Поскольку блокчейн является открытой сетевой системой, любой человек имеет право выступать в качестве узла для участия в учете. Сформулировать набор правил игры, которые должны соблюдать все узлы, - это очень важный вопрос, чтобы блокчейн мог работать бесперебойно.

Слой 1, также известный как нижний слой, - это правило, которое должны соблюдать все майнеры. Его конструкция позволяет блокчейну поддерживать согласованность "бухгалтерской книги" и окончательность транзакций "" государства, так что узлы могут осуществлять транзакции с данными несанкционированным образом и достигать консенсуса в зашифрованном виде без централизованного контроля. Проще говоря, Уровень 1 - это протокол блокчейна. Механизм консенсуса, блоки, закрытые ключи или адреса, о которых мы часто слышим, - все это категории первого уровня. В этой статье мы проиллюстрируем и изучим больше об Уровне 1.

Определение уровня 1

Уровень 1, также известный как масштабируемость на цепочке, в основном реализует базовую технологию протокола блокчейн. В настоящее время большинство общественных сетей работают на Уровне 1.

Протокол первого уровня может обрабатывать и завершать транзакции на своей собственной блокчейн-цепочке и приносить свой собственный токен для оплаты транзакций. Поэтому блокчейн первого уровня обычно может получить огромные суммы денег от продажи токенов, чтобы конкурировать с Ethereum. Блокчейн первого уровня может привлекать пользователей с помощью поощрения токенами, но по мере того, как Rollups улучшает масштабируемость Ethereum, разница между вторым и первым уровнем становится все меньше и меньше.

История развития Уровня 1

Десять лет назад Биткойн появился в нашем поле зрения как первая криптовалюта. Сатоши Накамото опубликовал документ под названием "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System", в котором представлены мощные функции блокчейн-сети Bitcoin. Этот день является важной временной точкой в истории развития Биткойна, а также открывает путь для последующего подъема блокчейна. Четыре месяца спустя Сатоши Накамото (настоящая личность которого до сих пор остается загадкой) добыл первый блок сети Биткоин, также называемый Genesis Block.

30 июля 2015 года сеть Ethereum была официально запущена. Будучи вторым по величине криптоактивом по рыночной стоимости, Ethereum принес в криптовалютный мир смарт-контракты и децентрализованные финансы (DeFi). Эти достижения позволяют Ethereum управлять всей экосистемой на своем блокчейне, а также размещать собственную родную валюту: Ether (ETH). 

В январе 2018 года цена Биткоина достигла рекордного максимума, и с тех пор появилось много новых криптоактивов, включая EOS (июль 2017), Tron (сентябрь 2017) и Cardano (октябрь 2017).

2021 год - это год взрыва публичной цепочки рядом с Ethereum, и различные приложения, основанные на блокчейне, постепенно становятся достоянием общественности. Ethereum и смарт-контракты принесли DeFi, NFT, GameFi и даже metaverse. Однако взрывной рост приложений цепочки Ethereum также привел к проблемам масштабируемости цепочки, что создавало высокие тарифы на газ. Любая обычная транзакция на Ethereum требует уплаты десятков долларов газовых сборов, что неприемлемо для большинства обычных пользователей.

Ethereum находится в процессе технологической модернизации от блокчейна PoW к блокчейну PoS. Обновленный Ethereum 2.0 значительно улучшит масштабируемость и скорость. Однако задержка с запуском Ethereum 2.0 привела к тому, что пользователи вынуждены нести высокие расходы на газ в течение 2021 года. В результате появилось большое количество блокчейнов первого уровня, поддерживающих смарт-контракты с технологией PoS, включая большое количество конкурентов, таких как Binance Smart Chain, Solana, Avalanche, Terra, Cardano, Polkadot и др. В 2021 году каждая публичная цепочка 1-го уровня привлекла много средств. Большое количество разработчиков запустили различные приложения, такие как DeFi, NFT, GameFi и DEX на этих платформах смарт-контрактов с различными характеристиками, постепенно захватывая долю рынка Ethereum.

С ростом числа пользователей сети Ethereum перегрузка сети и высокая плата за газ стали основными проблемами различных приложений. Рыночный спрос на сеть Ethereum постепенно растет, и решение этой проблемы стало первоочередной задачей. 26 октября основатель Ethereum Виталик Бутерин опубликовал на конференции "Road to Ethereum Centered on Layer 2", что означает, что Layer 2 - это будущее расширения Ethereum.

