Tiivistelmä
Layer 1 viittaa perusverkkoon, kuten Bitcoiniin, BNB Chainiin tai Ethereumiin, ja sen taustalla olevaan infrastruktuuriin. Layer 1 -lohkoketjut voivat vahvistaa ja viimeistellä transaktiot ilman toista verkkoa. Layer 1 -verkkojen skaalautuvuuden parantaminen on vaikeaa, kuten olemme nähneet Bitcoiniin liittyen. Ratkaisuna kehittäjät luovat layer 2 -protokollia, jotka luottavat layer 1 -verkkoon turvallisuuden ja konsensuksen takaamiseksi. Bitcoinin Lightning Network on yksi esimerkki layer 2 -protokollasta. Sen avulla käyttäjät voivat tehdä transaktioita vapaasti ennen niiden tallentamista pääketjuun.
Johdanto
Layer 1 ja layer 2 ovat termejä, jotka auttavat meitä ymmärtämään eri lohkoketjujen, projektien ja kehitystyökalujen arkkitehtuuria. Jos olet koskaan miettinyt Polygonin ja Ethereumin tai Polkadotin ja sen parachainien välistä suhdetta, kannattaa oppia lisää lohkoketjun eri tasoista.
Mikä on layer 1?
Layer 1 -verkko on toinen nimi peruslohkoketjulle. BNB Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC) ja Solana ovat kaikki layer 1 -protokollia. Kutsumme niitä ensimmäiseksi tasoksi, koska ne ovat oman ekosysteeminsä tärkeimmät verkot. Ensimmäisen tason lisäksi on olemassa ketjun ulkopuolisia ketjuja ja muita layer 2 -ratkaisuja, jotka on rakennettu pääketjujen päälle.
Toisin sanoen protokolla on layer 1, kun se käsittelee ja viimeistelee transaktioita omassa lohkoketjussaan. Niihin liittyy myös oma natiivitoken, jota käytetään transaktiomaksujen maksamiseen.
Layer 1 -skaalaus
Layer 1 -verkkojen yleinen ongelma on niiden skaalautumattomuus. Bitcoin ja muut suuret lohkoketjut ovat kamppailleet käsitelläkseen transaktioita lisääntyneen kysynnän aikoina. Bitcoin käyttää työtodiste (Proof of Work, PoW) -konsensusmekanismia, joka vaatii paljon laskennallisia resursseja.
Vaikka PoW varmistaa hajauttamisen ja turvallisuuden, PoW-verkoilla on myös taipumus hidastua, kun transaktioiden määrä on liian suuri. Tämä pidentää transaktioiden vahvistusaikoja ja tekee maksuista kalliimpia.
Lohkoketjukehittäjät ovat työskennelleet skaalautuvuusratkaisujen parissa monien vuosien ajan, mutta parhaista vaihtoehdoista käydään vielä paljon keskustelua. Layer 1 -skaalausta varten joitakin vaihtoehtoja ovat:
1. Lohkokoon kasvattaminen, jolloin jokaisessa lohkossa voidaan käsitellä enemmän transaktioita.
2. Käytetyn konsensusmekanismin muuttaminen, kuten tulevan Ethereum 2.0 -päivityksen yhteydessä.
3. Shardauksen toteuttaminen. Tietokannan osioinnin muoto.
Layer 1 -parannusten toteuttaminen vaatii huomattavasti työtä. Monissa tapauksissa kaikki verkon käyttäjät eivät hyväksy muutosta. Tämä voi johtaa yhteisön jakautumiseen tai jopa kovaan haarautumiseen, kuten tapahtui Bitcoinin ja Bitcoin Cashin tapauksessa vuonna 2017.
SegWit
Yksi esimerkki layer 1 -ratkaisusta skaalaukseen on Bitcoinin SegWit (segregated witness). Tämä lisäsi Bitcoinin suorituskykyä muuttamalla lohkotietojen organisointitapaa (digitaaliset allekirjoitukset eivät ole enää osa transaktiosyöttöä). Muutos vapautti enemmän tilaa transaktioille lohkoa kohden vaikuttamatta verkon turvallisuuteen. SegWit toteutettiin taaksepäin yhteensopivan pehmeän haarautumisen kautta. Tämä tarkoittaa sitä, että myös Bitcoin-solmut, joita ei ole vielä päivitetty sisältämään SegWitiä, pystyvät edelleen käsittelemään transaktioita.
Mikä on layer 1 -shardaus?
