Blockchain είναι μια επαναστατική τεχνολογία που επιτρέπει την ασφαλή και διαφανή ανταλλαγή δεδομένων. Χρησιμοποιεί μια σειρά επιπέδων για την αποθήκευση και επεξεργασία πληροφοριών, τα οποία αναφέρονται ως Επίπεδα 0-3. Κάθε επίπεδο έχει το δικό του σκοπό και λειτουργία, επιτρέποντας ένα ολοκληρωμένο σύστημα που μπορεί να χειριστεί μια μεγάλη ποικιλία συναλλαγών.
Το Blockchain ορίζεται ως μια τεχνολογία κατανεμημένης λογιστικής (DLT) που διευκολύνει την ασφαλή και αξιόπιστη ανταλλαγή ψηφιακών περιουσιακών στοιχείων μεταξύ δύο ή περισσότερων μερών. Είναι ένα μοναδικό σύστημα που λειτουργεί ως ανοιχτό, αποκεντρωμένο δίκτυο για την αποθήκευση δεδομένων σε πολλούς υπολογιστές ταυτόχρονα.
Layer1
Προκειμένου να επικυρωθούν και να οριστικοποιηθούν οι συναλλαγές, το Επίπεδο 1 είναι η βασική αλυσίδα μπλοκ στην οποία μπορούν να χτιστούν πολλά άλλα επίπεδα. Μπορούν να λειτουργήσουν ανεξάρτητα από άλλα blockchain.
Το layer1 μπορεί να χωριστεί σε τρία τμήματα:
- Επίπεδο δεδομένων- υπεύθυνο για την αποθήκευση όλων των δεδομένων που σχετίζονται με συναλλαγές εντός του δικτύου. Αυτό περιλαμβάνει πράγματα όπως το ιστορικό συναλλαγών, τα υπόλοιπα, οι διευθύνσεις κ.λπ. Αυτό το επίπεδο βοηθά επίσης στην επικύρωση κάθε συναλλαγής χρησιμοποιώντας κρυπτογραφικούς αλγόριθμους (hashing) για να διασφαλιστεί η ακρίβεια και η ασφάλεια.
- Επίπεδο δικτύου- υπεύθυνο για το χειρισμό των επικοινωνιών μεταξύ των χρηστών στο δίκτυο blockchain. Είναι υπεύθυνο για τη μετάδοση συναλλαγών και άλλων μηνυμάτων σε όλο το δίκτυο, καθώς και για την επαλήθευση της ακρίβειας και της νομιμότητας αυτών των μηνυμάτων.
- Επίπεδο συναίνεσης- επιτρέπει στο blockchain να καταλήξει σε συμφωνία σχετικά με ένα σύνολο κανόνων που πρέπει να ακολουθούν όλοι οι χρήστες κατά τη διεξαγωγή συναλλαγών. Διασφαλίζει ότι όλες οι συναλλαγές είναι έγκυρες και ενημερωμένες χρησιμοποιώντας συναινετικούς αλγόριθμους όπως Proof of Work, Proof of Stake ή Byzantine Fault Tolerance.
- Το Επίπεδο Εφαρμογής/Έξυπνου Συμβολαίου είναι όπου το μεγαλύτερο μέρος της λειτουργικότητας λαμβάνει χώρα μέσα σε ένα δίκτυο blockchain. Αυτό το επίπεδο περιέχει κώδικα (ή έξυπνες συμβάσεις) που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή εφαρμογών που τρέχουν πάνω από το οικοσύστημα της αλυσίδας μπλοκ. Αυτές οι εφαρμογές είναι σε θέση να εκτελούν συναλλαγές και να αποθηκεύουν δεδομένα με ασφαλή, κατανεμημένο τρόπο. Δεν έχουν όλα τα πρωτόκολλα layer1 λειτουργικότητα έξυπνης σύμβασης.
