Понимание основы: что делает блокчейны уровня 1 незаменимыми

Когда люди думают о криптовалютах, они часто сосредотачиваются на Bitcoin (BTC) или Ethereum (ETH), но редко задумываются о базовой инфраструктуре, которая обеспечивает работу этих цифровых активов. Ответ кроется в концепции, называемой архитектурой блокчейна уровня 1 — основополагающем слое, на котором функционирует каждая крупная криптовалюта. Блокчейн уровня 1 по сути представляет собой децентрализованный сетевой протокол, определяющий, как обрабатываются, проверяются и записываются транзакции в постоянную книгу.

Основная роль блокчейнов уровня 1 в криптовалютных сетях

В самом простом виде блокчейн уровня 1 действует как механизм установления правил для всей экосистемы криптовалюты. Можно представить его как конституцию цифровой валюты: код, встроенный в протокол уровня 1, точно указывает участникам сети (называемым узлами), как проверять транзакции, бороться за награды и поддерживать целостность сети. В отличие от централизованной платежной системы с одним органом, принимающим решения, блокчейны уровня 1 распределяют эту ответственность между тысячами независимых компьютеров по всему миру.

Что отличает блокчейны уровня 1 от других компонентов блокчейна, так это их фундаментальное положение. Они содержат весь основной функционал, необходимый для самостоятельной работы криптовалюты — обработку транзакций, меры безопасности, выпуск нативных токенов и правила управления. Разработчики иногда называют протоколы уровня 1 «мейннетами», потому что они представляют собой основную, самодостаточную сеть, на которой существует криптовалюта.

Как безопасность и консенсус обеспечивают работу блокчейнов уровня 1

Чтобы любой децентрализованный блокчейн уровня 1 мог функционировать без центрального органа, он должен решить фундаментальную проблему: как незнакомцы соглашаются, какие транзакции являются допустимыми? Ответ — механизм консенсуса — алгоритмический процесс, который заставляет участников сети следовать одним и тем же правилам и наказывает тех, кто отклоняется.

Разные криптовалюты реализуют разные подходы к консенсусу. Bitcoin, самый старый и наиболее устоявшийся блокчейн уровня 1, использует Proof-of-Work (PoW), при котором операторы узлов соревнуются в решении сложных математических задач каждые 10 минут. Первый компьютер, решивший задачу, добавляет следующий блок транзакций и получает в награду недавно созданные BTC. Такой подход обеспечивает безопасность за счет вычислительной сложности — подделка прошлых транзакций потребовала бы повторного выполнения всей этой математической работы быстрее, чем остальная часть сети, что делает атаки экономически невыгодными.

Альтернативно, Ethereum (ETH) и Solana (SOL) используют механизм Proof-of-Stake (PoS). В этих блокчейнах валидаторы блокируют криптовалюту в качестве залога, и сеть случайным образом выбирает их для проверки новых транзакций. Если валидаторы честно подтверждают транзакции, они получают награды; если же пытаются мошенничать или вести себя неправильно, их залоговые монеты конфискуются через штраф, называемый «slashing». Этот подход более энергоэффективен, чем PoW, но основывается на предположении, что валидаторы не рискнут потерять свои депозиты, ведя мошенническую деятельность.

Помимо механизмов консенсуса, блокчейны уровня 1 внедряют дополнительные уровни безопасности прямо в свой код. Bitcoin требует шести подтверждений транзакций перед окончательным зафиксированием перевода в его блокчейне уровня 1. Сети PoS используют условия «slashing» для предотвращения неправомерных действий валидаторов. Эти меры превращают блокчейны уровня 1 из простых технических систем в экономические экосистемы, где честное участие становится финансово выгодным.

Управление предложением и транзакционной экономикой на уровне уровня 1

Блокчейны уровня 1 не только обрабатывают транзакции — они также контролируют денежную массу своих нативных криптовалют. Протокол Bitcoin автоматически сокращает скорость появления новых BTC каждые четыре года в событии, называемом «Halving» (половинение). Эта запланированная редукция обеспечивает дефицитность и предсказуемость Bitcoin, что лежит в основе его ценностного предложения.

Ethereum использует иной подход с помощью динамической экономики токенов. Его нативный актив ETH не имеет фиксированного максимума предложения. Вместо этого, протокол Ethereum автоматически регулирует выпуск ETH в зависимости от активности сети. После обновления EIP-1559 в 2021 году часть транзакционных сборов сжигается (или «сжигается»), создавая дефляционный механизм, частично компенсирующий создание новых токенов.

Блокчейны уровня 1 также устанавливают транзакционные сборы, иногда называемые «gas fees». Эти расходы компенсируют операторам узлов за поддержку инфраструктуры сети и предотвращают спам. Структура сборов — фиксированная или динамическая — влияет на доступность блокчейна уровня 1 для обычных пользователей и разработчиков.

Обзор основных реализаций блокчейнов уровня 1

Solana (SOL) представляет современный подход к дизайну блокчейна уровня 1. Запущенная как «альтернатива Ethereum», Solana оптимизирована для скорости и эффективности, способна обрабатывать до 50 000 транзакций в секунду на своем уровне 1. Эта пропускная способность достигается за счет компромиссов в децентрализации сети и иногда приводит к сбоям — иллюстрируя напряжение между масштабируемостью и надежностью.

