рівень 1

Layer 1 — фундаментальний інфраструктурний рівень у технологіях блокчейну, який формує основу всієї екосистеми та відповідає за обробку, валідацію транзакцій, виконання консенсусних механізмів і забезпечення безпеки мережі. Як головний ланцюг або базовий рівень блокчейну, Layer 1-протоколи — Bitcoin, Ethereum, Solana — виконують всі операції безпосередньо у власних мережах, гарантуючи незмінність і захист даних через мережі вузлів та консенсусні алгоритми. Саме продуктивність, безпека і рівень децентралізації Layer 1 визначають ключові характеристики та обмеження екосистеми, що на ньому побудована.

Передумови: Витоки Layer 1

Ідея Layer 1 блокчейнів виникла зі створенням мережі Bitcoin. Коли Сатоші Накамото презентував білу книгу Bitcoin у 2008 році, він заклав перший повноцінний базовий протокол блокчейну, який дозволив прямий обмін цінностями без центрального регулятора.

З розвитком блокчейн-технологій з’явилися різноманітні Layer 1-рішення, що по-своєму вирішують Blockchain Trilemma — баланс між безпекою, децентралізацією та масштабованістю:

1. Bitcoin: Зосереджений на збереженні цінності й передачі, надає пріоритет безпеці та децентралізації.
2. Ethereum: Запровадив смарт-контракти, створивши блокчейни з програмованою логікою.
3. Solana: Використовує Proof of History разом із Proof of Stake для високої пропускної здатності.
4. Polkadot: Реалізував мульти-ланцюгову архітектуру з інтероперабельністю.
5. Cardano: Розроблений на основі наукових досліджень та рецензованих методологій.

Кожне Layer 1-рішення — це інноваційна спроба відповісти на різноманітні запити та виклики еволюції блокчейн-технологій.

Механізм роботи: Як функціонує Layer 1

Основні механізми Layer 1-блокчейнів складаються з кількох ключових компонентів:

1. Механізми консенсусу: Алгоритми, що забезпечують узгодженість учасників мережі щодо валідності транзакцій:

   • Proof of Work (PoW): Валідує транзакції та створює нові блоки через розв’язання складних математичних задач
   • Proof of Stake (PoS): Валідатори отримують право створювати блоки залежно від кількості токенів
   • Delegated Proof of Stake (DPoS): Власники токенів обирають представників для валідації транзакцій
   • Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT): Вузли узгоджують рішення шляхом голосування

2. Структура даних: Більшість Layer 1 побудовані на блокчейн-архітектурі, де транзакції об’єднуються в блоки, що зв’язані між собою; окремі новаторські проекти застосовують направлені ациклічні графи (DAG).

3. Мережевий протокол: Визначає взаємодію вузлів, поширення транзакцій і трансляцію нових блоків.

4. Віртуальні машини та середовища виконання: Layer 1 з підтримкою смарт-контрактів потребують віртуальних машин для виконання коду, наприклад Ethereum EVM чи віртуальна машина Sealevel Solana.

5. Управління станом: Відстеження балансів, стану контрактів та іншої критично важливої інформації мережі.

6. Криптографічні примітиви: Гарантують базову безпеку через шифрування з відкритим ключем і хеш-функції.

Усі ці елементи взаємодіють, забезпечуючи незалежну й безпечну обробку, валідацію та зберігання транзакцій на Layer 1.

Ризики й виклики Layer 1

Layer 1-блокчейни стикаються з низкою викликів і ризиків:

1. Технічні виклики:

   • Проблеми масштабованості: Більшість Layer 1 не здатні одночасно забезпечити високу пропускну здатність, низькі затримки та децентралізацію
   • Вразливості безпеки: Недоліки ядра протоколу можуть поставити під загрозу всю мережу
   • Слабкі сторони консенсусу: Надмірне енергоспоживання в PoW або «nothing-at-stake» атаки в PoS

2. Управлінські виклики:

   • Ризик хардфорку: Розбіжності в спільноті можуть призвести до розділення ланцюга
   • Баланс між децентралізацією та ефективністю: Збільшення кількості учасників уповільнює ухвалення рішень
   • Структура стимулів: Важливо забезпечити мотивацію валідаторів і операторів вузлів для довгострокової підтримки мережі

3. Виклики прийняття та конкуренції:

   • Проблеми мережевого ефекту: Нові Layer 1 мають залучити достатню кількість користувачів і розробників
   • Обмежена сумісність: Недостатня інтероперабельність між різними Layer 1
   • Невизначеність регуляторного середовища: Підходи різних юрисдикцій можуть вплинути на розвиток Layer 1

4. Економічні ризики:

   • Волатильність токенів впливає на безпеку мережі (особливо у PoS-системах)
   • Централізація майнерів/валідаторів загрожує децентралізації

Ці виклики стимулюють розвиток Layer 2-рішень для масштабування та технологій міжланцюгових містків, які прагнуть усунути обмеження Layer 1 при збереженні його безпеки.

У процесі розвитку блокчейн-технологій Layer 1-протоколи постійно вдосконалюються через оновлення і нові архітектурні рішення, щоб долати ці виклики й зберігати ключову роль фундаменту блокчейн-екосистеми. Нові Layer 1-проекти також експериментують з абсолютно новими архітектурами й механізмами консенсусу, шукаючи оптимальний баланс у межах трилеми.