Kas yra Layer-1 Blockchain? Bazinis sluoksnis, maitinantis Bitcoin ir kriptovaliutą

1 sluoksnis arba L1 blokų grandinė yra pagrindinis blokų grandinės ekosistemos tinklas. Jis veikia nepriklausomai – nepasitikėdamas kitomis grandinėmis, kad būtų patvirtintas ar vykdomas – ir tvarko viską nuo operacijų apdorojimo iki sutarimo ir duomenų saugojimo savo knygoje.

Dažnai vadinamas pagrindiniu arba atsiskaitymo sluoksniu, 1 sluoksnio blokų grandinė sudaro pirmąjį aukštą, ant kurio yra pastatyti visi kiti blokų grandinės sluoksniai, įskaitant šonines grandines ir 2 sluoksnius.

Kai 2 sluoksnis padidina esamų tinklų našumą, 1 sluoksnis yra atskiras. Jie nustato savo taisykles, paleidžia savo tikrintojus ir išleidžia savo vietinius žetonus. Bitcoin, Ethereum, Solana, Cardano ir Avalanche atitinka šį aprašymą.

Šiame straipsnyje apžvelgsime pagrindinio Web3 sluoksnio istoriją ir funkcijas.

1 sluoksnio viduje: kaip jis sukurtas

Kiekviena L1 blokų grandinė apima kelis pagrindinius komponentus, dėl kurių ji yra funkcionali ir saugi:

• Tinklo mazgai: Tūkstančiai nepriklausomų kompiuterių palaiko identiškas blokų grandinės kopijas ir perduoda duomenis vienas kitam. Jų paskirstytas pobūdis apsaugo nuo cenzūros ir pavienių nesėkmių taškų.
• Konsensuso sluoksnis: Susitarimo taisyklės. Tai nustato, kaip dalyviai nusprendžia, kurios operacijos yra galiojančios ir kaip blokai pridedami prie grandinės.
• Vykdymo sluoksnis: Programuojamose blokų grandinėse, tokiose kaip „Ethereum“ ar „Solana“, šis sluoksnis vykdo išmaniąsias sutartis: savaime vykdantį kodą, kuris maitina decentralizuotas programas ir automatizuotas operacijas.
• Vietinė kriptovaliuta: Kiekviena L1 turi savo monetą, kuri moka operacijų mokesčius, apdovanoja tikrintojus ir palaiko valdymą grandinėje. BTC apsaugo Bitcoin, ETH maitina Ethereum, o ADA vairuoja Cardano.

Kaip 1 sluoksnis apdoroja operacijas

Skirtinguose tinkluose srautas iš esmės yra toks pat:

• Patvirtinimas: Sandoriai tikrinami, siekiant įsitikinti, kad jie atitinka protokolo taisykles ir turi tinkamus parašus bei likučius.
• Blokų formavimas: Patvirtintos operacijos sujungiamos į kandidatų blokus.
• Sutarimas: Mazgai, naudodami tinklo pasirinktą algoritmą, susitaria, kurį bloką pridėti toliau.
• Galutinis: Patvirtinus blokas tampa nekintantis; likučiai ir sutarčių duomenų atnaujinimas visame tinkle.

Šis ciklas kartojasi nuolat, tūkstančius kartų per dieną, be centrinės priežiūros.

Konsensuso mechanizmai: blokų grandinės širdis

Konsensuso mechanizmas apibrėžia, kaip blokų grandinė pasiekia susitarimą ir formuoja jos greitį, saugumą ir energijos profilį. Nors yra daug skirtingų konsensuso mechanizmų, pagrindiniai yra šie:

• Darbo įrodymas (PoW)– „Bitcoin“ pristatyti PoW kalnakasiai sprendžia kriptografinius galvosūkius skaičiuodami. Tai itin saugu, bet sunaudoja daug energijos ir riboja maždaug septynias operacijas per sekundę (TPS).
• Stato įrodymas (PoS)– Tikrintojai užrakina žetonus kaip užstatą, kad gautų teisę patvirtinti blokus. Jis pakeičia energijos naudojimą ekonominėmis paskatomis.
• Deleguotas statymo įrodymas (DPoS)– Šis modelis, kurį naudoja „Binance Smart Chain“ ir kiti, remiasi mažesniu, pasirinktu tikrintuvų rinkiniu, kad padidintų efektyvumą, o tam tikrą decentralizaciją sumažina greičiu.
• Istorijos įrodymas (PoH)– Unikali „Solana“ sistema užfiksuoja operacijų laiko žymas prieš susitarimą, leidžiančią tūkstančius TPS ir trumpesnius blokavimo laikus.

