы состояния позволяют двум сторонам многократно проводить транзакции вне цепочки, фиксируя только начальные и конечные балансы в основной блокчейн. Сеть Lightning Bitcoin работает таким образом, позволяя мгновенные платежи с незначительными комиссиями. Ограничение: каналы состояния лучше всего работают для прямых взаимодействий «равный к равному», а не для сложных многосторонних приложений.

Вложенные Блокчейны: Иерархическое Масштабирование

Родительский Блокчейн делегирует работу дочерним цепочкам, которые обрабатывают транзакции и сообщают результаты обратно. Платформа Plasma Ethereum представляет эту архитектуру. Преимущество заключается в гибкости: несколько дочерних цепочек могут экспериментировать с различными правилами. Недостатком является добавленная сложность и потенциальная задержка в цикле коммуникации родитель-дочь.

Реальные компромиссы: что вы на самом деле получаете и теряете

Сравнение этих подходов выявляет трудные выборы:

Улучшения Уровня 1

• Плюсы: Повышение безопасности для всех приложений, построенных на Блокчейн
• Минусы: Чрезвычайно сложно реализовать. Крупные изменения требуют консенсуса по всей сети, что часто приводит к спорным жестким форкам, которые могут фрагментировать сообщества.

Решения второго уровня

• Плюсы: Быстрое развертывание без разрушения основной цепи; значительное улучшение скорости и снижения затрат
• Минусы: Увеличивает сложность для пользователей (при перемещении активов между сетями); фрагментирует ликвидность между несколькими L2; многие зависят от централизованных секвенсоров, что создает потенциальные единственные точки отказа по сравнению с децентрализованной валидацией на уровне 1.

Почему нам нужно и то, и другое: Гибридное будущее

Эволюция технологии Блокчейн не будет следовать единственному пути. Вместо этого ожидайте улучшений уровня 1, таких как шардирование, которые обеспечат долгосрочные основы безопасности, в то время как сети уровня 2 будут обрабатывать объем транзакций, необходимый для массового принятия сегодня.

Зрелая блокчейн экосистема, вероятно, будет работать как гибрид:

• Уровень 1 для безопасности и расчётов: Базовая цепь остаётся окончательным арбитром истины, обрабатывая критически важные транзакции и операции, критически важные для безопасности.
• Слой 2 для скорости и доступности: Множество сетей второго уровня (роллапов, сайдчейнов, каналов состояния и вложенных блокчейнов) обслуживают разные случаи использования — некоторые оптимизированы для скорости, другие для конфиденциальности или низких сборов.

Пользователи будут направлять транзакции через тот уровень 2, который лучше всего соответствует их потребностям: нулевое знание для конфиденциальности, сайдчейн для скорости игр, канал состояния для платежей. Главная цепочка обеспечивает гарантию безопасности, лежащую в основе всего.

Что это значит для принятия Блокчейна

Трилемма блокчейна остается нерешенной — ни одна сеть не овладевает всеми тремя свойствами в равной мере. Но решения, возникающие в 2024 году, показывают, что сам вопрос может быть немного неверным. Вместо того чтобы заставлять один блокчейн делать все, индустрия строит стеки взаимодополняющих систем.

Инновации уровня 1 обеспечивают безопасность и надежность основы. Решения уровня 2 делают транзакции практичными для реального мира. Это разделение обязанностей — безопасность на базе, скорость на более высоких уровнях — отражает то, как была спроектирована сама интернет-система, где разные уровни выполняют различные функции.

Блокчейн будущего не будет единой сетью, обрабатывающей миллионы транзакций в секунду с абсолютной децентрализацией. Это будет экосистема, где Уровень 1 предоставляет доверие, Уровень 2 обеспечивает производительность, а пользователи легко перемещаются между ними в зависимости от своих реальных потребностей в каждый момент.