34. Warstwy blockchain – czym jest layer 1?

Każda z warstw blockchain ma inną konstrukcję, cele i użyteczność. Mimo wszystko, te interoperacyjne sieci współpracują ze sobą, jednocześnie skalując dany łańcuch bloków. Na dzisiejszej lekcji przedstawimy Wam sekrety warstwy 1 technologii blockchain i odpowiemy, czym jest warstwa pierwsza Blockchaina – layer 1.

Trylemat blockchain

Zanim przejdziemy do głównego tematu lekcji, warto przypomnieć sobie, czym jest trylemat blockchain. Wspominaliśmy już o nim, omawiając pozostałe warstwy sieci blockchain i kryptowalut. Aby łańcuch bloków działał poprawnie, musi mieć trzy właściwości:

1. Decentralizacja. Blockchain ma działać bez scentralizowanych podmiotów. Żaden rząd czy organizacja nie może mieć nad nim władzy. Tak samo, jak żadna rozproszona sieć komputerowa nim nie zarządza. 
2. Bezpieczeństwo. Łańcuch bloków musi oprzeć się atakowi 51%. 
3. Skalowalność. Sieć blockchain i cała jego technologia musi przetwarzać kilkadziesiąt transakcji na sekundę i przetrwać 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 momentu pojawienia się tego dylematu, pojawiło się jednocześnie wiele pomysłów, aby rozwiązać ten problem. Każda zaproponowana metoda (SegWit, zmiany mechanizmu konsensusu etc.) mają swoje wady i zalety. Przyświeca im jednak wspólny cel – poprawić skalowalność danego blockchaina i usprawnić działanie łańcucha.

Warstwa 1 – definicja

Warstwa 1 to poziom podstawowy całej architektury blockchain. Wszystkie łańcuchy bloków warstwy 1 zatwierdzają i realizują transakcje bez jakiegokolwiek wsparcia innej sieci. Zwracają opłaty za wykonane transakcje i są odpowiedzialne za wszystkie transakcje on-chain. Często są określane jako „źródło prawdy” księgi publicznej. 

Przetwarzanie transakcji w sieci to nic innego jak logowanie się do swojego portfela kryptowalut. Cała transakcja przechodzi przez odpowiedni model konsensusu, który jak już wiesz, będzie inny dla każdej sieci i jej celu. Dodatkowo blockchainy warstwy 1 zazwyczaj hostują swój własny token, który pokrywa koszty transakcji lub opłaty za gaz (Ethereum). 

Sharding warstwy 1 

To bardzo ciekawe zjawisko w warstwie 1. Sharding warstwy 1 dzieli sieć główną na podzbiory, nazywane shardami.  Każdemu shardowi przypisuje się zestaw transakcji. W ten sposób ekosystem może przetworzyć wiele takich transakcji jednocześnie, zamiast tylko jednej. Ma to na celu usprawnienie działania całej sieci blockchain.

Przykład: zakładamy, że masz sieć obejmującą 1 000 węzłów i 100 bloków do weryfikacji. Sieć losowo przydzieli pierwsze 100 węzłów do weryfikacji pierwszego bloku, a kolejne 100 – do drugiego. Trzecie 100 do trzeciego i tak dalej. Kiedy walidatorzy zweryfikują blok, opublikują podpis, poświadczający tę weryfikację. W efekcie pozostałe węzły walidują pozostałe podpisy, co zajmuje znacznie mniej czasu niż pozostałe podpisy. 

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. Więcej na temat tego niesamowitego protokołu przeczytasz tutaj.
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.

Możemy usłyszeć opinię, że większość rozwiązać skalowania warstwy 1 na blockchainie ma negatywny wpływ na łańcuch bloków, zaburzając równowagę pomiędzy decentralizacją a bezpieczeństwem.

Jednak – czy tak jest naprawdę? Wiele rozwiązań warstwy 1 skutecznie rozwiązało problem skalowalności i pomogły zdecentralizowanym finansom.