Технология блокчейн значительно продвинулась вперед и сейчас разделяют 4 типа и 3 уровня блокчейна. В этой статье разберем какой блокчейн, где и для чего используется.
Ранее мы разбиралисферы, где можно применить технологии блокчейна. Однако на сегодняшний день основное применение блокчейна — это проведение транзакций в защищенной сети.
За последние десять лет технология блокчейн значительно продвинулась вперед и сейчас разделяют 4 типа и 3 уровня блокчейна, если не считать нулевой уровень. В этой статье мы с примерами разберем эту классификацию, какой блокчейн, где и для чего используется.
Начнем с типов блокчейна.
Также известный как Permissionless блокчейн. Такая сеть прозрачна и доступна для всех желающих.
Это открытый вариант, где валидаторы хранят копию блокчейна на своем устройстве. Любой человек, имеющий доступ к Интернету, может изучить публичный блокчейн, посмотреть историю транзакций и другие данные сети.
Валидатор — компьютерный узел (нода), отвечающий за подтверждение транзакций. Участник сети, узел которого выбирают валидатором, вознаграждается криптовалютой за поддержку работоспособности и безопасности всей экосистемы.
Публичная блокчейн биткоина была одной из первых публичных блокчейн, ставших общедоступными. Она позволила проводить децентрализованные транзакции из любой точки мира.
Сеть может работать медленно, а предприятия не могут устанавливать ограничения на доступ или использование. По словам Годфруа, злоумышленники могут в одностороннем порядке изменить сеть публичных блокчейнов, если они контролируют 51% или более вычислительных мощностей.
Атака 51% — это атака на блокчейн, где один субъект или организация захватывает наибольшую часть хешрейта, что может привести к нарушениям работы сети. В такой ситуации у злоумышленника будет достаточно мощности майнинга, чтобы намеренно исключать транзакции или изменять их порядок, а также отменять собственные транзакции, провоцируя проблему двойного расходования.
Публичные блокчейны также испытывают трудности с масштабируемостью. По мере подключения к сети большего числа узлов она становится медленнее.
Примеры публичных блокчейнов: Etherium, Polygon, Solana и тд. На самом деле почти все блокчейны, которые вы знаете, являются публичными.
Это блокчейн, также известный как permissioned, работающий в закрытой сети, доступ к которой имеет ограниченный круг лиц.
Частные блокчейны — это идеальный вариант, если частная компания или организация хочет использовать блокчейн для личных целей. Компания также может задавать различные параметры сети, такие как авторизация, доступность, лимиты транзакций, контролировать адреса и так далее.
Частные блокчейны работают быстро. Это связано с тем, что количество пользователей меньше, чем в публичном блокчейне. Проще говоря, в сети быстрее происходят транзакции, быстрее достигается соглашение.
Частные блокчейны лучше масштабируются. Поскольку только ограниченное число узлов частной блокчейн уполномочено подтверждать транзакции, масштабируемость становится возможной.
Один из главных недостатков частного блокчейна заключается в том, что он противоречит фундаментальным принципам блокчейна и технологии распределенных реестров в целом.
В частном блокчейне сложно установить доверие, поскольку последнее слово остается за централизованными узлами. Из-за небольшого количества валидаторов сети, ее безопасность тоже ниже чем у публичных блокчейнов.
Другой разновидностью технологии блокчейн является консорциумный блокчейн. Когда организация нуждается как в публичной, так и в частной функциональности блокчейна, консорциумный блокчейн (другое название федеративный блокчейн), представляет собой тип полудецентрализованной сети. Некоторые характеристики в блокчейне-консорциуме становятся публичными, а другие — закрытыми.
Консорциумный блокчейн формируется, когда группа организаций решает работать вместе. В отличие от публичных блокчейнов, доступ в консорциумный блокчейн ограничен, и в нем могут работать только авторизованные пользователи. Он отличается от частных блокчейнов тем, что каждому члену консорциума предоставляется та же степень контроля, что и другим.
Блокчейны, созданные консорциумами, более масштабируемы и безопасны.
Кроме того, они более эффективны по сравнению с публичными блокчейн-сетями.
Нарушение целостности участника делает сеть уязвимой даже в случае ее безопасности.
Меньшая прозрачность.