Παραδείγματα τέτοιων δικτύων είναι τα Bitcoin, Solana, Ethereum, να Cardano— όλα έχουν το δικό τους εγγενές διακριτικό. Αυτό το διακριτικό χρησιμοποιείται αντί για χρεώσεις συναλλαγών και χρησιμεύει ως κίνητρο για τους συμμετέχοντες στο δίκτυο να ενταχθούν σε ένα δίκτυο.
Ενώ αυτά τα νομίσματα έχουν διαφορετικές ονομαστικές αξίες με βάση το υποκείμενο έργο, ο σκοπός τους παραμένει αμετάβλητος: η παροχή ενός μηχανισμού οικονομικής υποστήριξης για τη λειτουργικότητα του blockchain.
Τα δίκτυα επιπέδου 1 έχουν προβλήματα με την κλιμάκωση, καθώς το blockchain αγωνίζεται να επεξεργαστεί τον αριθμό των συναλλαγών που απαιτεί το δίκτυο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να αυξάνονται δραστικά τα τέλη συναλλαγής.
Το Blockchain Trilemma, ένας όρος που επινοήθηκε από τον Vitalik Buterin, επικαλείται συχνά κατά τη συζήτηση πιθανών λύσεων σε αυτό το πρόβλημα. ουσιαστικά χρειάζεται να εξισορροπηθεί η αποκέντρωση, η ασφάλεια και η επεκτασιμότητα.
Πολλές από αυτές τις προσεγγίσεις έχουν τις δικές τους ανταλλαγές. όπως η χρηματοδότηση υπερκόμβων – αγοράζοντας έτσι υπερυπολογιστές και μεγάλους διακομιστές – προκειμένου να αυξηθεί η επεκτασιμότητα αλλά να δημιουργηθεί μια εγγενώς συγκεντρωμένη αλυσίδα μπλοκ.
Προσεγγίσεις για την επίλυση του τριλήμματος του blockchain:
Αυξήστε το μέγεθος του μπλοκ
Η αύξηση του μεγέθους του μπλοκ ενός δικτύου επιπέδου 1 μπορεί να επεξεργαστεί αποτελεσματικά περισσότερες συναλλαγές. Ωστόσο, δεν είναι εφικτό να διατηρηθεί ένα απείρως μεγάλο μπλοκ, καθώς τα μεγαλύτερα μπλοκ σημαίνουν πιο αργές ταχύτητες συναλλαγών λόγω των αυξημένων απαιτήσεων δεδομένων και της μειωμένης αποκέντρωσης. Αυτό λειτουργεί ως όριο στην επεκτασιμότητα μέσω της αύξησης του μεγέθους του μπλοκ, περιορίζοντας τις αυξήσεις απόδοσης με το πιθανό κόστος της μειωμένης ασφάλειας.
Αλλαγή του μηχανισμού συναίνεσης
Ενώ εξακολουθούν να υπάρχουν μηχανισμοί απόδειξης εργασίας (POW), είναι λιγότερο βιώσιμοι και επεκτάσιμοι από τους αντίστοιχους απόδειξης συμμετοχής (POS). Αυτός είναι ο λόγος που το Ethereum πέρασε από POW σε POS. ο στόχος είναι να παρέχουμε έναν πιο ασφαλή και αξιόπιστο αλγόριθμο συναίνεσης που παράγει καλύτερα αποτελέσματα όσον αφορά την επεκτασιμότητα.
Σκίσιμο
Το Sharding είναι μια τεχνική κατάτμησης βάσεων δεδομένων που χρησιμοποιείται για την κλιμάκωση της απόδοσης των κατανεμημένων βάσεων δεδομένων. Τμηματοποιώντας και διανέμοντας ένα καθολικό blockchain σε πολλούς κόμβους, ο διαμοιρασμός προσφέρει βελτιωμένη επεκτασιμότητα που αυξάνει την απόδοση των συναλλαγών καθώς πολλά θραύσματα μπορούν να επεξεργάζονται συναλλαγές παράλληλα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα βελτιωμένη απόδοση και σημαντικά μειωμένο χρόνο επεξεργασίας σε σύγκριση με την παραδοσιακή σειριακή προσέγγιση.
