2. Warstwy blockchain – czym jest layer 1?

Każda z warstw technologii blockchain ma swoją własną strukturę, cele oraz zastosowanie. Niemniej jednak, te warstwy interoperacyjne współpracują ze sobą, równocześnie przyczyniając się do skalowania konkretnego łańcucha bloków. W dzisiejszej lekcji przedstawimy tajemnice warstwy 1 w technologii blockchain i przybliżymy pojęcie warstwy pierwszej w ekosystemie blockchain.

Trylemat blockchain

Zanim zagłębimy się w główny temat dzisiejszej lekcji, warto przypomnieć, czym jest trylemat w kontekście technologii blockchain. Omawialiśmy go już przy rozważaniu innych warstw sieci blockchain i kryptowalut. Dla prawidłowego funkcjonowania łańcucha bloków konieczne jest spełnienie trzech istotnych cez:

1. Decentralizacja: Blockchain musi działać bez centralnej władzy. Żadne państwo ani organizacja nie może nad nim dominować, podobnie jak żadna rozproszona sieć komputerowa nie zarządza nim.
2. Bezpieczeństwo: Łańcuch bloków musi być odporny na ataki typu 51%.
3. Skalowalność: Sieć blockchain oraz cała jej infrastruktura muszą być w stanie przetwarzać dziesiątki transakcji na sekundę i obsługiwać rosnące obciążenie.

Jak wiesz z naszych poprzednich lekcji, zgodnie z tym trylematem, w danym momencie sieć bloków może mieć tylko dwie z tych trzech możliwości.

Oczywiście, od chwili pojawienia się tego dylematu, powstało wiele koncepcji mających na celu jego rozwiązanie. Każda proponowana metoda, takie jak SegWit czy zmiany w mechanizmie konsensusu, niesie ze sobą zarówno wady, jak i zalety. Jednakże łączy je wspólny cel – doskonalenie skalowalności danego łańcucha bloków oraz usprawnienie jego działania.

Warstwa 1 – definicja

Warstwa 1 stanowi fundamentalny poziom w całej strukturze blockchain. Wszystkie łańcuchy bloków warstwy 1 autoryzują i realizują transakcje bez konieczności wsparcia innej sieci. To właśnie one naliczają opłaty za przeprowadzone transakcje oraz ponoszą odpowiedzialność za wszystkie transakcje on-chain. Często określa się je jako “źródło prawdy” w kontekście publicznego księgowania.

Przetwarzanie transakcji w sieci sprowadza się do analogii z logowaniem się do własnego portfela kryptowalutowego. Każda transakcja podlega odpowiedniemu mechanizmowi konsensusu, który, jak już wiesz, może być zróżnicowany w zależności od konkretnej sieci i jej celów. Dodatkowo blockchainy warstwy 1 zazwyczaj hostują swoją własną jednostkę kryptowalutową, która pokrywa koszty transakcji lub opłaty za gaz (jak na przykład Ethereum).

Sharding warstwy 1 

Sharding stanowi fascynujący aspekt w warstwie 1 technologii blockchain. Proces sharding warstwy 1 polega na podziale głównej sieci na mniejsze, nazwane shardami. Każdemu shardowi przypisywany jest zestaw transakcji. Dzięki temu ekosystem jest w stanie równocześnie przetwarzać wiele takich transakcji, zamiast skupiać się tylko na jednej. Celem tego rozwiązania jest poprawa efektywności całej sieci blockchain.

Przykład: Załóżmy, że mamy sieć składającą się z 1 000 węzłów i 100 bloków do zweryfikowania. Sieć losowo przydziela pierwsze 100 węzłów do zweryfikowania pierwszego bloku, a kolejne 100 – do drugiego, i tak dalej. Gdy walidatorzy potwierdzą weryfikację bloku, publikują podpis potwierdzający tę operację. W wyniku tego pozostałe węzły zweryfikują pozostałe podpisy, co znacznie skraca czas niezbędny do weryfikacji.

Layer 1 – przykłady 

Poniższa lista sieci zawiera, według nas, najlepsze sieci warstwy 1 blockchain. Zasilają one większość zdecentralizowanych aplikacji lub dApps. 