Pirmaujantis sluoksnis-1 blokų grandinės

Bitcoin (BTC) – Darbo įrodymas: pirmoji ir saugiausia blokų grandinė. Apdoroja apie 7 TPS, naudojant daug energijos suvartojančią kasybą, pabrėžiant decentralizaciją ir greičio nekintamumą.

Ethereum (ETH) – Akcijų įrodymas: didžiausia programuojama blokų grandinė, palaikanti išmaniąsias sutartis, NFT ir DeFi. Po „The Merge“ 2022 m. jis sumažino energijos suvartojimą daugiau nei 99 %, o kartu padėjo pagrindą mastelio keitimui naudojant apibendrinimus ir būsimą skaidymą.

Solana (SOL) – Istorijos įrodymas + PoS: žinoma dėl didelio pralaidumo ir mažų mokesčių, „Solana“ užfiksuoja operacijų laiko žymas prieš susitarimą, kad būtų pasiektas trumpesnis blokavimo laikas.

Cardano (ADA) – „Ouroboros Proof of Stake“: moksliniais tyrimais pagrįsta blokų grandinė, pabrėžianti formalų patikrinimą ir daugiasluoksnę architektūrą, siekiant atskirti atsiskaitymą ir skaičiavimą.

Lavina (AVAX) – Lavinos konsensusas: norint greitai pasiekti sutarimą, naudojama tikimybinė atranka. Siūlomas po sekundės galutinis ir palaiko tinkinamus potinklius konkrečioms programoms skirtoms grandinėms.

Binance Smart Chain (BNB) – Deleguotas statymo įrodymas: valdomas riboto tikrinimo priemonių rinkinio, BSC prekiauja decentralizavimu siekiant našumo, užtikrindamas greitas, nebrangias operacijas, suderinamas su Ethereum įrankiais.

Laiko juosta: pagrindinis sluoksnis-1 etapai

• 2009 m. sausio mėn.: „Bitcoin“ paleidžiama, įrodant decentralizuotą sutarimą per „Proof of Work“ kaip pirmąją visiškai veikiančią blokų grandinę.
• 2015 m. liepos mėn.: „Ethereum“ pradeda veikti, pristatydamas programuojamas, Turingo užbaigtas išmaniąsias sutartis „blockchain“ ekosistemai.
• 2017 m. rugsėjis: „Cardano“ paleidžia „Byron“ pagrindinį tinklą, formalizuodamas „Proof of Stake“ su „Ouroboros“ protokolu ir sukurdamas daugiasluoksnę architektūrą.
• 2020 m. rugsėjo mėn.: „Avalanche“ paleidžia savo pagrindinį tinklą, pristatydama didelės spartos konsensuso mechanizmą ir pritaikomų grandinių potinklio sistemą.
• 2022 m. rugsėjo mėn.: „Ethereum“ užbaigia „The Merge“, pereidama nuo darbo patvirtinimo prie „Proof of Stake“ ir sumažindama energijos suvartojimą daugiau nei 99%.
• 2023 m. spalio mėn.: „Celestia“ pristatoma kaip pirmoji modulinė blokų grandinė, orientuota į duomenų prieinamumą ir konsensuso atskyrimą.
• 2025 m. rugpjūčio mėn.: „Circle“ pristato „Arc“, į stabilias monetas orientuotą 1-ąjį sluoksnį, su viešu bandomuoju tinklu spalio mėnesį ir planuojamą 2026 m.

Kiekviena „blockchain“ siekia įveikti tą patį pagrindinį iššūkį: „blockchain“ trilemą.