Παρόμοιο με το να τρως ένα κέικ χωρισμένο σε φέτες. Με αυτόν τον τρόπο, ακόμη και με αύξηση του όγκου δεδομένων ή οποιαδήποτε συμφόρηση δικτύου, τα μοιρασμένα δίκτυα είναι πολύ πιο αποτελεσματικά καθώς όλοι οι συμμετέχοντες κόμβοι συνεργάζονται συγχρονισμένα στην επεξεργασία των συναλλαγών.
Layer2
Τα πρωτόκολλα Layer 2 είναι χτισμένα πάνω από το blockchain του Layer 1 για την αντιμετώπιση προβλημάτων επεκτασιμότητας χωρίς να επιβαρύνουν υπερβολικά το βασικό επίπεδο.
Αυτό γίνεται με τη δημιουργία ενός δευτερεύοντος πλαισίου, που αναφέρεται ως "εκτός αλυσίδας", που επιτρέπει καλύτερη διεκπεραίωση επικοινωνίας και ταχύτερους χρόνους συναλλαγών από αυτόν που μπορεί να υποστηρίξει το Επίπεδο 1.
Χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα επιπέδου 2, βελτιώνονται οι ταχύτητες συναλλαγών και αυξάνεται η διεκπεραίωση των συναλλαγών, που σημαίνει ότι περισσότερες συναλλαγές μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία ταυτόχρονα μέσα σε μια καθορισμένη χρονική περίοδο. Αυτό μπορεί να είναι απίστευτα ωφέλιμο όταν το πρωτεύον δίκτυο γίνεται συμφόρηση και επιβραδύνει, καθώς συμβάλλει στη μείωση του κόστους τελών συναλλαγής και στη βελτίωση της συνολικής απόδοσης.
Ακολουθούν διάφοροι τρόποι με τους οποίους το Layer2s επιλύει το τρίλλημα επεκτασιμότητας:
Κανάλια
Τα κανάλια παρέχουν μια λύση επιπέδου 2 που επιτρέπει στους χρήστες να πραγματοποιούν πολλαπλές συναλλαγές εκτός αλυσίδας πριν αναφερθούν στο βασικό επίπεδο. Αυτό επιτρέπει ταχύτερες και πιο αποτελεσματικές συναλλαγές. Υπάρχουν δύο τύποι καναλιών: κανάλια πληρωμής και κρατικά κανάλια. Τα κανάλια πληρωμών επιτρέπουν απλώς πληρωμές, ενώ τα κρατικά κανάλια επιτρέπουν πολύ ευρύτερες δραστηριότητες όπως αυτές που κανονικά θα πραγματοποιούνταν στο blockchain, όπως η αντιμετώπιση έξυπνων συμβάσεων.
Το μειονέκτημα είναι ότι οι συμμετέχοντες χρήστες πρέπει να είναι γνωστοί στο δίκτυο, επομένως η ανοιχτή συμμετοχή αποκλείεται. Επίσης, όλοι οι χρήστες θα πρέπει να κλειδώσουν τα διακριτικά τους σε ένα έξυπνο συμβόλαιο πολλαπλών σημείων προτού ασχοληθούν με το κανάλι.
Plasma
Δημιουργημένο από τους Joseph Poon και Vitalik Buterin, το πλαίσιο Plasma χρησιμοποιεί έξυπνα συμβόλαια και αριθμητικά δέντρα για να δημιουργήσει «παιδικές αλυσίδες», οι οποίες είναι αντίγραφα του αρχικού blockchain — επίσης γνωστό ως «μητρική αλυσίδα».
Αυτή η μέθοδος επιτρέπει τη μεταφορά των συναλλαγών μακριά από την κύρια αλυσίδα στη θυγατρική αλυσίδα, βελτιώνοντας έτσι την ταχύτητα συναλλαγής και μειώνοντας τις χρεώσεις συναλλαγών και λειτουργεί καλά με συγκεκριμένες περιπτώσεις, όπως τα ψηφιακά πορτοφόλια.
