Світ блокчейну: розуміння багатошарової архітектури

Світ блокчейну швидко розвивається, і існує потреба в більш безпечних і децентралізованих системах. Вартість криптовалюти різко зросла, перевищивши 1,7 трильйона доларів. Зараз на різних платформах працює понад 3000 децентралізованих додатків.

У міру того, як все більше людей і підприємств починають використовувати блокчейн, стає очевидним, що знання про те, як різні частини працюють разом, є життєво важливим. Це особливо актуально, якщо розглядати шари, що складають архітектуру блокчейну, від основи, закладеної шаром 0, до систем шару 3.

Розвиток блокчейну відбувається стрімко і не виявляє ознак уповільнення. У такому мінливому середовищі ключовим фактором для розкриття повного потенціалу блокчейну є розуміння того, як кожен рівень сприяє розвитку екосистеми блокчейну.

Будівельні блоки системи блокчейну починаються з нуля, і кожен шар відіграє свою роль у створенні швидшого, безпечнішого та зручнішого для користувача досвіду. Це стосується всього, від інфраструктури до додатків, з якими люди фактично взаємодіють.

Заглиблюючись у світ блокчейну, стає зрозуміло, що ця технологія складається з шарів, кожен з яких має свою окрему функцію. При ближчому розгляді стає очевидним, що це не єдина структура, а скоріше складна система, що складається з різних компонентів.

Чому варто використовувати багаторівневий підхід?

Розбиття блокчейну на шари створює систему, яка є одночасно організованою та адаптивною. Це означає, що розробники можуть вносити зміни в окремі частини мережі, не руйнуючи її цілком.

Переваги багаторівневої архітектури:

• •Шари можуть прискорити роботу за допомогою таких інструментів, як рол-апи або сайдчейни
• •Дозволяє платформам розвиватися без шкоди для безпеки
• •Підприємства можуть використовувати технологію блокчейн за допомогою рішень Blockchain as a Service
• •Дозволяє створювати міжланцюгові системи
• •Створює більш просту взаємодію користувачів з технологією блокчейн

В основі всього цього лежить так званий Layer 0. Це базова інфраструктура, на якій побудовані всі мережі блокчейнів. Вона складається з таких систем, як мережі, апаратне забезпечення, протоколи, що забезпечують консенсус, та механізми, які дозволяють різним частинам мережі знаходити одна одну та спілкуватися між собою.

Що робить Layer 0

Цей рівень діє як операційна система блокчейну, в основному забезпечуючи:

• •Основа для всіх інших рівнів блокчейну
• •Управління механізмами консенсусу та комунікацією
• •Безпека та масштабованість на базовому рівні
• •Можливості міжланцюгової комунікації

Ключові технології рівня 0

Що стосується міжланцюгової комунікації, цей рівень використовує такі передові технології, як:

• •Протокол міжблокчейн-комунікації від Cosmos
• •Релейний ланцюг Polkadot
• •Інші протоколи, що дозволяють різним ланцюжкам спілкуватися між собою

Відомі проекти рівня 0

Концепція шару 1 є надзвичайно важливою у світі блокчейну. Це шар, який фактично визначає, як працює мережа — основа будь-якої системи блокчейну, де основні протоколи визначають функцію мережі, консенсус та перевірку транзакцій.

Характеристики шару 1

В основі Layer 1 лежать кілька ключових характеристик:

• •Впроваджує консенсусні методи (Proof of Work, Proof of Stake)
• •Відповідальність за перевірку транзакцій та безпеку мережі
• •Хостить власні токени для кожної мережі блокчейну
• •Забезпечує основу для смарт-контрактів

Основні мережі рівня 1

Біткойн: піонер у демонстрації можливостей шару 1, що використовує Proof of Work для безпечної обробки транзакцій.

Ethereum: Широко використовувана платформа для смарт-контрактів та децентралізованих фінансових додатків.

Solana: Відома надзвичайно швидкою та відносно дешевою обробкою транзакцій.

Коли основні мережі блокчейну перевантажуються і комісії стають занадто високими, на допомогу приходять рішення Layer 2. Ці рішення обробляють транзакції більш економічно ефективним способом, а потім відправляють результати назад в основну мережу.

Техніки рівня 2

Для підвищення ефективності транзакцій використовуються кілька технік:

• •Зведення: об'єднуйте транзакції в пакети для обробки
• •Сайдчейни: працюють незалежно, зберігаючи зв'язок з шаром 1
• •Державні канали: Дозволяють здійснювати прямі платежі між користувачами без проходження через головний ланцюг

Ключові проекти рівня 2

Polygon: зосереджується конкретно на наданні масштабування рівня 2 для мережі Ethereum.

Arbitrum: Використовує Rollups для підвищення швидкості та зменшення комісій за газ.

Оптимізм: робить масштабування можливим за допомогою технології Optimistic Rollup.

Частина блокчейну, з якою взаємодіють користувачі, називається Layer 3. Цей рівень стосується додатків, інтерфейсів та API, які дозволяють користувачам підключатися до мереж блокчейну.