Bitcoin (BTC), созданный в 2009 году псевдонимом Сатоши Накамото, остается классическим примером блокчейна уровня 1. Его механизм PoW ставит безопасность и децентрализацию выше скорости транзакций, обрабатывая примерно 7 транзакций в секунду. Дизайн уровня 1 Bitcoin за более чем 15 лет работы показал свою исключительную устойчивость.

Litecoin (LTC) запущен как «ускоренный Bitcoin», использует тот же механизм PoW, но с более частым созданием блоков. В качестве блокчейна уровня 1 Litecoin демонстрирует, как небольшие изменения протокола могут создать полностью отдельные криптовалюты с уникальными характеристиками.

Ethereum (ETH) начал как блокчейн уровня 1 на базе PoW в 2015 году, а в 2022 году перешел на PoS в рамках события «The Merge». Помимо обработки транзакций, протокол Ethereum позволяет сторонним разработчикам создавать децентрализованные приложения (dApps) прямо в сети, формируя целую экосистему проектов, зависящих от безопасности Ethereum уровня 1.

Cardano (ADA) представляет собой пример академического подхода к дизайну блокчейна уровня 1. Основанная Чарльзом Хоскинсоном, бывшим разработчиком Ethereum, Cardano делает акцент на рецензируемых исследованиях и формальной верификации перед обновлениями протокола. Как и Ethereum, она приветствует внешних разработчиков для построения на своей инфраструктуре уровня 1.

Внутренние ограничения архитектуры блокчейна уровня 1

Несмотря на свою важность, блокчейны уровня 1 сталкиваются с фундаментальными ограничениями, заложенными в их дизайн. Самая значительная проблема — так называемая «трилемма блокчейна», введенная Виталиком Бутериным, — наблюдение, что существующие блокчейны уровня 1 не могут одновременно максимально обеспечить децентрализацию, безопасность и масштабируемость. Разработчикам обычно приходится жертвовать одним из этих аспектов ради улучшения других.

Bitcoin ставит безопасность и децентрализацию выше пропускной способности транзакций, обрабатывая их медленно и дорого. Solana максимизирует пропускную способность, но при этом использует меньше валидаторов, что концентрирует контроль. Ethereum ищет компромисс, но не может сравниться с скоростью Solana или гарантиями безопасности Bitcoin.

Вторая проблема — это межоперабельность: блокчейны уровня 1 — изолированные системы. Каждый работает по своим стандартам кодирования и моделям безопасности. Передача активов между разными блокчейнами уровня 1 сложна и зачастую требует централизованных посредников или рискованных механизмов обернутых токенов. Эта «проблема межоперабельности» породила проекты вроде Cosmos и Polkadot, специально ориентированные на межцепочечную коммуникацию.

Также жесткость кода уровня 1 мешает инновациям. Изменения протокола требуют широкого согласия операторов узлов, что делает обновления медленными и спорными. Такая консервативность обеспечивает безопасность, но может тормозить разработчиков, стремящихся к быстрому развитию.

Блокчейны уровня 1 и решения второго уровня: различие инфраструктурных слоев

В первые годы криптовалюты различия между блокчейнами уровня 1 и протоколами высшего уровня не существовало — все блокчейны выполняли одинаковые функции. Однако по мере того, как разработчики начали создавать новые криптовалюты и приложения поверх существующих цепочек, терминология стала развиваться. Решения второго уровня (L2) появились как системы, которые разгружают вычисления с блокчейнов уровня 1, сохраняя их гарантии безопасности.

Решения L2, такие как Arbitrum, Optimism и Polygon, располагаются поверх блокчейна Ethereum уровня 1, обрабатывая транзакции быстрее и дешевле, а затем периодически фиксируют батчи транзакций на основном Ethereum. Пользователи переводят активы на эти сети L2, совершают множество транзакций быстро, а затем завершают свою деятельность на Ethereum.

Важно различать монеты — нативные активы, выпущенные блокчейнами уровня 1, — и токены, которые существуют только внутри L2 или других приложений, построенных на инфраструктуре уровня 1. MATIC (токен Polygon), ARB (Arbitrum) и OP (Optimism) — это токены уровня 2, тогда как BTC и ETH — это монеты блокчейнов уровня 1.

Почему блокчейны уровня 1 важны для будущего криптовалют

Понимание архитектуры блокчейнов уровня 1 — ключ к серьезному навигационному инструменту в криптовалютном пространстве. Эти базовые протоколы определяют возможности и ограничения всего, что строится на их основе. Исследуя свойства Bitcoin как средства накопления, платформу Ethereum для приложений или новые альтернативы вроде Solana и Cardano, уровень 1 остается отправной точкой для технического понимания и анализа инвестиций. Постоянные дебаты о масштабируемости, безопасности и децентрализации уровня 1 будут продолжать формировать ландшафт криптовалют в ближайшие годы.