Ключове питання масштабованості блокчейну: оновлення рівня 1 чи рішення рівня 2?

Чому мережі блокчейн стикаються з проблемами масштабованості?

Технологія блокчейн забезпечує безпеку, прозорість і децентралізацію, але стикається з парадоксальною проблемою: її успіх створює проблеми для неї самої. Зі зростанням популярності мережі швидкість транзакцій знижується, а комісії зростають. Основні мережі рівня 1, такі як Bitcoin і Ethereum, можуть обробляти лише 15-30 транзакцій за секунду, тоді як централізовані системи, наприклад Visa, здатні обробляти до 24 000 операцій за секунду.

“Трикутник блокчейну” Віталіка Бутеріна пояснює цю ситуацію: одночасно повністю забезпечити децентралізацію, безпеку та масштабованість неможливо. Криптопроєкти змушені балансувати між цими трьома аспектами. Тут з’являються два різні підходи: посилення мережі або побудова нових систем на верхньому рівні.

У чому різниця між реальністю і теорією? Порівняння рівня 1 і рівня 2

Рівень 1 (Основна мережа): Bitcoin, Ethereum та подібні мережі підтверджують і виконують всі транзакції відповідно до своїх протоколів. Безпека висока, але швидкість обмежена. Для покращення мережі потрібно змінювати протокольні правила — це вимагає голосування та консенсусу учасників мережі. Перехід Ethereum 2.0 на механізм Proof of Stake — приклад такої реформи.

Рівень 2 (Верхній рівень): Lightning Network, технології Rollup і бокові ланцюги (sidechains) працюють поверх мережі рівня 1. Вони виконують більшість транзакцій на цьому рівні, зберігаючи безпеку, прив’язаною до основної мережі. Швидкість зростає багаторазово, комісії зменшуються, але деякі сценарії використання можуть бути обмеженими.

###Що таке бокові ланцюги (sidechains)? Чим вони відрізняються від рівня 2?

Бокові ланцюги — це незалежні блокчейни, що прив’язані до основного блокчейну. Вони мають свої механізми консенсусу і правила. Прикладом є зв’язок між Ethereum і Polygon: Polygon має власний протокол і не базується на повній безпеці Ethereum. Перевага — більша гнучкість, недолік — трохи менша безпека.

Різниця між sidechain і Layer 2: рішення рівня 2 підтверджують транзакції в рівні 1 і повністю беруть на себе безпеку основної мережі. Sidechains частково незалежні — швидші і дешевші, але відповідальність за безпеку лежить на їхній стороні.

Станом на червень 2023 року загальна заблокована в мережі Polygon в сфері децентралізованих фінансів становить близько 1,3 мільярда доларів. Це показує, що бокові ланцюги справді працюють у масштабі.

Рішення рівня 1: як мережа посилює себе?

Шардинг (Sharding): розділення даних блокчейну на менші частини, що обробляються паралельно. Зілоюка працює з цією технологією. Результат: швидкість транзакцій може зростати у багато разів.

Зміна механізму консенсусу: перехід Ethereum з Proof of Work на Proof of Stake — приклад. Proof of Stake використовує менше енергії і прискорює процес. Cardano (Ouroboros PoS) і Algorand (safe PoS) слідували схожим шляхам.

SegWit (Segregated Witness): оновлення Bitcoin 2017 року, яке розділило цифрові підписи і дані транзакцій, фактично збільшивши розмір блоку. Результат: більше транзакцій у тому ж блоці.

###Чи хороші рішення рівня 1?

Плюси:

• Постійне рішення: мережа посилює свою архітектуру
• Зберігається децентралізація: немає посередників
• Менші транзакційні комісії, оскільки пропускна здатність мережі справді зростає

Мінуси:

• Майнери/валідатори можуть втратити дохід (Перехід PoW → PoS викликав цю проблему)
• Вимоги до зберігання вузлами зростають, з’являється ризик централізації
• Зміни відбуваються повільно через необхідність узгодження

Рішення рівня 2: швидко, але складно

Rollup: збирає транзакції поза мережею, стискає їх і надсилає як доказ у основний ланцюг. Приклади — Arbitrum і Optimism. Вони зберігають безпеку Ethereum, але швидкість зростає у 100 разів, а комісії зменшуються значно.

Канали стану: дві сторони можуть виконувати необмежену кількість транзакцій, а початкова і кінцева фіксується у рівні 1. Lightning Network — приклад для Bitcoin, де мікроплатежі проходять майже миттєво.

Бокові ланцюги: згадувані вище Polygon і подібні проєкти. Вони більш гнучкі, але відповідальність за безпеку — на їхній стороні.

###Чи хороші рішення рівня 2?

Плюси:

• Вражаюче зростання швидкості (100x-1000x швидше)
• Значне зниження комісій
• Не потрібно змінювати рівень 1, можна швидко впроваджувати
• Різноманіття технологій (кожен провал rollup, стан каналів, sidechain — досліджується)

Мінуси:

• Ризик фрагментації: кожен рівень 2 має свою мережу, переміщення активів ускладнене
• Ліквідність розподілена: коли гроші заблоковані у різних рівнях 2, об’єднаний ринок не формується
• Важко залучати користувачів: потрібно знати, який рівень 2 обрати

Яким буде майбутнє Ethereum 2.0?

Ethereum 2.0 має на меті досягти обробки до 100 000 транзакцій за секунду, що набагато більше нинішніх 30. Вона інтегрує технологію шардингу у основний ланцюг.

Але важливо: Ethereum 2.0 не зробить рішення рівня 2 беззмістовними. Навпаки, рішення рівня 2 залишаться необхідними для складних децентралізованих фінансових застосунків. Межа між sidechain і рівнем 2 може розмитися — з’являться гібридні системи.

Хто використовує які рішення?

Ігровий сектор: Polygon з 2021 року підтримує розробників ігор. Чому? Тому що торгівля NFT і внутрішньоігрові транзакції на рівні 1 дорогі, а у Polygon — доступні.

Мікроплатежі: застосунок Strike і THNDR Games пропонують мобільні платежі і ігровий досвід на Lightning Network. Можна витратити кілька центів за транзакцію майже миттєво.

Децентралізовані фінанси: проєкти, такі як Compound і Aave, працюють на Polygon. Ліквідність тут стає більш ефективною.

Stablecoin: DAI (1 долар) працює на Ethereum, але швидше перекази можливі на рівні 2.

Майбутнє: гібрид чи один єдиний підхід?

Майбутнє масштабування блокчейну, ймовірно, включатиме і оновлення рівня 1, і рішення рівня 2. Ethereum 2.0 посилить рівень 1, тоді як Arbitrum, Optimism і Polygon залишаться на рівні 2.

Довгострокове завдання — підвищити сумісність між рішеннями рівня 2 (composability). Дискусія між sidechain і Layer 2 доводить, що кожен варіант має свої сильні сторони. Можливо, у майбутньому з’являться гібридні протоколи, що поєднують найкраще з обох світів.

Ще немає єдиного рішення для повного подолання проблеми масштабованості блокчейну. Але технології шардингу, Proof of Stake, Rollup і бокові ланцюги у поєднанні відкривають шлях до справді корисних криптовалют.

Загалом, рішення рівня 1 і рівня 2 розвиваються не у конкуренції, а у співпраці. Обидва необхідні для того, щоб зробити блокчейн-технології практичними і доступними. Саме тому проєкти, що інвестують у обидва напрямки, стануть основою криптоекосистеми майбутнього.