Мир блокчейна: понимание многоуровневой архитектуры

Мир блокчейна быстро развивается, и нужны более безопасные и децентрализованные системы. Стоимость криптовалюты взлетела, превысив 1,7 триллиона долларов. Сейчас на разных платформах работает более 3000 децентрализованных приложений.

По мере того, как все больше людей и компаний начинают использовать блокчейн, становится ясно, что важно понимать, как разные части работают вместе. Это особенно важно, если смотреть на уровни, из которых состоит архитектура блокчейна, от основ, заложенных уровнем 0, до систем уровня 3.

Блокчейн развивается быстро и не собирается замедляться. В такой меняющейся среде понимание того, как каждый уровень вносит свой вклад в экосистему блокчейна, является ключом к раскрытию его полного потенциала.

Блокчейн-система состоит из нескольких слоев, каждый из которых делает систему быстрее, безопаснее и удобнее. Это касается всего, от инфраструктуры до приложений, с которыми люди работают

Погружаясь в мир блокчейна, становится ясно, что эта технология состоит из слоев, каждый из которых имеет свою отдельную функцию. При ближайшем рассмотрении становится очевидным, что это не единое целое, а сложная структура, состоящая из различных компонентов.

Почему используется многоуровневый подход?

Разделение блокчейна на слои создает систему, которая одновременно организована и адаптируема. Это значит, что разработчики могут вносить изменения в отдельные части сети, не разрушая всю систему целиком.

Преимущества многоуровневой архитектуры:

• Слои могут ускорить работу с помощью таких инструментов, как роллапы или сайдчейны
• Позволяет платформам расти, не жертвуя безопасностью
• Компании могут использовать технологию блокчейна через решения «Блокчейн как услуга»
• Позволяет создавать кросс-чейн системы
• Упрощает взаимодействие пользователей с технологией блокчейна

В основе всего этого лежит так называемый уровень 0. Это базовая инфраструктура, на которой построены все блокчейн-сети. Она состоит из систем, таких как сети, оборудование, протоколы, обеспечивающие консенсус, и механизмы, которые позволяют разным частям сети находить друг друга и взаимодействовать.

Что делает уровень 0

Этот слой работает как операционная система блокчейна, в основном обеспечивая:

• Основу для всех других слоев блокчейна
• Управление механизмами консенсуса и коммуникацией
• Безопасность и масштабируемость на базовом уровне
• Возможности межсетевой коммуникации

Ключевые технологии уровня 0

Когда речь идет о межсетевой коммуникации, этот уровень использует такие продвинутые технологии, как:

• Протокол межблокчейн-коммуникации от Cosmos
• Relay Chain от Polkadot
• Другие протоколы, которые позволяют разным цепочкам общаться друг с другом

Заметные проекты уровня 0

Концепция Layer 1 очень важна в мире блокчейна. Это слой, который определяет, как работает сеть — это основа любой блокчейн-системы, где основные протоколы решают, как работает сеть, как достигается консенсус и как проверяются транзакции.

Характеристики Layer 1

В основном, Layer 1 имеет несколько ключевых особенностей:

• Реализует методы консенсуса (Proof of Work, Proof of Stake)
• Отвечает за проверку транзакций и безопасность сети
• Хранит нативные токены для каждой сети блокчейна
• Обеспечивает основу для смарт-контрактов

Основные сети уровня 1

Биткойн: Первопроходец в демонстрации возможностей уровня 1, использующий Proof of Work для безопасной обработки транзакций.

Эфириум: Широко используемая платформа для смарт-контрактов и децентрализованных финансовых приложений.

Солана: Известна чрезвычайно быстрой и относительно дешевой обработкой транзакций.

Когда основные сети блокчейна перегружаются и комиссии становятся слишком высокими, на помощь приходят решения Layer 2. Эти решения обрабатывают транзакции более экономичным способом, а затем отправляют результаты обратно в основную сеть.

Техники Layer 2

Для повышения эффективности транзакций используются несколько техник:

• Rollups: объединяют транзакции в пакеты для обработки
• Sidechains: работают независимо, сохраняя связь с Layer 1
• State channels: позволяют осуществлять прямые платежи между пользователями, минуя основную цепочку

Ключевые проекты Layer 2

Polygon: Сосредоточен на предоставлении масштабирования второго уровня для сети Ethereum.

Arbitrum: Использует роллапы для повышения скорости и сокращения комиссий за газ.

Optimism: Обеспечивает масштабирование с помощью технологии Optimistic Rollup.

Когда речь идет о той части блокчейна, с которой взаимодействуют пользователи, мы называем ее уровнем 3. Этот уровень касается приложений, интерфейсов и API, которые позволяют пользователям подключаться к сетям блокчейна.