Shardaus on suosittu layer 1 -skaalausratkaisu, jota käytetään lisäämään transaktioiden vahvistusvauhtia. Tekniikka on eräänlainen tietokannan osiointi, jota voidaan soveltaa lohkoketjun hajautettuihin pääkirjoihin. Verkko ja sen solmut on jaettu eri osioihin (shard) työmäärän jakamiseksi ja transaktionopeuden parantamiseksi. Jokainen osio hallitsee koko verkon toiminnan osajoukkoa, mikä tarkoittaa, että sillä on omat transaktionsa, solmunsa ja erilliset lohkonsa.
Shardauksen avulla jokaisen solmun ei tarvitse ylläpitää täydellistä kopiota koko lohkoketjusta. Sen sijaan jokainen solmu ilmoittaa pääketjulle suoritetut työt ja jakaa paikallisten tietojensa tilan, mukaan lukien osoitteiden saldon ja muut keskeiset mittarit.
Layer 1 vs. layer 2
Mitä tulee parannuksiin, kaikki ei ole ratkaistavissa ensimmäisellä tasolla. Teknologisten rajoitusten vuoksi tiettyjä muutoksia on vaikeaa tai lähes mahdotonta tehdä päälohkoketjuverkossa. Esimerkiksi Ethereum on päivittämässä varantotodistemalliin (Proof of Stake, PoS), mutta tämän prosessin kehittäminen on kestänyt vuosia.
Jotkut käyttötapaukset eivät yksinkertaisesti voi toimia ensimmäisen tason kanssa skaalautuvuusongelmien vuoksi. Lohkoketjupeli ei voisi realistisesti käyttää Bitcoin-verkkoa pitkien transaktioaikojen vuoksi. Peli saattaa kuitenkin silti haluta käyttää ensimmäisen tason turvallisuus- ja hajauttamisominaisuuksia. Tällaisessa tapauksessa paras vaihtoehto on rakentaa verkon päälle layer 2 -ratkaisu.
Lightning Network
Layer 2 -ratkaisut perustuvat ensimmäiseen tasoon ja luottavat siihen transaktioidensa viimeistelyssä. Yksi kuuluisa esimerkki on Lightning Network. Kun Bitcoin-verkko on ruuhkautunut, transaktioiden käsittelyyn voi mennä tunteja. Lightning Networkin avulla käyttäjät voivat suorittaa nopeita maksuja Bitcoinillaan pääketjun ulkopuolella, ja loppusaldo raportoidaan takaisin pääketjulle myöhemmin. Tämä niputtaa käytännössä kaikkien transaktiot yhdeksi lopulliseksi tietueeksi, mikä säästää aikaa ja resursseja.
Esimerkkejä layer 1 -lohkoketjuista
Nyt kun tiedämme, mikä layer 1 on, tutustutaan joihinkin esimerkkeihin. Layer 1 -lohkoketjuja on valtava valikoima, ja monet tukevat ainutlaatuisia käyttötapauksia. Lohkoketjuja on muitakin kuin vain Bitcoin ja Ethereum, ja jokaisella verkolla on erilaisia ratkaisuja hajauttamisen, turvallisuuden ja skaalautuvuuden lohkoketjuteknologian trilemmaan.
Elrond
Elrond on vuonna 2018 perustettu layer 1 -verkko, joka käyttää shardausta parantaakseen suorituskykyään ja skaalautuvuuttaan. Elrond-lohkoketju pystyy käsittelemään yli 100 000 transaktioa sekunnissa (TPS). Sen kaksi ainutlaatuista pääominaisuutta ovat sen Secure Proof of Stake (SPoS) -konsensusprotokolla ja Adaptive State Sharding.
Adaptive State Sharding tapahtuu osiojakojen ja yhdistymisten kautta, kun verkko menettää tai saa käyttäjiä. Verkon koko arkkitehtuuri on ositettu, mukaan lukien sen tila ja transaktiot. Vahvistajat liikkuvat myös osioiden välillä, mikä vähentää osion pahansuovan haltuunoton mahdollisuutta.
Elrondin EGLD-natiivitokenia käytetään transaktiomaksuihin, hajautettujen sovellusten käyttöönottoon ja verkon vahvistusmekanismiin osallistuvien käyttäjien palkitsemiseen. Elrond-verkko on myös sertifioitu hiilinegatiiviksi, koska se kompensoi enemmän hiilidioksidia kuin sen PoS-mekanismi tuottaa.
