Layer 1 vs Layer 2

Мережі 1-го рівня (Layer 1) — це базові блокчейни, зокрема Bitcoin і Ethereum, які здійснюють обробку та підтвердження всіх транзакцій, одночасно підтримуючи безпеку мережі. Із зростанням кількості користувачів криптовалют ці блокчейни зіткнулися з проблемою масштабування, що призвело до зростання комісій і зниження швидкості обробки транзакцій. Мережі 2-го рівня (Layer 2) були створені як рішення для масштабування, що функціонують поверх основних блокчейнів; вони істотно підвищують пропускну здатність і зменшують комісії, частково переміщаючи обробку транзакцій поза блокчейном. Співпраця між цими рівнями дає змогу блокчейн-екосистемам масштабуватися без втрати децентралізації чи безпеки.

Передумови: Походження мереж 1-го і 2-го рівня

Ідея мереж 1-го рівня виникла з перших архітектур блокчейнів, які є самостійними та повноцінними системами для перевірки транзакцій, консенсусу та зберігання даних. Перший блокчейн — Bitcoin — мав обмеження щодо розміру блоку та часу його створення, що призводило до перевантаження. «Блокчейн-трілема» (неможливість одночасно забезпечити масштабованість, безпеку та децентралізацію) стимулювала пошук рішень для масштабування.

Під час стрімкого зростання популярності криптовалют у 2017–2018 роках проблема перевантаження мережі стала критичною, що спонукало розробників до пошуку нових способів масштабування. Мережі 2-го рівня з’явилися саме в цьому контексті: вони не змінюють базовий протокол основних блокчейнів, а створюють додаткові рівні для обробки транзакцій поверх них. Одним із перших рішень 2-го рівня стала Lightning Network (Лайтнінг Нетворк), а для Ethereum розробили різні технології — зокрема Optimistic Rollups і ZK-Rollups.

Робочий механізм: Як працюють мережі 1-го і 2-го рівня

Мережі 1-го рівня обробляють всі транзакції напряму в блокчейні за допомогою консенсусу, такого як Доказ виконаної роботи (Proof of Work) або Доказ частки володіння (Proof of Stake). Кожен вузол зобов’язаний перевіряти й зберігати повний реєстр, що гарантує безпеку й децентралізацію, але обмежує швидкість обробки. Наприклад, Bitcoin обробляє в середньому 7 транзакцій на секунду (TPS), Ethereum — близько 15.

Мережі 2-го рівня використовують різні технології для перенесення масової обробки транзакцій поза блокчейном:

1. Канали стану (state channels): Учасники виконують багато транзакцій поза блокчейном і надсилають у головну мережу лише фінальний результат, як у Lightning Network.
2. Згортки (rollups): Групу транзакцій агрегують і стискають перед надсиланням у головний блокчейн, зокрема Optimistic Rollups (передбачають коректність транзакцій і встановлюють періоди оскарження) і ZK-Rollups (застосовують докази з нульовим розголошенням (zero-knowledge proofs) для перевірки коректності транзакцій).
3. Побічні ланцюги (sidechains): Незалежні блокчейни, що працюють паралельно з головною мережею, із двосторонніми механізмами переміщення активів.
4. Plasma: Створює ієрархію дочірніх ланцюгів, кожен із яких періодично надсилає докази транзакцій у головний блокчейн.

Рішення 2-го рівня можуть підвищити швидкість обробки до тисяч і навіть десятків тисяч транзакцій на секунду (TPS), успадковуючи гарантії безпеки від головної мережі.

Ризики та виклики мереж 1-го і 2-го рівня

Ключові виклики для мереж 1-го рівня:

1. Обмеження масштабованості: Перевантаження транзакціями посилюється зі зростанням кількості користувачів.
2. Високе енергоспоживання: Особливо для блокчейнів із Доказом виконаної роботи (PoW).
3. Складність оновлення: Зміни протоколу потребують широкого консенсусу, що уповільнює впровадження інновацій.
4. Вартість транзакцій: Комісії зростають під час перевантаження мережі, що негативно впливає на користувачів.

Ризики мереж 2-го рівня:

1. Складні моделі безпеки: Різні рішення 2-го рівня забезпечують різний рівень гарантій безпеки.
2. Фрагментація ліквідності: Кошти розподіляються між кількома рішеннями 2-го рівня.
3. Складний досвід користувача: Користувачам потрібно розуміти принципи взаємодії між різними протоколами.
4. Ризик централізації: Деякі рішення 2-го рівня працюють із дозволеними валідаторами.
5. Затримки при виведенні: В окремих мережах 2-го рівня (наприклад, Optimistic Rollups) період очікування на виведення становить близько 7 днів.

Хоч мережі 2-го рівня вирішують багато обмежень 1-го рівня, вони також створюють нові складності й ризики, що вимагає глибокого розуміння користувачами переваг і недоліків різних рішень.

Мережі 1-го і 2-го рівня відіграють взаємодоповнюючі ролі в екосистемі блокчейну. 1-й рівень забезпечує фундаментальну безпеку й децентралізацію, 2-й рівень — масштабованість і ефективність. У міру розвитку технологій співпраця між ними стане ще більш інтегрованою, наприклад, поєднання шардингу (sharding) Ethereum із рішеннями 2-го рівня може дозволити досягти десятків чи сотень тисяч транзакцій на секунду. Така багаторівнева архітектура дає змогу блокчейн-технологіям відповідати вимогам корпоративних додатків, зберігаючи ключові принципи децентралізації й створюючи основу для ширшого використання блокчейнів.