Блокчейни Layer 1: визначення та призначення

Децентралізація є ключовою рисою цифрових валют, таких як Bitcoin (BTC), однак відсутність центрального органу не означає безладу у світі криптовалют. Складність і структурованість блокчейн-технології стають очевидними при вивченні її архітектури. Криптовалюти функціонують завдяки надійним самостійним протоколам, які забезпечують захищені P2P-перекази. Для більшості криптопроєктів саме блокчейн Layer 1 (L1) є фундаментом програмної архітектури, що робить його оптимальною точкою для розуміння інноваційних рішень у галузі.

Що таке блокчейн Layer 1?

Layer 1 (L1) — це базовий рівень архітектури криптовалют, децентралізований програмний протокол, що лежить в основі багатьох цифрових валют. Протокол L1 визначає та забезпечує виконання правил у межах екосистеми, а його ядро встановлює стандарти для мережевих вузлів — тобто комп’ютерів, які здійснюють безпечну передачу, верифікацію та запис нових транзакцій у публічний реєстр.

Блокчейн L1 включає всі інструкції для функціонування криптовалюти: обробку транзакцій, механізми безпеки та протоколи консенсусу. Як базовий рівень, Layer 1 часто іменують фундаментальним шаром. Розробники використовують терміни “mainnet” і L1 як рівнозначні, адже протокол L1 охоплює всі ключові елементи функціонування криптовалюти.

Принцип роботи Layer 1 у криптовалютах

У кожної криптовалюти свої стандарти кодування і протоколи, але всі блокчейни L1 спираються на механізми консенсусу для досягнення довіри між децентралізованими вузлами. Ці механізми реалізують алгоритми, що встановлюють та забезпечують правила обробки транзакцій.

Ринок L1 блокчейнів домінують два основні механізми консенсусу. Блокчейн Bitcoin використовує proof-of-work (PoW): комп’ютери змагаються у розв’язанні складних задач кожні 10 хвилин, щоб записати нові транзакції BTC. Натомість Ethereum (ETH) і Solana (SOL) працюють на proof-of-stake (PoS): вузли блокують криптовалюту для права валідувати транзакції.

Задля стимулювання участі як PoW-, так і PoS-мережі винагороджують операторів вузлів, які успішно додають блоки, власною криптовалютою: вузли Bitcoin отримують BTC, Ethereum — ETH. Окрім консенсусу, L1 блокчейни запроваджують додаткові механізми безпеки для захисту процесу та стримування зловмисників. У більшості PoS-мереж діють “slashing”-політики: оператори, які порушують правила, втрачають свої заблоковані активи. Bitcoin вимагає шість підтверджень для остаточної фіксації транзакції BTC у реєстрі.

Протоколи Layer 1 також регулюють розмір комісій (gas fees) та графік емісії монет. L1-блокчейн Bitcoin автоматично скорочує випуск BTC раз на чотири роки під час “halving”. Натомість L1 Ethereum динамічно випускає та спалює ETH, коригуючи обіг залежно від мережевої активності. Після оновлення EIP-1559 у 2021 році частина кожної комісії спалюється для контролю інфляції ETH.

Приклади блокчейнів Layer 1

У 2009 році Bitcoin започаткував модель успішного L1-блокчейну, надихнувши сотні проєктів створити власні базові мережі. Сьогодні провідні криптовалюти базуються саме на L1-блокчейнах.

Bitcoin — найстаріша та найбільша криптовалюта, створена у 2009 році під псевдонімом Satoshi Nakamoto. Блокчейн BTC працює на енергомісткому PoW-консенсусі: вузли щодесять хвилин змагаються у розв’язанні задач і записують транзакції.

Ethereum займає друге місце за ринковою капіталізацією та дозволяє стороннім розробникам створювати децентралізовані додатки (dApps) на своєму L1-протоколі. Спочатку (2015 рік) запуск відбувався на PoW L1, але Ethereum перейшов на PoS після оновлення Merge у 2022 році.

Litecoin (LTC) створений для швидких і дешевих P2P-переказів. Хоча в основі інший алгоритм, L1-архітектура зберігає PoW-консенсус, подібний до Bitcoin.

Solana позиціонується як конкурент Ethereum, пропонуючи схожі можливості з унікальними перевагами: надшвидке підтвердження транзакцій і мінімальні комісії. L1 PoS Solana забезпечує високу пропускну здатність — до 50 000 транзакцій на секунду (TPS).

