Понимание блокчейнов уровня 1: основа современной криптовалюты

Когда в 2009 году был запущен Bitcoin, он представил революционную концепцию: децентрализованную систему, в которой транзакции могут быть проверены без центрального органа. Но то, что сделало это возможным, заключалось не только в идее децентрализации — это была базовая инфраструктура блокчейна уровня 1, которая реализовала это видение. Сегодня блокчейны уровня 1 остаются краеугольным камнем криптовалютной экосистемы, служа надежной основой, на которой функционируют цифровые активы на сумму миллиарды долларов.

Что именно такое блокчейн уровня 1?

По сути, блокчейн уровня 1 — это основной протокол, который управляет операциями криптовалюты с нуля. Это децентрализованные программные системы, выступающие как в роли установщиков правил, так и их исполнителей, устанавливающие стандарты, которым должны следовать все участники сети. Узлы — или компьютеры — работающие в сети уровня 1, должны соблюдать его спецификации для безопасной обработки транзакций и поддержания целостности реестра.

Представьте блокчейн уровня 1 как свод правил криптовалюты. Каждая деталь о том, как работает система — от проверки транзакций до структуры комиссий и эмиссии токенов — заложена в его коде. Именно поэтому разработчики часто используют термины «мейннет» и уровень 1 как синонимы: мейннет представляет собой полноценную, независимую систему блокчейна со всеми встроенными механизмами.

Как разные криптовалюты реализуют технологию уровня 1

Bitcoin стал пионером модели уровня 1, использовав механизм консенсуса proof-of-work (PoW). В этой системе узлы соревнуются каждые десять минут в решении сложных математических задач, а победитель получает право добавлять новые транзакции в блокчейн и получать в награду вновь созданные BTC. Этот энергоемкий подход ставит безопасность и децентрализацию превыше всего.

Ethereum изначально шло по похожему пути, но после обновления 2022 года, известного как Merge, перешло на proof-of-stake (PoS). В рамках PoS валидаторы блокируют свою криптовалюту в сети, чтобы иметь шанс предложить блоки, что делает систему значительно более энергоэффективной по сравнению с PoW. Другие блокчейны уровня 1, такие как Solana, Cardano и Litecoin, разработали свои собственные подходы: Solana оптимизирована для скорости транзакций (исторически достигая до 50 000 транзакций в секунду), а Cardano делает акцент на научных исследованиях и академической строгости.

Механизмы безопасности и экономические стимулы в системах уровня 1

Блокчейны уровня 1 используют множество уровней защиты для предотвращения мошенничества и поддержания доверия. Помимо своих основных алгоритмов консенсуса, многие сети реализуют дополнительные меры безопасности. Например, Ethereum и другие системы на базе PoS используют «slashing» — механизм, который автоматически наказывает валидаторов за неправильное поведение или невыполнение обязанностей, удаляя часть их заложенной криптовалюты. Bitcoin, в свою очередь, требует шести подтверждений транзакции, прежде чем считать перевод окончательным и необратимым.

Экономическая структура блокчейна уровня 1 также регулирует предложение и распределение токенов. В случае Bitcoin каждые четыре года происходит автоматическое уменьшение количества создаваемых BTC — так называемое «халвинг», что создает предсказуемую модель дефицита. Ethereum применил иной подход: после обновления EIP-1559 в 2021 году часть каждой транзакционной комиссии сжигается, динамически балансируя предложение токенов в зависимости от активности сети. Эти механизмы полностью автоматизированы и управляются самим протоколом уровня 1 без внешнего вмешательства.

Основные игроки уровня 1: Bitcoin, Ethereum и другие

Bitcoin остается эталоном блокчейнов уровня 1, сохраняя за собой статус крупнейшей криптовалюты по рыночной капитализации, несмотря на относительно базовый набор функций. Его PoW обеспечивает абсолютную безопасность и децентрализацию, даже ценой скорости транзакций.

Ethereum, напротив, открыл путь к созданию децентрализованных приложений (dApps), построенных на его протоколе уровня 1. Это позволило сторонним разработчикам создавать целую экосистему сервисов — от протоколов децентрализованных финансов (DeFi) до маркетплейсов NFT — все на базе безопасности и пользовательской базы Ethereum.

Solana стала «конкурентом Ethereum», предлагая схожие возможности, но с явными преимуществами: более быстрым подтверждением транзакций и значительно меньшими комиссиями. Cardano, основанный бывшим разработчиком Ethereum Чарльзом Хоскинсоном, выбрал более методичный подход, делая упор на научные исследования и постепенные обновления. Litecoin, хоть и менее обсуждаемый в последние годы, занял нишу более быстрого и дешевого варианта для P2P-платежей по сравнению с Bitcoin.

