Świat blockchain: zrozumienie architektury wielowarstwowej

Świat blockchain rozwija się w szybkim tempie, a zapotrzebowanie na bezpieczniejsze i zdecentralizowane systemy rośnie. Wartość kryptowalut gwałtownie wzrosła, przekraczając 1,7 biliona dolarów. Obecnie na różnych platformach działa ponad 3000 zdecentralizowanych aplikacji.

Wraz ze wzrostem liczby osób i firm korzystających z technologii blockchain staje się jasne, że wiedza na temat współdziałania poszczególnych elementów ma kluczowe znaczenie. Jest to szczególnie ważne w przypadku analizy warstw tworzących architekturę blockchain, od podstawowych elementów warstwy 0 po systemy warstwy 3.

Rozwój technologii blockchain przebiega szybko i nie widać oznak spowolnienia. W tak zmieniającym się środowisku kluczowe znaczenie dla uwolnienia pełnego potencjału tej technologii ma zrozumienie, w jaki sposób każda warstwa przyczynia się do funkcjonowania ekosystemu blockchain.

Elementy składowe systemu blockchain tworzone są od podstaw, a każda warstwa odgrywa rolę w tworzeniu szybszego, bezpieczniejszego i bardziej przyjaznego dla użytkownika środowiska. Dotyczy to zarówno infrastruktury, jak i aplikacji, z którymi faktycznie wchodzisz w interakcję.

Zagłębiając się w świat blockchain, staje się jasne, że technologia ta składa się z warstw, z których każda ma swoją odrębną funkcję. Bliższe przyjrzenie się jej pokazuje, że nie jest to pojedyncza jednostka, ale raczej złożona struktura złożona z różnych elementów.

Dlaczego warto stosować podejście warstwowe?

Podział łańcucha bloków na warstwy tworzy system, który jest zarówno uporządkowany, jak i elastyczny. Oznacza to, że programiści mogą wprowadzać zmiany w poszczególnych częściach sieci bez konieczności rozbierania całego systemu na części.

Zalety architektury warstwowej:

• Warstwy mogą przyspieszyć działanie dzięki narzędziom takim jak rollupy lub łańcuchy boczne
• Pozwala platformom rozwijać się bez poświęcania bezpieczeństwa
• Firmy mogą korzystać z technologii blockchain poprzez rozwiązania Blockchain as a Service
• Umożliwia tworzenie systemów międzyłańcuchowych
• Ułatwia interakcję użytkowników z technologią blockchain

Sercem tego wszystkiego jest tak zwana warstwa 0. Jest to podstawowa infrastruktura, na której opierają się wszystkie sieci blockchain. Składa się z systemów takich jak sieci, sprzęt, protokoły zapewniające konsensus oraz mechanizmy, które pozwalają różnym częściom sieci nawzajem się odnajdywać i komunikować.

Co robi warstwa 0

Warstwa ta pełni funkcję systemu operacyjnego łańcucha bloków, zapewniając zasadniczo:

• Podstawa dla wszystkich pozostałych warstw łańcucha bloków
• Zarządzanie mechanizmami konsensusu i komunikacją
• Bezpieczeństwo i skalowalność na poziomie podstawowym
• Możliwości komunikacji międzyłańcuchowej

Kluczowe technologie warstwy 0

Jeśli chodzi o komunikację międzyłańcuchową, warstwa ta wykorzystuje zaawansowane technologie, takie jak:

• Protokół komunikacji między łańcuchami bloków od Cosmos
• Łańcuch przekaźnikowy Polkadot
• Inne protokoły umożliwiające komunikację między różnymi łańcuchami

Godne uwagi projekty warstwy 0

Koncepcja warstwy 1 ma kluczowe znaczenie w świecie blockchain. Jest to warstwa, która faktycznie określa sposób działania sieci – stanowi podstawę każdego systemu blockchain, w którym podstawowe protokoły określają funkcjonowanie sieci, konsensus i weryfikację transakcji.

