Что такое Layer 0, Layer 1, Layer 2, Layer 3 в блокчейне?

Question

Блокчейн — по-настоящему революционная технология. Она даёт возможность обмениваться данными безопасно и прозрачно. В ней есть несколько слоёв — от Layer 0 до Layer 3. У каждого своя роль.

Если говорить простыми словами, блокчейн — это технология распределённого реестра. Она позволяет обмениваться цифровыми активами надёжно. Работает как открытая сеть. Данные хранятся на многих компьютерах одновременно. Довольно необычно.

Layer 1

Layer 1 — это фундамент. Базовый блокчейн. На нём строится всё остальное. Он может работать сам по себе.

В Layer 1 можно выделить несколько частей:

Уровень данных — хранит информацию о транзакциях. История, балансы, адреса — всё тут. Проверяет каждую операцию с помощью хеширования.
Сетевой уровень — отвечает за общение в сети. Передаёт сообщения. Проверяет их.
Уровень консенсуса — устанавливает правила. Все должны их соблюдать. Использует разные алгоритмы: Proof of Work, Proof of Stake и другие.
Уровень приложений — здесь вся магия. Смарт-контракты. Код для приложений. Не все Layer 1 их поддерживают.

Bitcoin, Solana, Ethereum, Cardano — примеры Layer 1. У каждого свой токен. Токены нужны для комиссий и мотивации участников.

Проблема Layer 1 — масштабируемость. Сложно обработать много транзакций сразу. Комиссии растут.

Виталик Бутерин придумал термин "трилемма блокчейна". Кажется, найти баланс между децентрализацией, безопасностью и масштабируемостью непросто. Всегда приходится чем-то жертвовать.

Решения проблемы:

Увеличение размера блока. Работает, но не бесконечно. Большие блоки — медленные транзакции. И меньше децентрализации.

Изменение механизма консенсуса. POW устаревает. POS надёжнее. Ethereum уже перешёл на POS. Неплохая идея.

Шардинг. Разделение базы данных на части. Как торт на кусочки. Шарды обрабатывают транзакции параллельно. Быстрее. Эффективнее.

Layer 2

Layer 2 строится над Layer 1. Зачем? Для решения проблемы масштабируемости. Создаётся "вне цепи".

С Layer 2 транзакции быстрее. Пропускная способность выше. Когда основная сеть перегружена — это спасение. Комиссии ниже.

Как Layer 2 решает проблемы:

Каналы. Позволяют делать много транзакций вне цепи. Бывают платежные и каналы состояний. Минус — нужно знать участников заранее.

Plasma. Создана Джозефом Пуном и Виталиком. Использует "дочерние цепи". Транзакции идут не по основной цепи. Хорошо для кошельков. Не подходит для всех смарт-контрактов.

Сайдчейны. Параллельные блокчейны. У них свои механизмы консенсуса. Но они связаны с Layer 1 через общую виртуальную машину.

Роллапы. Группируют транзакции. ZK-роллапы быстрее. Optimistic-роллапы проще интегрируются с Layer 1.

Layer 0

Layer 0 — это особенные протоколы. Они помогают перемещать активы между разными блокчейнами. Улучшают пользовательский опыт.

Их дизайн разный. Некоторые токены Layer 0 защищают от спама.

Cosmos — яркий пример. У него есть Tendermint, Cosmos SDK и IBC. Разработчики могут создавать свои блокчейны в единой среде. Фанаты называют это "Cosmoshood". "Интернет блокчейнов", если хотите.

Polkadot — ещё один пример.

Layer 3

Layer 3 — "уровень приложений". Даёт инструкции для работы с Layer 1. Позволяет запускать децентрализованные приложения, игры, хранилища.

Без Layer 3 блокчейны были бы не так полезны. Не так впечатляет.

Layer 4?

В программировании счёт начинается с 0. Поэтому четыре уровня — это от 0 до 3. Layer 4 просто нет.

Заключение

Архитектура блокчейна влияет на его масштабируемость. Каждый уровень важен. Layer 1 — основа. Сайдчейны, роллапы и Layer 0 помогают масштабироваться. Layer 3 даёт инструкции для приложений.

Интересно, как эта структура будет развиваться дальше.