В случае растущей перегрузки данных и сети концепция Layer возникает спонтанно, расширяя масштабируемость и ослабляя текущее давление. Уровень 2 - это общее масштабируемое решение для повышения производительности сети Ethereum (Уровень 1).

Блокчейны независимы друг от друга. Каждая цепочка имеет свою собственную архитектурную информацию и не взаимодействует с другими цепочками. Например, ETH на цепочке Ethereum не может быть распознан Solana, потому что ETH не является продуктом архитектуры Solana. Для его передачи можно использовать только межцепочечный протокол (IBC).

Эту ситуацию изменил LayerZero. 31 марта 2022 года LayerZero Labs получила $135 млн. инвестиций в рамках раунда А+ при оценке в $1 млрд. Разработанный канадской командой LayerZero Labs, LayerZero - это универсальный протокол взаимодействия, который может соединять активы, сообщения, данные и контракты на разных блокчейнах для формирования омничейна. Самый ранний протокол LayerZero поддерживает семь цепочек: Ethereum, Arbitrum, Avalanche, BSC, Fantom, Optimism и Polygon, и совместим с EVM. Команда разработчиков также планирует включить в дорожную карту цепи, не относящиеся к EVM, такие как Cosmos Hub, Terra и Cronos.

Источник: layerzero.network

Stargate, проект межцепочечного DEX, разработанный на основе LayerZero, также является проектом, запущенным LayerZero Lab. В настоящее время она поддерживает кросс-цепочки стабильных монет Ethereum, Avalanche, BSC, Polygon, Fantom, Arbitrum и Optimism. Межцепочечный мост Stargate был разработан командой LayerZero Labs. Это первая экосистема приложений, официально разработанная в соответствии с LayerZero. За последние несколько дней показатель TVL достиг более 3 миллиардов, а сейчас он составляет более 700 миллионов. Межцепочечные активы в Stargate - это все родные активы. В настоящее время поддерживаются только стейблкоины и экосистемный токен STG.

Трилемма масштабируемости

В начале зарождения блокчейна всегда существовала "Невозможный треугольник" проблема, а именно: безопасность, масштабируемость и децентрализация. Хорошо известно, что самое большое отличие технологии блокчейн от Интернета заключается в децентрализованной природе. Именно потому, что блокчейн достаточно безопасен, мы можем этого достичь. В конечном итоге, мы можем пожертвовать масштабируемостью только для того, чтобы достичь двух других.

С распространением блокчейна во внешнем мире все больше и больше людей вовлекаются в этот процесс. Перегруженность сети приводит к низкой скорости транзакций и высоким комиссиям за обработку. В частности, все больше транзакций происходит в сети Bitcoin, а на Ethereum развернуто бесчисленное количество Dapps, что вызвало все более заметные противоречия по поводу комиссий за обработку и эффективности торговли. Люди могут только искать лучшие решения, чтобы справиться с этой проблемой.

Чтобы "решить" эту невозможную проблему треугольника, люди начали исследовать различные возможности, появилось много решений, одним из которых является Layer 2 (сеть второго уровня).

Примеры блокчейна уровня 1

Биткойн, технология, которая существует уже 10 лет, хотя и имеет самый мощный консенсус, не идет в ногу со временем в плане производительности; Ethereum, как блокчейн первого уровня с самым сильным консенсусом и самый инновационный в настоящее время, породил и вырастил множество представительных приложений. Однако, будучи публичной сетью, запущенной в 2014 году, она пережила несколько модернизаций за этот период, но все еще не может удовлетворить потребности в производительности в условиях быстрого роста. Многие команды начали искать и даже создавать альтернативные решения. Вот некоторые примечательные примеры блокчейна первого уровня, на которые Вам следует обратить внимание：

Solana: высокопроизводительная публичная цепочка, претендующая на обработку 60 000 транзакций в секунду

Источник: solana.com

Компания Solana была основана бывшими инженерами-программистами из крупных технологических компаний Qualcomm, Intel и Dropbox в конце 2017 года, а ее токен был официально выпущен для публики в марте 2020 года.

Это блокчейн-сеть первого уровня, в которой разработчики могут создавать проекты и целые экосистемы с помощью смарт-контрактов. Благодаря своей архитектуре, Solana является, пожалуй, самой быстрой блокчейн-платформой в криптовалюте. Он обрабатывает около 65 000 транзакций в секунду (TPS), что чрезвычайно быстро по сравнению с другими лучшими проектами. Он также является самым экологически чистым на сегодняшний день. Согласно исследованиям, каждая транзакция в Solana потребляет столько же энергии, сколько всего лишь два поиска в Google.