Cechy warstwy 1

W swej istocie warstwa 1 ma kilka kluczowych cech:

• Wdrażaj metody konsensusu (Proof of Work, Proof of Stake)
• Odpowiedzialny za weryfikację transakcji i bezpieczeństwo sieci
• Hostujcie natywne tokeny dla każdej sieci blockchain
• Stanowi podstawę dla inteligentnych kontraktów

Główne sieci warstwy 1

Bitcoin: Pionier w demonstrowaniu możliwości warstwy 1, wykorzystujący Proof of Work do bezpiecznego przetwarzania transakcji.

Ethereum: Powszechnie używana platforma do inteligentnych kontraktów i zdecentralizowanych aplikacji finansowych.

Solana: Znana z niezwykle szybkiego i stosunkowo taniego przetwarzania transakcji.

Kiedy główne sieci blockchain są przeciążone, a opłaty stają się zbyt wysokie, z pomocą przychodzą rozwiązania warstwy 2. Rozwiązania te obsługują transakcje w bardziej opłacalny sposób, a następnie wysyłają wyniki z powrotem do sieci głównej.

Techniki warstwy 2

Aby poprawić wydajność transakcji, stosuje się kilka technik:

• Rollupy: Łącz transakcje w partie do przetworzenia
• Sidechains: Działajcie niezależnie, zachowując połączenie z warstwą 1
• Kanały państwowe: umożliwiajcie bezpośrednie płatności między użytkownikami bez konieczności przechodzenia przez główny łańcuch

Kluczowe projekty warstwy 2

Polygon: Koncentruje się w szczególności na zapewnieniu skalowania warstwy 2 dla sieci Ethereum.

Arbitrum: Wykorzystuje Rollups, aby zwiększyć szybkość i obniżyć opłaty za gaz.

Optymizm: Umożliwia skalowanie dzięki technologii Optimistic Rollup.

Część łańcucha bloków, z którą wchodzicie w interakcję, nazywamy warstwą 3. Warstwa ta dotyczy aplikacji, interfejsów i interfejsów API, które umożliwiają wam korzystanie z sieci łańcucha bloków.

Funkcje warstwy 3

Niektóre z kluczowych funkcji tej warstwy:

• Obsługuje zdecentralizowane aplikacje (dApps)
• Zapewnia przyjazne dla użytkownika interfejsy dla portfeli, giełd i platform gier
• Pomaga połączyć sztuczną inteligencję z inteligentnymi kontraktami
• Umożliwiacie korzystanie z gier Web3 i systemów nagród

Przykłady warstwy 3

MetaMask: Rozszerzenie portfela przeglądarki do interakcji z Ethereum i innymi łańcuchami bloków.

Chainlink Oracles: Łączy dane ze świata rzeczywistego z inteligentnymi kontraktami.

Gry Web3: platformy gier oparte na łańcuchu bloków, które dają wam tokeny jako nagrody.

Różne warstwy łańcucha bloków nie są oddzielnymi jednostkami — mają one działać jako spójna całość. Każda warstwa ma swoją rolę, ale wszystkie przyczyniają się do ogólnej funkcjonalności, skalowalności i komfortu użytkowania.

Integracja pionowa

Warstwy są ułożone jedna na drugiej, a każda z nich opiera się na fundamencie położonym przez warstwę znajdującą się poniżej:

• Warstwa 2 jest zbudowana na warstwie 1
• Warstwa 1 działa na warstwie 0
• Warstwa 3 łączy się ze wszystkimi niższymi warstwami

Integracja pozioma

Łączą się one również poziomo poprzez abstrakcję międzyłańcuchową, która usprawnia płynną współpracę różnych łańcuchów bloków.

Skalowalność jest kluczową koncepcją w łańcuchu bloków — dotyczy tego, w jaki sposób sieć może obsłużyć więcej transakcji, użytkowników i aplikacji bez spowolnienia, nadmiernych kosztów lub naruszenia bezpieczeństwa.