Cardano — ще один L1 PoS-конкурент Ethereum, запущений у 2015 році Чарльзом Хоскінсоном, одним із творців Ethereum. Cardano акцентує увагу на рецензованих дослідженнях і залучає розробників до створення dApps на власному L1-блокчейні.

Обмеження протоколів Layer 1

Хоча Layer 1 критично важливі для безпечних і ефективних транзакцій, їм часто бракує гнучкості. Їхні алгоритми навмисно детерміновані, щоб усі учасники працювали за однаковими правилами. Така передбачуваність і безпека нерідко обмежують інновації та масштабування.

Віталік Бутерін, співзасновник Ethereum, описав цю проблему як “трілему блокчейну”: розробники змушені жертвувати децентралізацією, безпекою або масштабованістю під час створення протоколів. Проте команди L1, зокрема Ethereum, впроваджують рішення для масштабування, такі як шардінг, що ділить основний блокчейн на дрібні неділимі фрагменти. Це полегшує навантаження на вузли та підвищує ефективність мережі.

Ще одне суттєве обмеження L1 — проблемна взаємодія з іншими блокчейнами. Кожен L1 працює автономно, з власними стандартами, що ускладнює безпечні перекази монет між різними мережами та роботу кросчейн-застосунків. Це явище часто називають “проблемою інтероперабельності”, і саме її прагнуть розв’язати такі проєкти, як Cosmos і Polkadot через міжланцюгову комунікацію (IBC).

Layer 1 vs. Layer 2: основні відмінності між рівнями блокчейну

На ранньому етапі розвитку криптовалют термін L1 не застосовувався, адже всі блокчейни виконували схожі функції — обробка транзакцій і захист мережі. Утім, із появою нових криптовалют, які будувалися поверх базових ланцюгів, розробникам знадобилось розрізнення: так з’явилася категорія Layer 2 (L2).

Layer 2 — це будь-який криптопроєкт, що використовує безпекову інфраструктуру L1-блокчейну. L2 зазвичай спираються на децентралізацію перевірених L1, таких як Ethereum, і пропонують нові сценарії використання або покращують масштабованість базового протоколу. Наприклад, Arbitrum, Optimism і Polygon працюють поверх Ethereum, забезпечуючи вищу швидкість транзакцій і менші комісії. Щоб скористатися L2 на Ethereum, користувач спочатку депонує активи, а остаточний розрахунок відбувається на mainnet Ethereum.

L2 можуть випускати власні криптовалюти, але це “токени”, а не “коїни”, які існують лише на L1. Суть відмінності: токени існують тільки поверх L1, коїни — невід’ємна частина протоколу L1. Токени розширюють функціональність екосистеми, коїни — основний платіжний засіб блокчейну. Прикладами L2 токенів є MATIC (Polygon), ARB (Arbitrum), OP (Optimism).

Висновки

Layer 1 — основа криптовалютної екосистеми, що забезпечує ключові протоколи та безпекові механізми для децентралізованих цифрових валют. Від PoW у Bitcoin до сучасних PoS-рішень у Ethereum, Solana й Cardano, L1 підтверджують технічну досконалість блокчейн-мереж. Незважаючи на виклики — обмеження масштабування, “трілему блокчейну” й проблеми інтероперабельності — інновації, як-от шардінг і L2-рішення, постійно розширюють їхні можливості. Глибоке розуміння L1 блокчейнів необхідне для усвідомлення безпекових механізмів, обробки транзакцій і розвитку децентралізованих застосунків. І надалі Layer 1 залишатимуться ядром прогресу крипто, підтримуючи баланс між децентралізацією, безпекою та масштабованістю для зростання цифрової економіки.

FAQ

Що таке протоколи Layer 1?

Layer 1 — це базові фреймворки блокчейну, що забезпечують консенсус та валідацію транзакцій. Вони є фундаментом мережі.

У чому різниця між протоколами Layer 1 і Layer 2?

Layer 1 — це базовий блокчейн. Layer 2 створюють поверх нього для підвищення масштабованості, швидкості й зменшення комісій.

Що таке Layer 1, Layer 2 та Layer 3?

Layer 1 — фундамент блокчейну, Layer 2 — рішення для масштабування, Layer 3 — застосунки та сервіси на їхній основі.