Blockchain е революционна технология, която позволява сигурен и прозрачен обмен на данни. Той използва серия от слоеве за съхраняване и обработка на информация, която се нарича Слоеве 0-3. Всеки слой има своя собствена цел и функция, което позволява цялостна система, която може да обработва голямо разнообразие от транзакции.
Блокчейн се дефинира като технология за разпределена книга (DLT), която улеснява сигурния и доверен обмен на цифрови активи между две или повече страни. Това е уникална система, която функционира като отворена, децентрализирана мрежа за съхраняване на данни на множество компютри едновременно.
Layer1
За да се валидират и финализират транзакциите, Слой 1 е базовата блокова верига, върху която могат да бъдат изградени множество други слоеве. Те могат да работят независимо от други блокчейни.
Слоят 1 може да бъде разделен на три сегмента:
- Слой данни - отговорен за съхраняването на всички данни, свързани с транзакции в мрежата. Това включва неща като история на транзакциите, салда, адреси и т.н. Този слой също помага за валидирането на всяка транзакция чрез използване на криптографски алгоритми (хеширане), за да се гарантира точност и сигурност.
- Мрежов слой - отговорен за обработката на комуникациите между потребителите в блокчейн мрежата. Той отговаря за излъчването на транзакции и други съобщения в мрежата, както и за проверката на точността и легитимността на тези съобщения.
- Консенсусен слой - позволява на блокчейна да постигне споразумение относно набор от правила, които всички потребители трябва да следват, когато извършват транзакции. Той гарантира, че всички транзакции са валидни и актуални чрез използване на консенсусни алгоритми като Proof of Work, Proof of Stake или Byzantine Fault Tolerance.
- Слоят на приложението/интелигентния договор е мястото, където се извършва по-голямата част от функционалността в блокчейн мрежа. Този слой съдържа код (или интелигентни договори), който може да се използва за конструиране на приложения, които работят върху екосистемата на блокчейн. Тези приложения са в състояние да изпълняват транзакции и да съхраняват данни по сигурен, разпределен начин. Не всички протоколи на слой 1 имат функционалност за интелигентен договор.
Примери за такива мрежи са Bitcoin, Solana, Ethereum, и Cardano— всички от които имат свой собствен токен. Този токен се използва вместо такси за транзакции и служи като стимул за участниците в мрежата да се присъединят към мрежа.
Въпреки че тези монети имат различни деноминации въз основа на основния проект, тяхната цел остава непроменена: осигуряване на механизъм за икономическа подкрепа за функционалността на блокчейна.
Мрежите от ниво 1 имат проблеми с мащабирането, тъй като блокчейнът се бори да обработи броя транзакции, които мрежата изисква. Това води до драстично увеличаване на таксите за транзакции.
Трилемата на блокчейн, термин, измислен от Виталик Бутерин, често се използва, докато се обсъждат потенциални решения на този проблем; по същество се нуждае от баланс между децентрализация, сигурност и мащабируемост.
Много от тези подходи имат свои собствени компромиси; като финансиране на супервъзли – като по този начин се закупуват суперкомпютри и големи сървъри – с цел увеличаване на мащабируемостта, но създаване на присъща централизирана блокова верига.
Подходи за решаване на трилемата на блокчейн:
Увеличете размера на блока
Увеличаването на размера на блока на мрежа от слой 1 може ефективно да обработва повече транзакции. Въпреки това не е възможно да се поддържа безкрайно голям блок, тъй като по-големите блокове означават по-бавни скорости на транзакции поради повишените изисквания за данни и намалената децентрализация. Това действа като ограничение на скалируемостта чрез увеличаване на размера на блока, ограничавайки повишаването на производителността на потенциалната цена на намалена сигурност.
Промяна на консенсусния механизъм
Въпреки че механизмите за доказателство за работа (POW) все още съществуват, те са по-малко устойчиви и мащабируеми от техните аналози за доказателство за залог (POS). Ето защо Ethereum премина от POW към POS; намерението е да се осигури по-сигурен и надежден консенсусен алгоритъм, който дава по-добри резултати по отношение на скалируемостта.
Sharding
Шардингът е техника за разделяне на база данни, използвана за мащабиране на производителността на разпределени бази данни. Чрез сегментиране и разпространение на регистър на блокчейн между множество възли, шардингът предлага подобрена мащабируемост, която увеличава пропускателната способност на транзакциите, тъй като множество шардове могат да обработват транзакции паралелно. Това води до подобрена производителност и значително намалено време за обработка в сравнение с традиционния сериен подход.
Подобно на яденето на торта, разделена на филийки. По този начин, дори при увеличаване на обема на данните или каквото и да е претоварване на мрежата, шардинг мрежите са много по-ефективни, тъй като всички участващи възли работят заедно синхронно при обработката на транзакции.
Layer2
Протоколите от слой 2 са изградени върху блокчейна от слой 1, за да се справят с неговите проблеми с мащабируемостта, без да натоварват излишно основния слой.
Това се прави чрез създаване на вторична рамка, наричана „извън веригата“, която позволява по-добра комуникационна пропускателна способност и по-бързи транзакционни времена, отколкото Layer 1 може да поддържа.
С помощта на протоколи от ниво 2 скоростите на транзакциите се подобряват и пропускателната способност се увеличава, което означава, че повече транзакции могат да бъдат обработени наведнъж в рамките на определен период от време. Това може да бъде изключително полезно, когато основната мрежа се претовари и се забави, тъй като помага за намаляване на разходите за транзакционни такси и подобряване на цялостната производителност.