Avalanche с масштабируемостью и совместимостью

Источник: avax.network

Avalanche ($AVAX) - это блокчейн-платформа с поддержкой смарт-контрактов, ориентированная на скорость транзакций, низкие затраты и экологическую чистоту. Но то, чего действительно хочет Avalanche - это предоставить самый высокомасштабируемый блокчейн без ущерба для децентрализации или безопасности.

Запущен в 2020 году компанией Ava Labs (https://www.avalabs.org/), Avalanche быстро поднялась в рейтинге криптовалют и сейчас является одной из самых популярных монет. Цена Avalanche стремительно растет, и сейчас стоимость всех даппов Avalanche составляет почти $14 млрд. Avalanche dapps - это децентрализованные приложения, которые создаются на различных блокчейнах внутри экосистемы Avalanche. Они также известны как Web3-приложения или сокращенно - dapps. Если Вы хотите понять рост Avalanche, Вам необходимо увидеть следующий рисунок, на котором перечислена экосистема Avalanche и все dapps, которые были созданы всего за один год.

Источник: avaxholic.com

Поток: Урегулирована публичная цепочка высшего IP 

Источник: flow.com

Flow, новая темная лошадка публичного блокчейна NFT, который появится в 2021 году, намерен стать более применимым публичным блокчейном для приложений нового поколения, игр и цифровых активов. В октябре 2020 года она провела публичное размещение на Coinlist.

6 февраля 2022 года объем транзакций NFT в цепочке Flow превысил 900 миллионов долларов, что является историческим максимумом. Компания Dapper Labs, разработавшая публичный блокчейн Flow, также является разработчиком CryptoKitties, который стал вирусным на Ethereum в 2017 году. Solana, Avalanche и другие высокопроизводительные публичные блокчейны призваны стать "убийцами Ethereum", в то время как Flow с самого начала разрабатывался как более применимый публичный блокчейн для приложений нового поколения, игр и цифровых активов.

Космос: Построение Интернета блокчейн

Источник: cosmos.network

Блокчейн Cosmos, который был создан в 2014 году и запущен в 2019 году. Cosmos - это блокчейн уровня 0, что означает, что на нем могут существовать блокчейны уровня 1. Как блокчейн уровня-0 Cosmos имеет инфраструктуру, которую блокчейны уровня-1 могут использовать для создания своих экосистем. В настоящее время в экосистеме Cosmos существует более 260 блокчейнов, поэтому ее называют "интернетом блокчейнов". Объем цифровых активов, транзакций по протоколу Cosmos, сейчас превышает 150 миллиардов долларов. В таком развитии событий нет ничего удивительного, учитывая, что на соответствующем блокчейне размещено множество dApps, игр, маркетплейсов и проектов. Cosmos улучшает быстрое завершение транзакций, масштабируемость, безопасность и совместимость между блокчейнами.

Polygon совместим с языком разработки Ethereum

Источник: polygon.technology

Polygon - это фреймворк, который можно использовать для создания блокчейн-сетей и масштабируемых решений, совместимых с Ethereum. Это больше похоже на протокол, чем на единое решение. Основным продуктом в этой экосистеме является Polygon SDK. Она может помочь разработчикам создавать сети, совместимые с Ethereum. Изначально проект назывался "MATIC Network". С увеличением масштаба проекта от одного решения Layer 2 (L2) до сети сетей "" , он был окончательно переименован в "Polygon".

Polygon поддерживает виртуальную машину Ethereum (EVM), и существующие приложения могут быть перенесены сюда относительно легко. В дополнение к опыту, сравнимому с Ethereum, пользователи также могут наслаждаться высокой пропускной способностью и низкой стоимостью торговли. Компания Polygon развернула некоторые из самых популярных dDApps для децентрализованных финансов (DeFi), такие как Aave, 1INCH, Curve и Sushi. Конечно, есть и некоторые собственные приложения, уникальные для Polygon, включая QuickSwap и Slingshot.

В будущем платформа Polygon надеется поддерживать более широкий спектр масштабируемых решений, включая ZK Rollup, Optimistic Rollup и цепочку Validum. С появлением масштабируемых решений разработчики получат больше инструментов для непрерывной разработки инновационных приложений, решений и продуктов. Кроме того, все решения могут быть совместимы с существующими инструментами и кошельками Ethereum (например, MetaMask).