Трилемма масштабируемости: почему блокчейны уровня 1 сталкиваются с проблемами роста

Несмотря на свою важность, блокчейны уровня 1 сталкиваются с внутренним противоречием, которое основатель Ethereum Виталик Бутерин назвал «трилеммой блокчейна». Эта теория предполагает, что протоколы уровня 1 должны идти на компромиссы между тремя конкурирующими приоритетами: децентрализацией, безопасностью и масштабируемостью. Максимизация всех трех одновременно кажется невозможной с текущими технологиями.

Блокчейн уровня 1 должен быть преднамеренно жестким в своем коде, чтобы каждый узел следовал одинаковым правилам. Эта жесткость обеспечивает предсказуемость и безопасность, но ограничивает гибкость и инновации. Bitcoin и Ethereum, несмотря на доминирование, обрабатывают транзакции относительно медленно по сравнению с централизованными системами — это фундаментальный ограничитель, заложенный в их дизайн.

Чтобы решить проблему масштабируемости без ущерба для основных принципов уровня 1, разработчики исследуют такие решения, как «шардинг» — разделение блокчейна на меньшие, более управляемые сегменты данных. Уменьшая объем данных, которые должен обрабатывать каждый узел, шардинг теоретически может увеличить пропускную способность сети без потери безопасности.

Взаимодействие: проблема коммуникации между блокчейнами уровня 1

Еще одним значительным ограничением является так называемая «проблема интероперабельности». Каждый блокчейн уровня 1 — это самостоятельная система с уникальными техническими стандартами и протоколами кодирования. Перевод активов между разными блокчейнами — например, перемещение монет с Bitcoin на Ethereum или наоборот — остается технически сложным и рискованным.

Некоторые проекты поставили себе целью решить проблему интероперабельности. Cosmos и Polkadot специально созданы для облегчения межблокчейнной коммуникации (IBC), позволяя различным сетям взаимодействовать более гладко. Эти решения представляют собой новую инфраструктуру, предназначенную для объединения изолированных миров отдельных протоколов уровня 1.

Взлет Layer 2: создание поверх протоколов уровня 1

По мере того, как блокчейны уровня 1 доказали свою полезность, но выявили ограничения по масштабируемости, разработчики создали новую категорию решений — протоколы уровня 2 (L2). Это вторичные системы, работающие поверх существующих блокчейнов уровня 1, наследующие их безопасность, но предлагающие повышенную функциональность или производительность.

Ethereum стал основным получателем этой тенденции. Такие протоколы, как Arbitrum, Optimism и Polygon, работают «наверху» Ethereum уровня 1, позволяя пользователям выполнять транзакции значительно быстрее и дешевле. Когда вы используете эти решения уровня 2 на базе Ethereum, вы временно переводите свои активы в сеть L2, пользуетесь ее сервисами, а затем возвращаетесь к основному Ethereum, когда завершаете работу.

Эта многоуровневая архитектура привела к появлению нового термина: монеты и токены. Монеты, такие как Bitcoin и Ethereum, являются неотъемлемой частью своих протоколов уровня 1 — это нативные активы системы. Токены, напротив, существуют как вторичные активы поверх блокчейнов уровня 1. MATIC от Polygon, ARB от Arbitrum и OP от Optimism — все это токены уровня 2, выполняющие функции управления и стимулирования внутри своих экосистем.

Почему блокчейны уровня 1 остаются важными

Несмотря на появление решений уровня 2, блокчейны уровня 1 не устарели — они стали еще более необходимы. Каждая сеть уровня 2 в конечном итоге зависит от своего базового блокчейна уровня 1 для гарантий безопасности и окончательности расчетов. По мере развития криптоэкосистемы важность инфраструктуры уровня 1 как основы всей деятельности блокчейнов только возрастает.

Разнообразие блокчейнов уровня 1 — от строгой модели безопасности Bitcoin, до гибкой платформы Ethereum, скоростной Solana, исследовательского подхода Cardano и более дешевых решений вроде Litecoin — отражает продолжающиеся эксперименты по оптимизации децентрализованных систем. Каждая из них делает разные компромиссы и служит разным целям в широкой криптовалютной среде. Понимание блокчейнов уровня 1 — это фундамент для понимания того, как функционирует и развивается вся криптоэкосистема.