Layer 1 против Layer 2 блокчейн: Полное руководство по сравнению

Масштабируемость блокчейна остается критической проблемой в принятии криптовалют. Понимание различий между масштабируемостью блокчейнов уровня 1 и уровня 2 важно для выбора оптимальных решений. Преимущества и недостатки блокчейнов уровня 1 раскрывают компромиссы между безопасностью и скоростью, в то время как объяснение решений масштабирования уровня 2 демонстрирует, как протоколы повышают пропускную способность. В этом руководстве рассматривается, когда использовать уровень 1 и уровень 2, сравниваются протоколы уровня 2 и их рамки, а также определяются лучшие решения уровня 2 для ethereum. Будь вы разработчиком, инвестором или пользователем, освоение этих различий позволяет принимать обоснованные решения о выборе сети и стратегии транзакций в современной мультицепочной экосистеме.

Блокчейны уровня 1 представляют собой базовые публичные сети, обеспечивающие безопасность, механизмы консенсуса и возможности децентрализованного хранения данных. Bitcoin и Ethereum являются примером фундаментальных архитектур блокчейнов уровня 1, обрабатывающих все расчеты и валидацию транзакций непосредственно на основной цепи. Эти сети обрабатывают каждую транзакцию через свои полные наборы валидаторов, обеспечивая полную безопасность и неизменность. Однако блокчейны уровня 1 сталкиваются с внутренними ограничениями масштабируемости. Пропускная способность транзакций остается ограниченной, поскольку каждый узел должен обрабатывать и валидировать каждую транзакцию, что создает перегрузки сети в периоды пикового использования.

Решения уровня 2 работают как вторичные рамки, построенные непосредственно поверх блокчейнов уровня 1. Эти протоколы обрабатывают транзакции вне цепи, сохраняя при этом гарантии безопасности, унаследованные от базового слоя. Lightning Network Bitcoin демонстрирует, как решения уровня 2 могут способствовать быстрым транзакциям между участниками перед окончательным расчетом балансов на цепи. Для Ethereum различные протоколы уровня 2 позволяют децентрализованным приложениям и пользователям выполнять транзакции с значительно меньшими затратами и подтверждением за миллисекунды, а затем закреплять криптографические доказательства обратно в основную сеть через регулярные интервалы.

Основные различия между масштабируемостью блокчейнов уровня 1 и уровня 2 связаны с критическими компромиссами по нескольким параметрам. Блокчейны уровня 1 делают упор на безопасность и децентрализацию, требуя, чтобы все транзакции проходили через полные механизмы консенсуса. Такой подход гарантирует, что все валидаторы поддерживают одинаковое состояние реестра, но пропускная способность транзакций на Ethereum mainnet ограничена примерно 15-30 транзакциями в секунду, что создает узкие места при перегрузке сети.

Объяснение решений масштабирования уровня 2 простым языком означает перенос вычислений с базового слоя при использовании его безопасности. Эти протоколы достигают 1000-4000 транзакций в секунду и выше за счет пакетирования нескольких транзакций и отправки сжатых доказательств в цепь уровня 1. Модель безопасности принципиально отличается: вместо необходимости согласия тысяч валидаторов, решения уровня 2 полагаются на криптографические доказательства и механизмы обнаружения мошенничества для обеспечения безопасности. Окончательность транзакций становится вероятностной, а не абсолютной, однако практическая безопасность остается высокой, поскольку валидаторы уровня 1 в конечном итоге проверяют доказательства.

Преимущества и недостатки блокчейнов уровня 1 показывают, что улучшения базового слоя требуют фундаментальных изменений протокола. Шардинг — это основной подход уровня 1, при котором сеть делится на подмножества валидаторов, обрабатывающих отдельные части данных одновременно. Этот метод увеличивает совокупную пропускную способность, но усложняет межшардовую коммуникацию и снижает безопасность каждого шарда по сравнению с монолитным дизайном.

Переходы в механизмах консенсуса, такие как переход Ethereum на Proof-of-Stake, демонстрируют еще один стратегический подход уровня 1. PoS снижает вычислительные затраты по сравнению с Proof-of-Work, позволяя быстрее создавать блоки и увеличивать пропускную способность транзакций при сохранении высокой безопасности. Увеличение размеров блоков — более простой способ, повышающий максимальную емкость данных в блоке, — однако этот подход централизует сеть, требуя от валидаторов и узлов больше вычислительных ресурсов.

Модификации уровня 1 требуют координации всей сети и согласия заинтересованных сторон, что создает сложности в управлении. Такие изменения часто требуют длительной разработки, тестирования и согласования сообщества перед внедрением. Однако улучшения уровня 1 приносят пользу всем приложениям без необходимости миграции, предоставляя постоянные решения, встроенные в основы сети.