Уровень 1 - EVM, Уровень 2

Все сети первого уровня конкурируют друг с другом за привлечение разработчиков и пользователей, но без инструментов и инфраструктуры, аналогичных Ethereum, которые упрощают создание и использование, будет трудно привлечь новые проекты, чтобы они обосновались и развивали экосистему. Чтобы преодолеть этот разрыв, многие сети первого уровня будут использовать стратегию, называемую совместимостью EVM.

EVM означает виртуальную машину Ethereum, которая, по сути, является мозгом Ethereum для выполнения вычислений и осуществления транзакций. Сделав сеть первого уровня совместимой с EVM, разработчики Ethereum смогут легко развернуть существующие приложения Ethereum в новой сети первого уровня. Существующие кошельки пользователей также могут легко получить доступ к EVM-совместимым сетям первого уровня, что облегчает переход между сетями.

Если взять в качестве примера BSC, то после запуска сети, совместимой с EVM, и корректировки консенсуса для получения более высокой пропускной способности и снижения стоимости транзакций, использование BSC резко возросло, и появились десятки протоколов DeFi, большинство из которых похожи на популярные протоколы (Uniswap, Curve) в Ethereum. Avalanche, Fantom, Tron и Celo придерживаются одного и того же подхода. Напротив, Terra и Solana в настоящее время не совместимы с EVM.

И сеть первого уровня, и сайдчейн сталкиваются с очевидной проблемой: как обеспечить безопасность блокчейна. Для достижения своих целей они должны выплачивать вознаграждения майнерам и валидаторам, чтобы обеспечить и гарантировать нормальные транзакции. Обычно вознаграждением являются базовые токены на цепочке (MATIC от Polygon, AVAX от Avalanche).

Однако есть два очевидных недостатка: наличие базовых токенов, естественно, сделает экосистему более конкурентоспособной, а не дополняющей Ethereum; валидация и обеспечение транзакций - это сложная и ответственная задача, за которую сеть будет отвечать от начала и до конца.

Целью сети Layer 2 является создание масштабируемой экосистемы и использование безопасности Ethereum, в основном с помощью технологии "rollups". Короче говоря, сеть Layer 2 - это независимая экосистема, расположенная на Ethereum, и, как правило, в ней нет собственного токена. По сути, он является частью Ethereum. 

Как работают роллы?

Сети второго уровня обычно называют Rollups, потому что они "сворачивают" или "связывают" транзакции вместе и выполняют их в новой среде, а затем отправляют обновленные данные обратно в Ethereum. Вместо того, чтобы позволить Ethereum обрабатывать 1 000 транзакций Uniswap в одиночку (дороже), лучше сложить вычисления на Rollups (дешевле), прежде чем передавать результаты в Ethereum.

Однако, когда результаты отправляются обратно в Ethereum, как Ethereum узнает, что эти данные верны и действительны? И как Ethereum предотвращает публикацию кем-либо неверной информации? Это ключевые моменты, позволяющие различать два типа роллапов: Оптимистические роллапы и ЗК-роллапы.

Оптимистичные роллы

При отправке результатов обратно в Ethereum оптимистичные роллапы оптимистично предполагают, что они действительны. Другими словами, валидатор рулонов может представить любые данные (включая потенциально ошибочные / мошеннические данные) и считать, что они верны.

Но в то же время существуют некоторые способы борьбы с мошенничеством. После любого снятия средств проходит определенный период времени, и любой претендент может проверить, не было ли мошенничества (блокчейн прозрачен, и любой может наблюдать за тем, что происходит в цепочке). Если эти претенденты смогут математически доказать, что мошенничество имело место (предоставив доказательства мошенничества), свернутая сеть восстановит мошеннические транзакции, накажет плохих игроков и вознаградит претендентов.

Недостаток оптимистичных роллапов в том, что когда средства перемещаются между роллапом и Ethereum, будет небольшая задержка, чтобы подождать, не обнаружат ли претенденты мошенничество. В некоторых случаях этот срок может достигать недели, но ожидается, что по мере развития проекта эти задержки будут уменьшаться.

Арбитражный и оптимистичный

Arbitrum (в ведении Off-chain Labs) и Optimistic (в ведении Optimism) - это два основных проекта, которые в настоящее время используют технологию оптимистичных ролловеров. Стоит отметить, что эти два проекта все еще находятся на ранних стадиях, и обе компании сохраняют централизованные операции, но с течением времени план будет постепенно децентрализовываться.