Функції рівня 3

Деякі з основних функцій цього шару:

• •Підтримує децентралізовані додатки (dApps)
• •Надає зручні інтерфейси для гаманців, бірж та ігрових платформ
• •Допомагає поєднати штучний інтелект із смарт-контрактами
• •Уможливлює ігри Web3 та системи винагород

Приклади рівня 3

MetaMask: розширення для браузера, що дозволяє взаємодіяти з Ethereum та іншими блокчейнами.

Chainlink Oracles: з'єднує дані реального світу зі смарт-контрактами.

Ігри Web3: ігрові платформи на блокчейні, які дають гравцям токени як винагороду.

Різні рівні блокчейну не є окремими одиницями — вони призначені для роботи як єдине ціле. Кожен рівень має свою роль, але всі вони сприяють загальній функціональності, масштабованості та зручності користування.

Вертикальна інтеграція

Шари розташовані один над одним, і кожен з них будується на фундаменті, закладеному шаром, що лежить нижче:

• •Рівень 2 побудований на основі рівня 1
• •Рівень 1 працює на рівні 0
• •Інтерфейси рівня 3 з усіма нижчими рівнями

Горизонтальна інтеграція

Вони також з'єднуються горизонтально за допомогою міжланцюгової абстракції, що сприяє більш злагодженій взаємодії різних блокчейнів.

Масштабованість є ключовим поняттям у блокчейні — це здатність мережі обробляти більшу кількість транзакцій, користувачів і додатків без уповільнення, надмірних витрат або шкоди для безпеки.

Три елементи

Однією з головних перешкод у розвитку блокчейну є пошук балансу між:

• •Децентралізація: мережа контролюється користувачами, а не центральним органом влади
• •Безпека: захист цілісності мережі та активів користувачів
• •Масштабованість: можливість розширення та залучення більшої кількості користувачів

Рішення на основі шарів

Багаторівнева архітектура допомагає вирішити цю трилему за допомогою:

• •Нижні рівні (0 і 1) зосереджуються на справедливості та надійності
• •Вищі рівні (2 і 3) працюють над швидкістю та користувацьким досвідом
• •Кожен рівень може бути оптимізований для конкретних аспектів без шкоди для інших

Якщо подивитися на те, як багаторівнева архітектура працює в реальному житті, можна знайти приклади, які демонструють важливість хорошого планування при використанні блокчейну для високопродуктивних додатків:

Ігри

Використання рішень для масштабування рівня 2 дозволяє створити безперебійний ігровий процес і швидке завантаження.

Логістика

Компанії можуть використовувати блокчейн для відстеження відправлень і доставок, що робить процес більш прозорим і ефективним.

Фінанси

Безпечні торгові платформи можуть функціонувати з низькою затримкою завдяки децентралізованим реєстрам, які роблять відстеження швидшим і доступнішим.

Щоб оцінити продуктивність блокчейну на різних рівнях, ми аналізуємо:

• •Транзакції за секунду (TPS): скільки транзакцій може бути оброблено
• •Транзакційні витрати: комісія за кожну транзакцію
• •Час фіналізації: скільки часу потрібно для підтвердження транзакції

При створенні блокчейн-додатків вибір рівня залежить від вимог проекту:

Розробка рівня 1

Найкраще підходить для проектів, що вимагають:

• •Максимальна децентралізація
• •Високий рівень безпеки
• •Функціональність нативних токенів
• •Розробка основного протоколу

Розробка рівня 2

Ідеально підходить для додатків, що потребують:

• •Висока пропускна здатність транзакцій
• •Низькі витрати
• •Швидка обробка
• •Масштабованість

Розробка рівня 3

Ідеально підходить для створення:

• •Зручні інтерфейси
• •Споживчі додатки
• •Інтеграція з традиційними системами
• •Покращений користувацький досвід

Багато блокчейн-проектів працюють на декількох рівнях для досягнення своїх цілей. Наприклад:

• •dApp може працювати на Arbitrum (Layer 2)
• •Arbitrum базується на Ethereum (Layer 1)
• •Все з'єднується за допомогою міжланцюгових протоколів (Layer 0)
• •Користувачі взаємодіють через інтерфейси гаманців (шар 3)

Компанії можуть стратегічно використовувати різні рівні:

• •Рівень 0: Міжланцюгові операції та взаємодія
• •Рівень 1: Безпечне зберігання конфіденційних даних та основних операцій
• •Рівень 2: Обробка транзакцій з великим обсягом даних
• •Рівень 3: Зручні для користувача додатки та інтерфейси

Ця конфігурація надає компаніям масштабовані та надійні інструменти для впровадження блокчейну.

Модульний підхід до архітектури блокчейну є цінним, оскільки він забезпечує гнучкість і масштабованість, необхідні великим підприємствам для створення додатків у різних галузях.

Розуміючи, як працюють ці різні рівні, компанії можуть приймати обґрунтовані рішення щодо того, які технології найкраще підходять для їхніх конкретних цілей — чи то підвищення безпеки, збільшення швидкості, скорочення витрат чи поліпшення взаємодії з користувачами.

Багаторівневий підхід гарантує, що технологія блокчейн може продовжувати розвиватися та масштабуватися, зберігаючи при цьому основні принципи децентралізації та безпеки, які роблять її такою цінною для сучасних додатків.