Законы и цензура могут существенно повлиять на эффективность сети.
Он имеет большой потенциал для предприятий, банков и других платежных процессов. Эти организации часто сотрудничают со своими секторами, что делает его идеально подходящим для их использования. Примерами консорциумного блокчейна являются Tendermint и Multichain.
Другой вариант использования — обмен данными, например, при научных исследованиях.
Очень похож на консорциум блокчейн. Транзакции и записи в гибридном блокчейне, как правило, являются частными, но при необходимости они могут быть подтверждены, например, путем предоставления доступа с помощью смарт-контракта.
Гибридные блокчейны предлагают идеальное решение для компаний, которые хотят, чтобы определенные транзакции проводились ограниченной группой людей. Они позволяют создавать свои собственные сети с различными уровнями разрешений, при этом предоставляя всем участникам полный доступ к самой сети.
Структура гибридного блокчейна полностью настраивается — пользователи могут контролировать, какие транзакции они делают общедоступными, и кто имеет право просматривать их, настроить алгоритм консенсуса и так далее. Гибридный блокчейн предоставляет организациям возможность безопасно и эффективно сотрудничать с привилегированными партнерами.
Работает без необходимости делать все публичным в закрытой экосистеме.
Правила использования могут быть изменены в зависимости от обстоятельств.
Обеспечивает конфиденциальность, оставаясь частью общедоступной сети.
Недостаточно прозрачен.
Нет награды для валидаторов.
Гибридные сети могут применяться в недвижимости, позволяя фирмам, занимающимся недвижимостью, использовать их для управления своими системами и обмена публичной информацией.
Так мы разобрали все 4 типа блокчейна. Теперь предлагаю пойти вглубь и поговорить об уровнях. Но перед этим сделаем отступление о трилемме блокчейна.
Трилемма заключается в том, что при улучшении двух характеристик блокчейна, начинает страдать третья. Для решения этой задачи и используются разные уровни блокчейна.
Уровень 1 известен как базовый протокол блокчейна. Уровень 2 представляет собой стороннее решение, интегрированное с уровнем 1 и обеспечивающее лучшую масштабируемость.
Они представляют собой сети, в которых реализованы основные функции транзакций, механизмов консенсуса и так далее. Эти сети характеризуются повышенным вниманием к безопасности, децентрализации и неизменяемости.
Такие блокчейны имеют нативные монеты, которые служат оплатой работы валидаторов сети. Самыми популярными блокчейнами первого уровня являются Bitcoin и Ethereum.
Главная проблема блокчейнов первого уровня — это мастшабируемость и пропускная способность, то есть скорость и стоимость транзакций. Для преодоления этих ограничений на помощь приходят решения второго уровня.
Блокчейны первого уровня никак не связаны между собой, это отдельные самостоятельные сети. Однако развитие криптовалютной отрасли требует наличие возможности взаимосвязи между разными блокчейнами, например, когда необходимо передать криптовалюту из одного блокчейна в другой. Эту задачу можно решить с помощью мостов или блокчейнов «нулевого» уровня.
Грубо говоря, блокчейны нулевого уровня (Layer 0/L0) — это фундамент, который обеспечивает весь основной функционал и поверх которого строятся другие блокчейны.
Наиболее популярные на сегодня блокчейны «нулевого» уровня — это Polkadot, Cosmos и Avalanche.
Блокчейны второго уровня, также известные как решения второго уровня, предлагают механизм масштабирования, построенный поверх существующих блокчейнов первого уровня. Они направлены на повышение пропускной способности и скорости транзакций базового блокчейна при одновременном снижении затрат. Масштабируемость достигается за счет того, что значительная часть транзакций выводится за пределы цепочки, а результаты периодически заносятся в блокчейн первого уровня.
В основном блокчейны второго уровня строятся поверх Ethereum и используют технологию RollUp.
Есть два типа Rollups:
Согласно официальному документу для разработчиков Ethereum, Zero-knowledge rollups (ZK-rollups) — это решения второго уровня масштабирования, позволяющие увеличить пропускную способность Ethereum Mainnet за счет перемещения вычислений и хранения состояния за пределы цепи. ZK-роллапы могут обрабатывать тысячи транзакций и затем отправлять в Mainnet (основную сеть) только минимальные сводные данные. Эти сводные данные определяют изменения, которые должны быть внесены в состояние Ethereum, и криптографическое доказательство корректности этих изменений.