Trzy elementy

Jedną z głównych przeszkód w rozwoju technologii blockchain jest znalezienie równowagi między:

• Decentralizacja: Sieć kontrolowana przez użytkowników, a nie centralny organ władzy
• Bezpieczeństwo: Ochrona integralności sieci i zasobów użytkowników
• Skalowalność: Możliwość rozwoju i obsługi większej liczby użytkowników

Rozwiązania oparte na warstwach

Architektura warstwowa pomaga rozwiązać ten trylemat poprzez:

• Niższe warstwy (0 i 1) koncentrują się na uczciwości i wiarygodności
• Wyższe warstwy (2 i 3) wpływają na szybkość działania i komfort użytkowania
• Każda warstwa może być zoptymalizowana pod kątem konkretnych aspektów bez uszczerbku dla innych

Patrząc na to, jak architektura warstwowa sprawdza się w praktyce, można znaleźć przykłady pokazujące, jak ważne jest dobre planowanie przy wykorzystaniu technologii blockchain w aplikacjach o wysokiej wydajności:

Gry

Korzystanie z rozwiązań skalowania warstwy 2 pozwala uzyskać płynną rozgrywkę i krótki czas ładowania.

Logistyka

Firmy mogą wykorzystywać technologię blockchain do śledzenia przesyłek i dostaw, dzięki czemu proces ten staje się bardziej przejrzysty i wydajny.

Finanse

Bezpieczne platformy handlowe mogą funkcjonować z niewielkim opóźnieniem dzięki zdecentralizowanym rejestrom, które sprawiają, że śledzenie jest szybsze i tańsze.

Aby zmierzyć wydajność łańcucha bloków w różnych warstwach, bierzemy pod uwagę:

• Transakcje na sekundę (TPS): Ile transakcji może zostać przetworzonych
• Koszt transakcji: opłata za każdą transakcję
• Czas finalizacji: czas potrzebny do potwierdzenia transakcji

Podczas tworzenia aplikacji blockchain wybór warstwy zależy od wymagań projektu:

Rozwój warstwy 1

Najlepsze rozwiązanie dla projektów wymagających:

• Maksymalna decentralizacja
• Wysoki poziom bezpieczeństwa
• Natywna funkcjonalność tokenów
• Rozwój protokołu podstawowego

Rozwój warstwy 2

Idealne rozwiązanie dla aplikacji wymagających:

• Wysoka przepustowość transakcji
• Niskie koszty
• Szybkie przetwarzanie
• Skalowalność

Rozwój warstwy 3

Idealne do tworzenia:

• Interfejsy przyjazne dla użytkownika
• Aplikacje konsumenckie
• Integracja z tradycyjnymi systemami
• Ulepszona obsługa użytkownika

Wiele projektów blockchain działa na wielu poziomach, aby osiągnąć swoje cele. Na przykład:

• Aplikacja dApp może działać na Arbitrum (warstwa 2)
• Arbitrum opiera się na Ethereum (warstwa 1)
• Wszystko łączy się poprzez protokoły międzyłańcuchowe (warstwa 0)
• Użytkownicy komunikują się za pośrednictwem interfejsów portfeli (warstwa 3)

Firmy mogą strategicznie wykorzystywać różne warstwy:

• Warstwa 0: Operacje międzyłańcuchowe i interoperacyjność
• Warstwa 1: Bezpieczne przechowywanie danych wrażliwych i podstawowych operacji
• Warstwa 2: Przetwarzanie transakcji o dużej objętości
• Warstwa 3: Przyjazne dla użytkownika aplikacje i interfejsy

Ta konfiguracja zapewnia firmom skalowalne i niezawodne narzędzia do wdrażania technologii blockchain.

Modułowe podejście do architektury blockchain jest cenne, ponieważ zapewnia elastyczność i skalowalność niezbędną dużym przedsiębiorstwom do tworzenia aplikacji w różnych branżach.

Rozumiejąc, jak działają te różne warstwy, firmy mogą podejmować świadome decyzje dotyczące tego, które technologie najlepiej sprawdzą się w przypadku ich konkretnych celów — niezależnie od tego, czy chodzi o poprawę bezpieczeństwa, zwiększenie szybkości, obniżenie kosztów czy usprawnienie interakcji z użytkownikami.

Podejście warstwowe gwarantuje, że technologia blockchain może nadal ewoluować i skalować się, zachowując jednocześnie podstawowe zasady decentralizacji i bezpieczeństwa, które sprawiają, że jest ona tak cenna dla nowoczesnych aplikacji.