Когда технология станет зрелой, оптимистичные ролл-апы, по оценкам, обеспечат масштабируемость в 10-100 раз выше, чем у Ethereum. Даже на ранних этапах, приложения DeFi на Arbitrum и Optimism накопили миллиарды сетевой стоимости.

Оптимизм все еще находится на ранней стадии развития. В настоящее время компания имеет более $300 млн. ТВЛ по семи заявкам DeFi, включая Uniswap, Synthetix и 1inch.

ZK Rollups

В отличие от оптимистичных сворачиваний, сворачивания ZK фактически доказывают Ethereum, что транзакции действительны, а не используют гипотетические методы.

Вместе с результатами транзакций после пакетирования они предоставляют так называемое доказательство действительности смарт-контрактам Ethereum. Как следует из названия, доказательство действительности позволяет Ethereum подтвердить, является ли транзакция действительной, что делает невозможным обман системы со стороны ретранслирующего узла. Это устраняет необходимость проверять, является ли транзакция ожиданием мошенничества, поэтому перемещение средств между сетями Ethereum и ZK rollups происходит фактически в режиме реального времени.

Хотя мгновенный расчет и отсутствие времени на снятие средств звучат привлекательно, ролловеры ZK не лишены издержек. Во-первых, генерация доказательств достоверности - это работа, требующая больших вычислительных затрат, поэтому для ее выполнения нужны мощные машины. Во-вторых, сложность доказательства достоверности делает более трудной поддержку совместимости с EVM, что ограничивает типы смарт-контрактов, которые могут быть развернуты на ZK-роликах. Поэтому оптимистичные ролловеры заняли лидирующие позиции на рынке и в большей степени способны решить текущую дилемму масштабируемости Ethereum, но в долгосрочной перспективе ролловеры ZK могут оказаться лучшим техническим решением.

Источник: defillama.com/chains

Доля Ethereum в общей стоимости блокировки (TVL) в DeFi увеличилась с 62,43% в 4 квартале 2021 года до 63,35% во 2 квартале 2022 года.

Текущее время выхода Ethereum на финансовый результат составляет приблизительно 12-60 секунд, и он может обрабатывать 15-30 транзакций (TPS) в секунду, но такой TPS намного ниже, чем у традиционных платежных систем, таких как Visa, которая может обрабатывать 1 700 транзакций в секунду.

Эффективность обработки масштабируемого решения второго уровня Ethereum повышается до 2 000-4 000 транзакций в секунду.

Напротив, протоколы первого уровня Solana, Binance Smart Chain и Avalanche, которые отняли долю рынка DeFi у Ethereum в 2021 году, достигли более высокой пропускной способности транзакций. Прежде чем рассматривать технологию шардинга и Layer 2, Avalanche достигла времени до конечного результата менее 1 секунды и 4 500 транзакций в секунду.

Solana может обрабатывать более 2 000 транзакций (TPS) в секунду, а время до получения конечного результата составляет приблизительно 13 секунд. Смарт-цепочка Binance составляет 150 TPS, а время блока - 3 секунды.

На следующем рисунке показана общая стоимость блокчейна и стоимость определенных блокчейнов; Ethereum показал наилучшие результаты с сентября 2020 года.

Источник: defillama.com/chains

На приведенной ниже диаграмме показана общая запертая стоимость (TVL) некоторых сетей. Большая часть TVL сосредоточена в Ethereum (ETH), BSC (BNB) и Tron (TRON).

Источник: defillama.com/chains

Заключение

Развитие Биткоина и блокчейна несет в себе потенциал для полного изменения глобальных финансов. Внедрение смарт-контрактов Ethereum делает рост распределенных приложений (dApps) неподконтрольным централизованным компаниям. Однако производительность Bitcoin и Ethereum ограничена, что заставляет многих людей считать, что блокчейн по своей природе медленный, дорогой и трудно расширяемый. 

К счастью, появился ряд протоколов первого уровня для устранения соответствующих недостатков в различных случаях использования. Освоение соответствующих концепций поможет нам лучше сфокусироваться на проектах сетевой совместимости, межцепочечных решениях и исследовании новых проектов. В настоящее время большинство протоколов уровня 1 близки к EVM. В конце концов, пользователям, которые уже являются Web3, легче начать работу и снизить порог вхождения.