Слои в контексте технологии блокчейн – это уровни инфраструктуры, позволяющие построить масштабируемую и эффективную архитектуру. Эти слои создаются с целью распределения различных типов операций и функций, что обеспечивает большую гибкость и эффективность при обработке транзакций и выполнении смарт-контрактов, а также ряд других аспектов.

Очевидно, что основная цель слоев в блокчейне – решение проблем, связанных с масштабируемостью, скоростью транзакций и взаимодействием между различными блокчейнами или системами. Это возможно за счет разделения функций на разные уровни, что способствует специализации каждого уровня в определенном аспекте, что повышает общую производительность системы.

Зачем были созданы эти слои

Как мы уже обсуждали, слои в блокчейне были созданы как решение нескольких ключевых проблем, с которыми столкнулись технологии блокчейна первого поколения, такие как Bitcoin и Ethereum.

Можно выделить следующие причины, по которым были разработаны эти слои:

Потребность в масштабируемости

Одной из наиболее существенных проблем блокчейнов первого поколения является их ограниченная способность быстро и эффективно обрабатывать транзакции.

Например, Bitcoin может обрабатывать около 7 транзакций в секунду (TPS), а Ethereum – от 15 до 30 TPS. Этих цифр недостаточно для удовлетворения мирового спроса, особенно по сравнению с традиционными платёжными системами, такими как МИР или Visa, которые могут обрабатывать тысячи транзакций в секунду.

Здесь в игру вступают более высокие уровни, такие как слои уровня 2, которые были созданы для решения этой проблемы, позволяя увеличивать объёмы транзакций без ущерба для безопасности базовой сети (уровня 1).

В конце концов, эти решения обрабатывают транзакции вне цепочки или через сайдчейны, периодически добавляя сводку этих транзакций в основную цепочку, что значительно снижает перегрузку и время ожидания обработки.

Эффективность обработки транзакций

С проблемой масштабируемости связана стоимость обработки транзакций, обычно называемая «газом» в контексте Ethereum.

В периоды высокого спроса стоимость газа может существенно возрасти, что делает транзакции очень дорогими для пользователей.

Верхние уровни позволяют обрабатывать транзакции более эффективно, снижая сопутствующие затраты и делая блокчейн более доступным для пользователей и разработчиков.

Улучшение взаимодействия между блокчейнами

Под взаимодействием понимается способность различных блокчейнов беспрепятственно общаться и взаимодействовать друг с другом.

Блокчейны первого поколения, в основном, функционируют как закрытые системы, что ограничивает их способность использовать сильные стороны других цепочек.

Разработка верхних уровней, способствующих взаимодействию, таких как определенные решения уровня 3, направлена на создание более связанной экосистемы блокчейна, в которой активы и информация могут беспрепятственно передаваться из одной цепочки в другую.

Приспособляемость

Наконец, слои в блокчейне обеспечивают большую адаптивность к широкому спектру приложений.

Разделяя функции на разные уровни, разработчики могут создавать решения, специфичные для различных отраслей и вариантов использования – от децентрализованных финансов (DeFi) и игр до голосования и управления идентификацией – не нагружая базовую цепочку.

Это не только повышает производительность, но и стимулирует инновации и эксперименты в экосистеме блокчейна.

Влияние уровней на безопасность блокчейна

Ещё одним важным моментом внедрения слоев в технологию блокчейна можно считать его существенное влияние на безопасность системы. Влияние этих уровней на безопасность является сложным и многогранным, предлагая как потенциальные улучшения, так и новые проблемы.

Ниже мы рассмотрим, как многоуровневость влияет на безопасность в экосистеме блокчейна:

Улучшения безопасности блокчейна

Специализация и оптимизация

Разделив функции на разные уровни, каждый из них можно специализировать для обработки определенных типов операций или данных, что позволяет добиться большей оптимизации безопасности.

Например, слой, разработанный специально для финансовых транзакций, может реализовывать расширенные протоколы безопасности, подходящие для этого типа операций, в то время как другой слой, ориентированный на смарт-контракты, может оптимизировать безопасность в этом контексте.

Разгрузка магистральной сети

Решения уровня 2 и уровня 3 позволяют обрабатывать транзакции вне основной цепочки, снижая перегрузку и ограничивая возможности для определенных типов атак, таких как распределенные атаки типа «отказ в обслуживании» (DDoS), которые могут быть более эффективны в перегруженных сетях.

Проблемы и риски безопасности

Повышенная сложность

Добавление слоев увеличивает сложность системы блокчейна.

С каждым дополнительным уровнем вводятся новые протоколы и точки взаимодействия, что может увеличить риск необнаруженных уязвимостей безопасности. Управление безопасностью становится более сложным, и могут возникнуть проблемы совместимости между уровнями.

Зависимость от сторонних решений

Многие решения уровня 2 и уровня 3 разрабатываются и поддерживаются сторонними организациями. Это создает зависимость от безопасности и надежности этих внешних субъектов.

Если система безопасности решения уровня 2 окажется под угрозой, средства или данные, управляемые через него, могут быть скомпрометированы, даже если базовый уровень останется защищенным.

Взаимодействие и мосты

Взаимодействие между различными блокчейнами и уровнями может привести к появлению уникальных векторов атак, особенно через мосты блокчейнов, которые облегчают передачу активов между цепочками. Эти мосты являются критическими точками, взлом которых может привести к атакам, затрагивающим несколько систем одновременно.

Риски безопасности в оффчейн-системах

Транзакции и данные, обрабатываемые вне блокчейна (например, в решениях уровня 2), могут не обладать той же безопасностью, которая присуща блокчейну.

Такое разделение может привести к появлению уязвимостей, если меры безопасности, реализованные на этих уровнях, не столь надежны, как в базовой цепочке.

Конкретные примеры

• Биткоин и сеть Lightning: Биткоин – яркий пример уровня 1, тогда как сеть Lightning – это реализация уровня 2, предназначенная для обеспечения практически мгновенных и очень недорогих транзакций.
• Ethereum и решения уровня 2: Ethereum, как уровень 1, стал свидетелем разработки нескольких решений уровня 2 для улучшения своей масштабируемости. Примером уровня 2 в Ethereum являются Optimism и Arbitrum – два примера реализаций, использующих накопления для более эффективной обработки транзакций.
• Polkadot и Cosmos: хотя Polkadot и Cosmos не придерживаются строгой номенклатуры слоев, они являются примерами проектов, которые стремятся решить проблемы взаимодействия (аспект того, чем является слой 3) путём предоставления возможности различным блокчейнам взаимодействовать друг с другом.

Короче говоря, уровни блокчейна имеют решающее значение для преодоления ограничений ранних поколений этой технологии, обеспечивая большую масштабируемость, эффективность и совместимость.

По мере развития технологии блокчейна мы, вероятно, увидим больше решений, разработанных на каждом из этих уровней.