1. Oczywiście – niezastąpiony Bitcoin! Warstwa 1 Bitcoina to architektura bazowa. Zabezpiecza ona największą na świecie kryptowalutę. Opiera się o konsensus Proof-of-Work, który nowe bloki weryfikuje za pomocą algorytmu. Dodatkowo wykorzystuje do tego wymagającą obliczeniowo zagadkę kryptograficzną. Powszechnie uważa się, że Bitcoin jest najbardziej bezpieczną i zdecentralizowaną platformą. Minus – przetwarzanie transakcji może zająć powyżej 10 minut. 
2. Ethereum. Jest drugą co do wielkości siecią warstwy 1 w Web3. W działaniu swojej sieci wykorzystuje inteligentne kontrakty, które weryfikują transakcje, o ile spełnione są wcześniej ustalone warunki. Początkowo Ethereum opierało się o konsensus Proof-of-Work, jednak ostatnio przeszło na aktualizację Proof-of-Stake. 
3. Algorand. Sieć w działaniu swojej warstwy 1 również wykorzystuje „pomoc” inteligentnych kontraktów. W odróżnieniu jednak od Bitcoina i Ethereum korzysta z konsensusu Proof-of-Stake. To metoda, która wybiera górników lub walidatorów bloków w losowy sposób. Wszystko po to, aby bezpośrednio zdecentralizować proces weryfikacji. 
4. Cardano. To jeden z pierwszych blockchainów warstwy 1. Z powodzeniem wdrożył model Proof-of-Stake. Cardano znane jest nam wszystkim z niskiej opłaty za gaz, wysokiego stopnia decentralizacji i możliwości generowania pasywnego dochodu ze stakingu ADA. Transakcje w protokole są niezwykle szybkie  – Cardano zatwierdza ponad 250 transakcji na sekundę.
5. Elrond. Sieć, która miała być bezpośrednią konkurencją Ethereum i Bitcoin. Ciekawą cechą tego ekosystemu jest adaptacyjny mechanizm shardingu, który poprawia skalowalność sieci poprzez połączenie ze sobą shardingu sieciowego i transakcyjnego.
6. Solana. Obsługuje prędkość transakcji do 65 000 TPS przy 200 węzłach w warunkach sieci testowej (alternatywny blockchain używany do testowania).  Główną cechą Solany jest innowacyjny model konsensusu – Proof-of-History. Podczas gdy zazwyczaj inne blockchainy polegają na innych węzłach, aby zweryfikować transakcje, to Solana wykorzystuje kryptograficzne znaki czasu i ustala kolejność zdarzeń. Jak to możliwe? Każdy węzeł Solany ma zegar, który pozwala osiągać sieci konsensus co do czasu i kolejności zdarzeń. A wszystko bez czekania na potwierdzenie ze strony innych węzłów! Zmniejsza to przeciążenie sieci i zdecydowanie poprawia jej skalowalność. Solana to w całości przemyślana technologia i wewnętrzna struktura. 
7. THORchain. Pomimo popularności DEX-ów w świecie krypto nadal znajdziemy takie, na których nie będzie możliwe handlowanie tokenami na różnych blockchainach. Np. nie będziesz mógł handlować BTC na Ethereum, czy ETH na Solanie. Jednak THORchain jest tego wyjątkiem. Pozwala on na handel jednym aktywem cyfrowym z innym na oddzielnym łańcuchu. Możemy porównać go do Uniswap, ale THORchain ma jedną, ważną zaletę – THORNodes. 

Layer 1 kontra Layer 2 

Layer 1	Layer 2
Skupia się na decentralizacji i bezpieczeństwie.	Koncentruje się na dostarczaniu użyteczności i optymalnej skalowalności blockchaina.
Zawiera historię wszystkich transakcji.	Posiada skompresowaną wersję historii transakcji łańcucha bloków.
Rozwiązania warstwy 1 zazwyczaj składają się z sieci węzłów, górników produkujących bloki, przechowywania danych i mechanizmu konsensusu.	Protokoły warstwy 2 są zoptymalizowane pod kątem zmniejszenie obciążeń sieci dla zwykłych transakcji.
Każdy blockchain wymaga Layer 1.	Protokoły warstwy 2 bardzo często są uważane za nieistotne, ale mile widziane.

Podsumowanie 

Omawiając kolejne warstwy blockchain, widzisz, że cały ekosystem opracował kilka rozwiązań warstwy 1 i 2, aby poradzić sobie z trylematem blockchain.

Słyszy się czasem, że większość rozwiązań skalowania w warstwie 1 może negatywnie wpłynąć na funkcjonowanie samego łańcucha bloków, zakłócając równowagę między decentralizacją a bezpieczeństwem.

Jednakże, czy rzeczywiście jest to prawdą? Wiele rozwiązań w warstwie 1 z powodzeniem rozwiązało problem skalowalności i przyczyniło się do rozwoju zdecentralizowanych finansów.