Функции уровня 3

Вот некоторые из ключевых функций этого уровня:

• Поддержка децентрализованных приложений (dApps)
• Предоставляет удобные интерфейсы для кошельков, бирж и игровых платформ
• Помогает соединять искусственный интеллект со смарт-контрактами
• Обеспечивает игры Web3 и системы вознаграждений

Примеры уровня 3

MetaMask: Расширение кошелька для браузера, чтобы общаться с Ethereum и другими блокчейнами.

Chainlink Oracles: Соединяет реальные данные со смарт-контрактами.

Web3 Games: Игровые платформы на блокчейне, которые дают игрокам токены в качестве вознаграждения.

Разные уровни блокчейна — это не отдельные штуки, они должны работать как единое целое. Каждый уровень имеет свою роль, но все они вместе обеспечивают общую функциональность, масштабируемость и удобство для пользователей.

Вертикальная интеграция

Слои накладываются друг на друга, каждый из них строится на фундаменте, заложенном слоем, который находится ниже:

• Слой 2 строится на слое 1
• Слой 1 работает на слое 0
• Слой 3 взаимодействует со всеми нижними слоями

Горизонтальная интеграция

Они также соединяются горизонтально через межсетевую абстракцию, которая помогает разным блокчейнам работать вместе без проблем.

Масштабируемость — это очень важная штука в блокчейне — это то, как сеть может обрабатывать больше транзакций, пользователей и приложений, не тормозя, не становясь слишком дорогой и не ставя под угрозу безопасность

Одно из главных препятствий в развитии блокчейна — это поиск баланса между:

• Децентрализацией: сетью, управляемой пользователями, а не центральным органом
• Безопасностью: защитой целостности сети и активов пользователей
• Масштабируемостью: способностью расти и привлекать больше пользователей

Решения на основе слоев

Многоуровневая архитектура помогает решить эту проблему, потому что:

• Нижние слои (0 и 1) сосредоточены на справедливости и надежности
• Верхние слои (2 и 3) работают над скоростью и пользовательским опытом
• Каждый слой может оптимизироваться для конкретных аспектов без ущерба для других

Если посмотреть, как многоуровневая архитектура работает в реальности, есть примеры, которые показывают, как важно хорошо все спланировать, когда используешь блокчейн для высокопроизводительных приложений:

Игры Использование решений для масштабирования второго уровня может обеспечить плавный игровой процесс и быструю загрузку.

Логистика Компании могут использовать блокчейн для отслеживания отправлений и доставок, что делает процесс более прозрачным и эффективным.

Финансы Безопасные торговые платформы могут работать с низкой задержкой, используя децентрализованные реестры, которые делают отслеживание быстрее и доступнее.

Чтобы оценить производительность блокчейна на разных уровнях, мы смотрим на:

• Количество транзакций в секунду (TPS): сколько транзакций можно обработать
• Стоимость транзакции: плата за каждую транзакцию
• Время финализации: сколько времени нужно, чтобы транзакция была подтверждена

При создании блокчейн-приложений выбор уровня зависит от того, что нужно проекту:

Разработка уровня 1 Лучше всего подходит для проектов, которым нужно:

• Максимальная децентрализация
• Высокая безопасность
• Функциональность собственного токена
• Разработка основного протокола

Разработка уровня 2 Идеально подходит для приложений, которым нужны:

• Высокая пропускная способность транзакций
• Низкие затраты
• Быстрая обработка
• Масштабируемость

Разработка уровня 3 Идеально подходит для создания:

• Удобных интерфейсов
• Потребительских приложений
• Интеграции с традиционными системами
• Улучшенного пользовательского опыта

Многие блокчейн-проекты работают на нескольких уровнях, чтобы достичь своих целей. Например:

• dApp может работать на Arbitrum (уровень 2)
• Arbitrum использует Ethereum (уровень 1)
• Все соединяется через кросс-чейн протоколы (уровень 0)
• Пользователи общаются через интерфейсы кошельков (уровень 3)

Компании могут использовать разные уровни по-своему:

• Уровень 0: межсетевые операции и совместимость
• Уровень 1: безопасное хранение важных данных и основные операции
• Уровень 2: обработка больших объемов транзакций
• Уровень 3: удобные приложения и интерфейсы

Такая структура дает компаниям масштабируемые и надежные инструменты для внедрения блокчейна.

Модульный подход к архитектуре блокчейна очень ценен, потому что он дает гибкость и масштабируемость, которые нужны крупным компаниям для создания приложений в разных отраслях.

Понимая, как работают эти разные уровни, компании могут принимать обоснованные решения о том, какие технологии лучше всего подойдут для их конкретных целей — будь то повышение безопасности, увеличение скорости, сокращение затрат или улучшение взаимодействия с пользователями.

Многоуровневый подход позволяет технологии блокчейн развиваться и масштабироваться, сохраняя при этом основные принципы децентрализации и безопасности, которые делают ее такой ценной для современных приложений.