Οι προγραμματιστές του Plasma το έχουν σχεδιάσει ειδικά για να βεβαιωθούν ότι κανένας χρήστης δεν μπορεί να πραγματοποιήσει συναλλαγές πριν τελειώσει μια συγκεκριμένη περίοδος αναμονής.
Ωστόσο, αυτό το σύστημα δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει στην κλίμακα έξυπνων συμβάσεων γενικής χρήσης.
πλευρικές αλυσίδες
Οι πλευρικές αλυσίδες, οι οποίες είναι μπλοκ αλυσίδες που λειτουργούν παράλληλα με την κύρια αλυσίδα μπλοκ ή το Επίπεδο 1, έχουν πολλά διακριτά χαρακτηριστικά που τις ξεχωρίζουν από τις κλασικές αλυσίδες μπλοκ. Οι πλευρικές αλυσίδες διαθέτουν τις δικές τους ανεξάρτητες αλυσίδες μπλοκ, που συχνά χρησιμοποιούν διαφορετικούς μηχανισμούς συναίνεσης και έχουν διαφορετικές απαιτήσεις μεγέθους μπλοκ από το Επίπεδο 1.
Ωστόσο, παρά το γεγονός ότι οι sidechains έχουν τις δικές τους ανεξάρτητες αλυσίδες, εξακολουθούν να συνδέονται με το Layer 1 χρησιμοποιώντας μια κοινόχρηστη εικονική μηχανή. Αυτό σημαίνει ότι τυχόν συμβόλαια ή συναλλαγές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε δίκτυα επιπέδου 1 είναι επίσης διαθέσιμα για χρήση σε sidechains, δημιουργώντας μια εκτεταμένη υποδομή διαλειτουργικότητας μεταξύ των δύο τύπων αλυσίδων.
Συγκεντρώσεις
Οι συνάθροιση επιτυγχάνουν την κλιμάκωση ομαδοποιώντας πολλαπλές συναλλαγές στην πλευρική αλυσίδα σε μια ενιαία συναλλαγή στο βασικό επίπεδο και χρησιμοποιώντας SNARKs (συνοπτικό μη διαδραστικό όρισμα γνώσης) ως κρυπτογραφικές αποδείξεις.
Ενώ υπάρχουν δύο τύποι συνάθροισης – συνάθροιση ZK και Αισιόδοξες συνάθροιση – οι διαφορές έγκεινται στην ικανότητά τους να μετακινούνται μεταξύ των επιπέδων.
Οι αισιόδοξες συναθροίσεις χρησιμοποιούν μια εικονική μηχανή που επιτρέπει την ευκολότερη μετάβαση από το Layer1 στο Layer2, ενώ οι συνάθροιση ZK παραιτούνται από αυτήν τη δυνατότητα για μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα και ταχύτητα.
Layer0
Τα πρωτόκολλα επιπέδου 0 διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στη διευκόλυνση της μετακίνησης των στοιχείων, στην τελειοποίηση της εμπειρίας του χρήστη και στη μείωση των εμποδίων που σχετίζονται με τη διαλειτουργικότητα μεταξύ αλυσίδων. Αυτά τα πρωτόκολλα παρέχουν σε έργα blockchain στο Layer 1 μια αποτελεσματική λύση για την αντιμετώπιση σημαντικών ζητημάτων, όπως η δυσκολία μετακίνησης μεταξύ των οικοσυστημάτων Layer1.
Δεν υπάρχει μόνο ένα σχέδιο για ένα σύνολο πρωτοκόλλων Layer0. μπορούν να υιοθετηθούν διακριτοί μηχανισμοί συναίνεσης και παράμετροι μπλοκ για σκοπούς διαφοροποίησης. Ορισμένα διακριτικά Layer0 χρησιμεύουν ως ένα αποτελεσματικό φίλτρο κατά των ανεπιθύμητων μηνυμάτων, καθώς οι χρήστες πρέπει να ποντάρουν αυτά τα διακριτικά προτού μπορέσουν να αποκτήσουν πρόσβαση σε σχετικά οικοσυστήματα.