Blockchain trilema

„Ethereum“ vienas iš įkūrėjų Vitalikas Buterinas 2017 m. sukūrė terminą „blockchain trilemma“, kad apibūdintų iššūkį, kad blokų grandinės negali vienu metu maksimaliai padidinti decentralizavimo, mastelio keitimo ir saugumo, todėl reikia kompromisų tarp trijų.

• Saugumas – Apsauga nuo manipuliavimo ar puolimo.
• Mastelio keitimas – Gebėjimas efektyviai valdyti didelius kiekius.
• Decentralizacija – Valdymo paskirstymas daugelyje nepriklausomų mazgų.

Skalavimo sluoksnis-1s

Kūrėjai nuolat ieško būdų, kaip padidinti „blockchain“ pralaidumą nepažeidžiant decentralizavimo – tiesioginio atsako į „blockchain“ trilemą.

• Dalijimasis: Ši technika padalija tinklą į mažesnes dalis arba šukes, kurios lygiagrečiai apdoroja duomenis, kad palengvintų mazgo darbo krūvį ir padidintų pajėgumą. Iš pradžių „Ethereum“ planavo 64 fragmentus, tačiau iki 2025 m. pabaigos dėmesys sutelktas į „proto-danksharding“ ir „danksharding“ – naujinimai buvo skirti duomenų prieinamumui 2 sluoksnio apibendrinimams, o ne visiškam vykdymui grandinėje. Proto-danksharding (EIP-4844) įveda duomenų blokus, kad pagerintų saugojimo efektyvumą, o visiškas danksharding tebėra kuriamas.
• Konsensuso optimizavimas: Perėjimas nuo daug energijos reikalaujančio darbo įrodymo prie įnašo patvirtinimo, kaip Ethereum 2022 m. sujungimas, drastiškai pagerina efektyvumą. Kai kurie naujesni tinklai maišo arba pritaiko konsensuso modelius, kad subalansuotų greitį, kainą ir saugumą.
• Blokavimo parametrai: Didesni blokai ir trumpesni intervalai gali padidinti pralaidumą, tačiau rizikuoja centralizuoti. Didesni blokai reikalauja daugiau pralaidumo ir vietos; greitesni blokai kelia sinchronizavimo problemų ir našlaičių blokų skaičių.
• Protokolo atnaujinimai: Bitcoin 2017 Segregated Witness (SegWit) yra klasikinis tiesioginio 1 lygio mastelio keitimo pavyzdys. Atskirdama parašo („liudytojo“) duomenis nuo operacijų duomenų, „SegWit“ atlaisvino bloko vietos ir leido atlikti daugiau operacijų viename bloke nedidinant jo dydžio.

Realaus pasaulio programos

1 sluoksnio blokų grandinės palaikė DeFi, teikdamos skolinimą, mainus ir stabilias monetas per išmaniąsias sutartis. „Ethereum“ ir „Solana“ įgalino NFT ir žaidimus, suteikdami skaitmeninę nuosavybę grandinėje. Jie taip pat pagerino tiekimo grandinės skaidrumą, apsaugojo skaitmeninę tapatybę ir leido panaudoti realaus pasaulio turtą, pvz., nuosavybę ir meną.

Kodėl jie vis dar svarbūs

2 sluoksniai ir šoninės grandinės padeda padidinti greitį, tačiau 1 sluoksnis išlieka tiesos šaltiniu. Jie suteikia galutinį atsiskaitymą, nekintamą istoriją ir bendrą pasitikėjimą viskuo, kas pastatyta virš jų.

Blockchain technologija gerokai pažengė į priekį, nei buvo 2009 m., ir darbas nesulėtėjo. Lapkričio mėnesį Ethereum fondas paskelbė apie kitą svarbų žingsnį: Ethereum sąveikos sluoksnį, kuris leistų bet kuriam Ethereum L2 akimirksniu susisiekti su bet kuriuo kitu L2.

Tobulėjant „blockchain“ technologijai – nuo ​​daug energijos reikalaujančios kasybos iki modulinių, kvantiškai atsparių architektūrų – 1 sluoksnio blokų grandinės ir toliau apibrėžia decentralizuoto interneto infrastruktūrą.