Harmony
Harmony on Effective Proof of Stake (EPoS) -mekanismilla toimiva layer 1 -verkko, joka tukee shardausta. Lohkoketjun pääverkossa on neljä osiota, joista jokainen luo ja tarkistaa uusia lohkoja rinnakkain. Osio voi tehdä tämän omalla nopeudellaan, mikä tarkoittaa, että niillä kaikilla voi olla erilaiset lohkokorkeudet.
Harmony käyttää tällä hetkellä Cross-Chain Finance -strategiaa houkutellakseen kehittäjiä ja käyttäjiä. Ilman ulkopuolista luottamusta toimivat sillat Ethereumiin (ETH) ja Bitcoiniin ovat avainasemassa, sillä niiden avulla käyttäjät voivat vaihtaa tokeneitaan ilman siltoihin liittyviä tavanomaisia säilytysriskejä. Harmonyn päävisio Web3:n skaalaamisesta perustuu hajautettuihin autonomisiin organisaatioihin (DAO) ja nollatietotodistuksiin.
Hajautetun rahoituksen (Decentralized Finance, DeFi) tulevaisuus näyttää perustuvan moniketjuisiin ja ketjujen välisiin mahdollisuuksiin, mikä tekee Harmonyn siltapalveluista houkuttelevia käyttäjille. NFT-infrastruktuuri, DAO-työkalut ja protokollien väliset sillat ovat tärkeimmät painopistealueet.
Sen natiivitokenia ONEa käytetään verkon transaktiomaksujen maksamiseen. Sitä voidaan myös steikata Harmonyn konsensusmekanismiin ja hallintoon osallistumiseksi. Tämä tarjoaa onnistuneille vahvistajille lohkopalkkioita ja transaktiomaksuja.
Celo
Celo on layer 1 -verkko, joka haarautettiin Go Ethereumista (Geth) vuonna 2017. Siihen on kuitenkin tehty joitain merkittäviä muutoksia, mukaan lukien PoS:n ja ainutlaatuisen osoitejärjestelmän käyttöönotto. Celon Web3-ekosysteemi sisältää DeFin, NFT:t ja maksuratkaisut, ja se on vahvistanut yli 100 miljoonaa transaktiota. Celossa kuka tahansa voi käyttää puhelinnumeroa tai sähköpostiosoitetta julkisena avaimenaan. Lohkoketjua on helppo käyttää tavallisilla tietokoneilla, eikä se vaadi erityistä laitteistoa.
Celon päätoken on CELO, perusluokan hyötytoken, jota käytetään transaktioiden maksamiseen, turvallisuuteen takaamiseen ja palkkioihin. Celo-verkossa on käytössä myös cUSD-, cEUR- ja cREAL-stablecoinit. Nämä ovat käyttäjien luomia, ja niiden sidontaa ylläpitää mekanismi, joka on samanlainen kuin MakerDAO:n DAIssa. Celon stablecoineilla tehdyt transaktiot voidaan myös maksaa millä tahansa muulla Celo-omaisuudella.
CELO:n osoitejärjestelmän ja stablecoinin tavoitteena on tehdä kryptoista helpommin saavutettavia ja parantaa niiden käyttöönottoa. Kryptomarkkinoiden volatiliteetti ja uusien tulokkaiden kohtaamat vaikeudet voivat olla monille lannistavia.
THORChain
THORChain toimii ketjujen välisenä ilman ulkopuolista lupaa toimivana hajautettuna pörssinä (DEX). Se on layer 1 -verkko, joka on rakennettu Cosmos SDK:n avulla. Se käyttää myös Tendermint-konsensusmekanismia transaktioiden vahvistamiseen. THORChainin päätavoitteena on mahdollistaa hajautettu ketjujen välinen likviditeetti ilman tarvetta sitoa tai kääriä varoja. Moniketjuisille sijoittajille sitominen ja kääriminen lisäävät prosessin riskiä.
Itse asiassa THORChain toimii holvipäällikkönä, joka valvoo talletuksia ja nostoja. Tämä auttaa luomaan hajautettua likviditeettiä ja poistaa keskitetyt välittäjät. RUNE on THORChainin natiivitoken, jota käytetään transaktiomaksujen maksamiseen sekä hallintoon, turvallisuuteen ja vahvistukseen.
THORChainin automaattinen markkinatakaaja (AMM) -malli käyttää RUNEa, joka toimii perusparina, mikä tarkoittaa, että voit vaihtaa RUNEa mihin tahansa muuhun tuettuun omaisuuteen. Tavallaan projekti toimii kuin ketjujen välinen Uniswap, jossa RUNE on likviditeettipoolien selvitys- ja turvavara.