Ето няколко начина, по които Layer2s разрешава трилемата за мащабируемост:
Канали
Каналите предоставят решение от слой 2, което позволява на потребителите да влизат в множество транзакции извън веригата, преди това да бъде отчетено на основния слой. Това позволява по-бързи и по-ефективни транзакции. Има два вида канали: платежни канали и държавни канали. Каналите за плащане позволяват само плащания, докато държавните канали позволяват много по-широки дейности като тези, които обикновено се извършват в блокчейна, като работа с интелигентни договори.
Недостатъкът е, че участващите потребители трябва да са известни на мрежата, поради което откритото участие е изключено. Освен това всички потребители ще трябва да заключат своите токени в интелигентен договор с множество подписи, преди да се ангажират с канала.
Плазма
Създадена от Джоузеф Пуун и Виталик Бутерин, рамката на Plasma използва интелигентни договори и числени дървета, за да създаде „дете вериги“, които са копия на оригиналната блокчейн — известна още като „родителска верига“.
Този метод позволява транзакциите да бъдат прехвърляни от основната верига към дъщерната верига, като по този начин подобрява скоростта на транзакциите и намалява таксите за транзакции и работи добре със специфични случаи, като например цифрови портфейли.
Разработчиците на Plasma са го проектирали специално, за да се уверят, че никой потребител не може да извърши транзакция, преди да изтече определен период на изчакване.
Тази система обаче не може да се използва за подпомагане на мащабирането на интелигентни договори с общо предназначение.
едните
Страничните вериги, които са блокови вериги, работещи паралелно с основната блокова верига или слой 1, имат няколко различни характеристики, които ги отличават от класическите блокови вериги. Страничните вериги идват със свои собствени независими блокчейни, често използващи различни консенсусни механизми и имащи различни изисквания за размер на блока от слой 1.
Въпреки факта, че страничните вериги имат свои собствени независими вериги, те все още се свързват към слой 1, като използват споделена виртуална машина. Това означава, че всички договори или транзакции, които могат да се използват в мрежи от слой 1, също са достъпни за използване в странични вериги, създавайки обширна инфраструктура за оперативна съвместимост между двата типа вериги.
сборни пакети
Сборните транзакции постигат мащабиране чрез групиране на множество транзакции в страничната верига в една транзакция на базовия слой и използване на SNARK (кратък неинтерактивен аргумент на знанието) като криптографски доказателства.
Въпреки че има два вида събирания – ZK сборни и оптимистични сборни – разликите са в способността им да се движат между слоевете.
Оптимистичните сборни пакети използват виртуална машина, която позволява по-лесна миграция от Layer1 към Layer2, докато ZK сборните пакети се отказват от тази функция за по-голяма ефективност и скорост.
Layer0
Протоколите от слой 0 играят основна роля за позволяване на движението на активи, усъвършенстване на потребителското изживяване и намаляване на препятствията, свързани с оперативната съвместимост на веригата. Тези протоколи предоставят на блокчейн проекти на ниво 1 ефикасно решение за справяне с големи проблеми, като например трудността при преминаване между екосистемите на ниво 1.
Няма само един дизайн за набор от протоколи на Layer0; различни консенсусни механизми и блокови параметри могат да бъдат приети за целите на диференциацията. Някои Layer0 токени служат като ефективен филтър срещу спам, тъй като потребителите трябва да заложат тези токени, преди да имат достъп до свързани екосистеми.
Cosmos е протокол от ниво 0, известен със своя пакет инструменти с отворен код, състоящ се от Tendermint, Cosmos SDK и IBC. Тези предложения позволяват на разработчиците безпроблемно да конструират свои собствени блокчейн решения в рамките на оперативно съвместима среда; мутуалистичната архитектура позволява на компонентите да взаимодействат свободно един с друг. Тази съвместна визия за виртуален свят се осъществи в Cosmoshood, тъй като беше измислена с любов от своите предани привърженици – позволявайки на блокчейн мрежите да процъфтяват независимо, но същевременно да съществуват колективно, въплъщавайки „Интернет на блокчейн“.
Друг често срещан пример е polkadot.
Layer3
Слой 3 е протоколът, който захранва решения, базирани на блокчейн. Обикновено наричан „приложен слой“, той предоставя инструкции за обработка на протоколи от слой 1. Това позволява на dapps, игри, разпределено съхранение и други приложения, изградени върху блокчейн платформа, да функционират правилно.
Без тези приложения само протоколите от слой 1 биха били доста ограничени като полезност; Слой 3 е от съществено значение за отключване на тяхната сила.
Слой 4?
Layer4 не съществува, обсъжданите слоеве се наричат четирите слоя на блокчейн, но това е така, защото започваме да броим от 0 в света на програмирането.
Заключение
Мащабируемостта на блокчейн мрежите е силно зависима от тяхната архитектура и технологичния стек, който използват. Всеки слой от мрежа служи за важна цел, като позволява по-голяма производителност и оперативна съвместимост с други блокови вериги. Протоколите от слой 1 формират базовия слой или основната блокова верига, докато страничните вериги, сборните пакети и протоколите от слой 0 осигуряват допълнителна поддръжка за мащабиране.
Протоколите от слой 3 предоставят инструкции, които позволяват на потребителите да имат достъп до приложения, изградени върху цялата система. Заедно всички тези елементи допринасят за създаването на мощна надеждна инфраструктура, способна да обработва сигурно широкомащабни транзакции.
Източник: https://www.cryptopolitan.com/what-is-layer0-layer1-layer2-layer3-in-blockchain/