Сравнительное руководство по протоколам уровня 2 выделяет две основные архитектуры: rollups и каналы состояний. Rollups объединяют сотни транзакций в один сжатый доказательство, отправляемое в уровень 1. Оптимистичные rollups предполагают, что транзакции действительны по умолчанию, и требуют только доказательств мошенничества при спорах валидаторов. Zero-knowledge rollups создают криптографические доказательства, подтверждающие действительность транзакции без раскрытия деталей, что обеспечивает более быструю окончательность, но требует больших вычислительных ресурсов.

Каналы состояний создают прямые p2p-сети платежей, где участники подписывают состояния транзакций двусторонне без взаимодействия с блокчейном. Только финальное состояние расчетов публикуется в цепь. Lightning Network Bitcoin реализует эту модель, позволяя микроплатежи почти без затрат. Каналы состояний достигают максимальной скорости и эффективности, но требуют наличия контрагента и лучше подходят для конкретных пар транзакций.

Sidechains функционируют как независимые блокчейны с разными моделями безопасности, привязанные к уровню 1 через мосты активов. Эти решения позволяют максимально настроить сеть, но требуют доверия к валидаторам сайдчейна независимо от основной цепи, что вводит предположения о доверии, отсутствующие в rollups.

Когда использовать уровень 1 или уровень 2 зависит от конкретных требований приложения. Блокчейны уровня 1 подходят для приложений, требующих абсолютной окончательности, максимальной децентрализации или служащих расчетными слоями для других систем. Корпоративные приложения, крупные переводы активов и инфраструктурные компоненты выигрывают от гарантий безопасности и сопротивления цензуре уровня 1. При текущей цене ETH около $3 094 стоимость транзакций уровня 1 остается значительной, что делает основной слой подходящим в основном для операций с высокой ценностью.

Решения уровня 2 отлично подходят для повседневных транзакций, DeFi, игр и маркетплейсов NFT. Когда использовать уровень 1 или уровень 2, следует отдавать предпочтение уровню 2 для любых приложений с окнами окончательности 10-60 минут, что позволяет снизить затраты на 95% и более. Пользователи, совершающие частые мелкие транзакции, взаимодействующие с dApps или осуществляющие случайные переводы, получают огромную выгоду от эффективности уровня 2.

Лучшие решения уровня 2 для ethereum включают несколько проверенных протоколов с значительным числом пользователей. Arbitrum работает как оптимистичный rollup с использованием доказательств мошенничества, поддерживая полную совместимость с Ethereum Virtual Machine и обеспечивая подтверждение транзакций менее чем за секунду с финальностью примерно за 7 дней. Optimism также предоставляет технологию оптимистичных rollups с немного отличающимися механизмами обновления, предназначенную для приложений, ориентированных на альтернативные подходы к управлению.

Base, построенный на стеке технологий Optimism, предлагает экономически эффективную платформу уровня 2, поддерживаемую инфраструктурой Coinbase, обеспечивая надежную последовательность и сильную институциональную поддержку. StarkNet использует zero-knowledge proofs для повышения приватности и математической уверенности, хотя требует других языков программирования смарт-контрактов, отличных от Ethereum-native. Arbitrum Nova специализируется на недорогих транзакциях для приложений, допускающих более высокую централизацию валидаторов по сравнению с основным сетом.

Linea предоставляет технологию ZK-rollup с акцентом на приватность, предназначенную для приложений, требующих повышенной конфиденциальности транзакций. Эти решения уже набирают обороты, а совокупная заблокированная стоимость превышает миллиарды долларов, что демонстрирует, что лучшие решения уровня 2 для ethereum сохраняют надежную безопасность и обеспечивают практическое масштабирование.

Сложные приложения все чаще используют гибридные подходы, стратегически сочетая характеристики масштабируемости блокчейнов уровня 1 и уровня 2. Операции с высокой ценностью осуществляются непосредственно на уровне 1, а рутинные взаимодействия — на уровне 2, что оптимизирует соотношение цена/качество. Мосты активов позволяют беспрепятственно перемещать средства между уровнями, позволяя пользователям один раз внести средства на основной слой и затем получать к ним доступ через несколько протоколов уровня 2 без повторных транзакций в основной сети.

Паттерны межслойной оркестрации проявляются, когда приложения управляют состоянием сразу нескольких rollups. Пользователи сохраняют основные аккаунты на уровне 2, одновременно держа средства на уровне 1 для расчетных целей, получая гарантии депозита благодаря свойствам безопасности базового слоя. Проектирование протоколов, основанное на сравнении решений уровня 2, предполагает стандартизированные интерфейсы, снижающие трение при работе с мультицепочечными экосистемами, улучшая пользовательский опыт и сохраняя возможность индивидуальной настройки приложений.

Институциональное внедрение все больше следует гибридным моделям: организации используют уровень 1 для регуляторных расчетов и уровень 2 для операционной эффективности. Такой подход балансирует требования к безопасности и практические ограничения по стоимости. В конечном итоге, дискуссия о масштабируемости блокчейнов уровня 1 и уровня 2 не сводится к выбору «или-или», а к тому, как скоординировать взаимодополняющие технологии для конкретных сценариев — уровень 1 обеспечивает неизменное закрепление, а уровень 2 — практическую ежедневную работу в масштабах.