Пример такой технологии — ZkSync.
В этом же документе Optimistic Rollups описаны как протоколы второго уровня (L2), предназначенные для увеличения пропускной способности базового уровня Ethereum. Они сокращают вычисления в основной цепочке Ethereum за счет обработки транзакций вне цепочки, обеспечивая значительное повышение скорости обработки. В отличие от других решений масштабирования, таких как сайдчейны, оптимистичные роллапы получают безопасность от Mainnet, публикуя результаты транзакций на цепочке, но хранят данные о транзакциях в другом месте.
Основное различие между этими двумя типами масштабирования заключается в способе проверки доказательств.
Optimistic роллапы называются «оптимистичными», поскольку предполагают, что все транзакции второго уровня действительны, пока не доказано обратное. С другой стороны, ZK-роллапы используют сложную криптографию, называемую доказательством с нулевым знанием (разглашением), для подтверждения достоверности транзакций, не зная слишком многого о специфике транзакций.
Пример такой технологии — Optimism.
Еще одно различие между этими двумя технологиями заключается в объеме данных, которые они передают в базовые цепочки. Поскольку ZK-роллапы имеют механизм проверки транзакций перед отправкой их в базовую цепь, им не нужно передавать на первый уровень столько данных, сколько их оптимистичным аналогам. А именно, ZK-роллапы размещают на базовой цепочке только доказательства действительности для окончательного урегулирования транзакций, в то время как оптимистичные роллапы размещают все данные о транзакциях.
Думаю, что для вас, как для обычного пользователя блокчейна, эти технические нюансы ни о чем не говорят. Единственное значимое различие — это время вывода средств из блокчейнов, использующих роллапы.
Так, поскольку в Optimisitc rollup валидаторы проверяют каждую транзакцию и могут оспорить ее, если сочтут недействительной, время вывода активов может составлять от нескольких дней до двух недель. Хотя период оспаривания в различных реализациях Optimistic rollup может быть разным, тем не менее он необходим, а значит, пользователи всегда должны ждать несколько дней, чтобы вывести свои деньги на базовую цепочку.
Этот период оспаривания необходим для того, чтобы у проверяющих было достаточно времени для оспаривания подозрительных транзакций с помощью так называемых доказательств мошенничества. Доказательство мошенничества - это утверждение, что переход состояния (т.е. транзакция) является недействительным, и в результате вся партия должна быть отменена. Верификаторы могут доказать недействительность транзакций, поскольку у них есть полные данные обо всех транзакциях на втором уровне, включая копию текущего состояния свертки. Они также вычисляют корень постсостояния в рулонировании.
Если ни от одного верификатора не поступит заявления о доказательстве мошенничества, то по окончании периода спора партия транзакций будет автоматически урегулирована на Уровне 1. После этого оригинальные активы на Уровне 1 будут разблокированы, а идентичные копии на Уровне 2 сожжены.
Что касается ZK-роллапов, то вывод активов в базовую цепочку может быть мгновенным, поскольку транзакции уже подтверждены. ZK-роллапы доказывают правильность транзакций с помощью доказательств с нулевым знанием, которые представляют собой криптографические механизмы, позволяющие одной стороне (prover) доказать что-либо другой стороне (verifier), не передавая при этом никакой конфиденциальной информации о предмете.
Если кратко сравнить эти две технологии, то ZK-rollups дороже, но быстрее выводят средства на первый уровень, а Optimistic-rollups наоборот дешевле, но дольше выводят средства.
Взаимодействие решений первого и второго уровней проложит путь к созданию более масштабируемой, быстрых и экономически эффективных блокчейнов, способствующих развитию инноваций и открывающих новые возможности в различных отраслях.
Это децентрализованные приложения (dapps) и протоколы, которые строятся на блокчейне и обеспечивают его функции.
Примеры:
Uniswap — децентрализованный онлайн-сервис обмена цифровых валют.
BAT — платформа цифровой рекламы на основе блокчейна.
MakerDAO — платформу смарт-контрактов, позволяющая выпускать стейблкоин Dai под залог криптовалют и реальных активов.