Το Cosmos είναι ένα πρωτόκολλο Layer 0, γνωστό για τη σουίτα εργαλείων ανοιχτού κώδικα, που αποτελείται από το Tendermint, το Cosmos SDK και το IBC. Αυτές οι προσφορές επιτρέπουν στους προγραμματιστές να κατασκευάζουν απρόσκοπτα τις δικές τους λύσεις blockchain μέσα σε ένα διαλειτουργικό περιβάλλον. η αμοιβαία αρχιτεκτονική επιτρέπει στα συστατικά να αλληλεπιδρούν ελεύθερα μεταξύ τους. Αυτό το συλλογικό όραμα ενός εικονικού κόσμου έχει πραγματοποιηθεί στο Cosmoshood, όπως επινοήθηκε με αγάπη από τους αφοσιωμένους οπαδούς του – επιτρέποντας στα δίκτυα blockchain να ευδοκιμούν ανεξάρτητα αλλά να υπάρχουν συλλογικά, ενσωματώνοντας το «Διαδίκτυο του Blockchain».
Ένα άλλο συνηθισμένο παράδειγμα είναι Polkadot.
Layer3
Το επίπεδο 3 είναι το πρωτόκολλο που τροφοδοτεί λύσεις που βασίζονται σε blockchain. Συνήθως αναφέρεται ως «στρώμα εφαρμογής», παρέχει οδηγίες για επεξεργασία των πρωτοκόλλων του επιπέδου 1. Αυτό επιτρέπει στα dapps, τα παιχνίδια, τον κατανεμημένο χώρο αποθήκευσης και άλλες εφαρμογές που είναι χτισμένες πάνω σε μια πλατφόρμα blockchain να λειτουργούν σωστά.
Χωρίς αυτές τις εφαρμογές, τα πρωτόκολλα του επιπέδου 1 από μόνα τους θα ήταν αρκετά περιορισμένης χρησιμότητας. Το στρώμα 3 είναι απαραίτητο για το ξεκλείδωμα της ισχύος τους.
Επίπεδο 4;
Το Layer4 δεν υπάρχει, τα επίπεδα που συζητήθηκαν αναφέρονται ως τα τέσσερα επίπεδα του blockchain, αλλά αυτό συμβαίνει επειδή αρχίζουμε να μετράμε από το 0 στον κόσμο του προγραμματισμού.
Συμπέρασμα
Η επεκτασιμότητα των δικτύων blockchain εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την αρχιτεκτονική τους και τη στοίβα τεχνολογίας που χρησιμοποιούν. Κάθε επίπεδο ενός δικτύου εξυπηρετεί έναν σημαντικό σκοπό, επιτρέποντας μεγαλύτερη απόδοση και διαλειτουργικότητα με άλλες αλυσίδες μπλοκ. Τα πρωτόκολλα επιπέδου 1 σχηματίζουν το βασικό στρώμα ή την κύρια αλυσίδα μπλοκ, ενώ τα πρωτόκολλα πλευρικών αλυσίδων, συνάθροισης και επιπέδου 0 παρέχουν πρόσθετη υποστήριξη για την κλιμάκωση.
Τα πρωτόκολλα επιπέδου 3 παρέχουν οδηγίες που επιτρέπουν στους χρήστες να έχουν πρόσβαση σε εφαρμογές που είναι χτισμένες πάνω από ολόκληρο το σύστημα. Μαζί, όλα αυτά τα στοιχεία συμβάλλουν στη δημιουργία μιας ισχυρής και αξιόπιστης υποδομής ικανής να χειρίζεται συναλλαγές μεγάλης κλίμακας με ασφάλεια.
Πηγή: https://www.cryptopolitan.com/what-is-layer0-layer1-layer2-layer3-in-blockchain/