Kava
Kava on layer 1 -lohkoketju, joka yhdistää Cosmosin nopeuden ja yhteentoimivuuden Ethereumin kehittäjätukeen. Kava Network käyttää co-chain-arkkitehtuuria, ja siinä on erillinen lohkoketju sekä EVM- että Cosmos SDK -kehitysympäristöille. Yhdessä Cosmosin co-chainin tarjoaman IBC-tuen kanssa tämä antaa kehittäjille mahdollisuuden ottaa käyttöön hajautettuja sovelluksia, jotka toimivat saumattomasti Cosmos- ja Ethereum-ekosysteemien välillä.
Kava käyttää Tendermint PoS -konsensusmekanismia, joka tarjoaa tehokkaan skaalautuvuuden EVM:n co-chainin sovelluksiin. KavaDAOn rahoittama Kava Network sisältää myös avoimia, ketjussa olevia kehittäjien kannustimia, jotka on suunniteltu palkitsemaan kunkin ketjun 100 parasta projektia käytön perusteella.
Kavalla on natiivihyöty- ja hallintotoken KAVA sekä Yhdysvaltain dollariin sidottu stablecoin USDX. KAVAa käytetään transaktiomaksujen maksamiseen, ja vahvistajat steikkaavat sen verkon konsensuksen aikaansaamiseksi. Käyttäjät voivat delegoida steikatun KAVAn vahvistajille ansaitakseen osuuden luoduista KAVA-tokeneista. Steikkaajat ja vahvistajat voivat myös äänestää hallintoehdotuksista, jotka määrittävät verkon parametrit.
IoTeX
IoTeX on vuonna 2017 perustettu layer 1 -verkko, joka keskittyy lohkoketjun yhdistämiseen esineiden internetiin (IoT). Tämä antaa käyttäjille mahdollisuuden hallita laitteidensa tuottamia tietoja, mikä mahdollistaa "laitteiden tukemat hajautetut sovellukset, resurssit ja palvelut". Henkilökohtaisilla tiedoillasi on arvoa, ja niiden hallinta lohkoketjun kautta takaa turvallisen omistajuuden.
IoTeXin laitteiston ja ohjelmiston yhdistelmä tarjoaa uuden ratkaisun, jonka avulla ihmiset voivat hallita yksityisyyttään ja tietojaan uhraamatta käyttökokemusta. Järjestelmää, jonka avulla käyttäjät voivat ansaita digitaalista omaisuutta todellisista tiedoistaan, kutsutaan MachineFiksi.
IoTeX julkaisi kaksi merkittävää laitteistotuotetta, jotka tunnetaan nimellä Ucam ja Pebble Tracker. Ucam on edistyksellinen kodin turvakamera, jonka avulla käyttäjät voivat seurata kotejaan mistä tahansa ja täysin yksityisesti. Pebble Tracker on älykäs GPS, jossa on 4G-tuki ja seuranta- ja jäljitysominaisuudet. Se ei vain seuraa GPS-tietoja, vaan myös ympäristötietoja reaaliajassa, mukaan lukien lämpötilaa, kosteutta ja ilmanlaatua.
Lohkoketjuarkkitehtuurin suhteen IoTeXillä on useita layer 2 -protokollia, jotka on rakennettu sen päälle. Lohkoketju tarjoaa työkaluja räätälöityjen verkkojen luomiseen, jotka käyttävät IoTeXiä transaktioiden viimeistelyyn. Nämä ketjut voivat myös olla vuorovaikutuksessa keskenään ja jakaa tietoja IoTeXin kautta. Kehittäjät voivat sitten helposti luoda uuden alaketjun vastaamaan IoT-laitteensa erityistarpeita. IoTeXin kolikkoa, IOTX:ää, käytetään transaktiomaksuihin, steikkaukseen, hallintoon ja verkon vahvistamiseen.
Yhteenveto
Nykypäivän lohkoketjuekosysteemissä on useita layer 1 -verkkoja ja layer 2 -protokollia. Nämä voivat helposti pistää kenet tahansa ymmälle, mutta jos ymmärrät peruskäsitteet, sinun on helpompi ymmärtää niiden kokonaisrakenne ja arkkitehtuuri. Tämä tieto voi olla hyödyllistä tutkittaessa uusia lohkoketjuprojekteja, varsinkin jos ne keskittyvät verkon yhteentoimivuuteen ja ketjujen välisiin ratkaisuihin.