Layer 1 i Layer 2: dlaczego blockchain potrzebuje kolejnych warstw

Bitcoin i Ethereum pokazały, że można przenosić wartość cyfrową i prowadzić aplikacje finansowe bez jednego centralnego autorytetu. Wraz z rosnącą liczbą użytkowników pojawiło się jednak kolejne pytanie: jak blockchain może obsłużyć miliony ludzi, nie zwalniając przy tym znacząco, nie drożejąc drastycznie i nie tracąc bezpieczeństwa oraz decentralizacji?

Pojemność blockchaina nie jest bowiem nieograniczona. Jeśli sieć chce używać zbyt wielu ludzi naraz, poszczególne transakcje zaczynają rywalizować o ograniczoną przestrzeń w blokach, a opłaty mogą rosnąć.

Właśnie ten problem pomaga rozwiązać podział infrastruktury blockchainowej na Layer 1 i Layer 2.

Czym jest Layer 1

Layer 1 to sam podstawowy blockchain, na którym opiera się cały system. Bitcoin, Ethereum czy na przykład Solana są samodzielnymi sieciami Layer 1, ponieważ każda z nich ma własne zasady, sposób weryfikacji transakcji i mechanizm konsensusu.

Zadaniem Layer 1 jest zapewnienie, że sieć zgadza się co do tego, które transakcje są ważne, w jakiej kolejności zaszły i jak wygląda aktualny stan blockchaina. Bitcoin wykorzystuje do tego Proof of Work, natomiast Ethereum działa na Proof of Stake.

Layer 1 stanowi więc przede wszystkim bezpieczny fundament i warstwę rozliczeniową całej sieci.

Dlaczego nie da się po prostu przyspieszyć Layer 1

Na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że wystarczy zwiększyć wydajność sieci lub powiększyć bloki.

Blockchain nie jest jednak klasyczną bazą danych prowadzoną przez jedną firmę. Jego sensem jest to, aby mogła go niezależnie weryfikować duża liczba uczestników.

Jeśli zbyt mocno podniesiemy wymagania sprzętowe lub dotyczące danych, sieć może wprawdzie przyspieszyć, ale jednocześnie stać się bardziej scentralizowana.

Blockchain szuka więc równowagi między trzema cechami: bezpieczeństwem, decentralizacją i skalowalnością. Ten problem często określa się jako trylemat blockchainu.

Jedną z dróg do skalowania bez zasadniczego osłabienia warstwy podstawowej są właśnie rozwiązania Layer 2.

Czym jest Layer 2

Layer 2 to technologia zbudowana nad głównym blockchainem, która przejmuje część jego ruchu.

Zamiast tego, aby Layer 1 przetwarzał każdą pojedynczą operację, Layer 2 może wykonać większą liczbę transakcji bardziej efektywnie, a następnie wykorzystać główny blockchain do ich ostatecznego rozliczenia lub weryfikacji.

Mówiąc prościej:

Layer 1 zapewnia bezpieczny fundament, Layer 2 pomaga korzystać z tego fundamentu szybciej i taniej.

Bitcoin i Lightning Network

Bitcoin dobrze pokazuje, dlaczego kolejne warstwy mają sens. Jego podstawowa sieć jest zaprojektowana bardzo konserwatywnie, a nowy blok powstaje średnio mniej więcej raz na dziesięć minut. Pomaga to bezpieczeństwu i decentralizacji, ale nie jest idealne w przypadku ogromnej liczby drobnych, codziennych płatności.

Jednym z rozwiązań jest Lightning Network.

Jego główna zasada polega na tym, że nie każda pojedyncza płatność w bitcoinie musi być natychmiast zapisywana w głównym blockchainie.

Użytkownicy mogą otworzyć tak zwany kanał płatniczy, w ramach którego wielokrotnie przekazują sobie wartość. Dopiero końcowy stan zostaje następnie rozliczony na Bitcoinie.

Zasadę tę można porównać do otwartego rachunku w restauracji. Podczas wieczoru nie trzeba płacić za każde zamówienie osobno. Poszczególne pozycje są na bieżąco zapisywane, a na koniec rozlicza się końcową kwotę.

Poszczególne kanały Lightning są ponadto połączone w całą sieć. Użytkownik nie musi więc mieć bezpośredniego kanału z każdą osobą, której chce zapłacić.

Efektem mogą być szybkie płatności w bitcoinie przy niskich opłatach, bez obciążania od razu głównego blockchaina Bitcoin przy każdej z nich.

Ethereum i rollupy

Ethereum rozwiązuje podobny problem, ale jego sieć jest wykorzystywana w znacznie szerszy sposób.

Na Ethereum Mainnecie nie zachodzą jedynie przelewy ETH. Działają tam zdecentralizowane giełdy, stablecoiny, protokoły pożyczkowe, NFT czy całe aplikacje oparte na smart kontraktach.

Kiedy sieć jest bardziej obciążona, rośnie cena przestrzeni transakcyjnej, a wraz z nią również opłaty, czyli gas.

Dlatego Ethereum coraz bardziej polega na rozwiązaniach Layer 2 zwanych rollupami.

Rollup przetwarza większą liczbę transakcji poza głównym Ethereum, łączy je w pakiet i wysyła na Mainnet tylko niezbędne dane, wynik lub dowód kryptograficzny.

Dzięki temu duża liczba transakcji może zostać przetworzona szybciej i taniej, podczas gdy Ethereum pozostaje bezpiecznym fundamentem i warstwą rozliczeniową. Do znanych rozwiązań Layer 2 dla Ethereum należą na przykład Arbitrum, Optimism czy Base.

Optimistic i ZK-rollupy

Rollupy dzielą się przede wszystkim na dwa główne podejścia. Optimistic rollupy zakładają, że wynik transakcji jest prawidłowy, jeśli ktoś nie udowodni czegoś przeciwnego. ZK-rollupy natomiast wraz z wynikiem tworzą dowód kryptograficzny, który potwierdza poprawność obliczenia.

Mówiąc w uproszczeniu: optimistic rollup mówi „uznajmy wynik za prawidłowy, jeśli ktoś nie udowodni czegoś przeciwnego”, natomiast ZK-rollup mówi „oto wynik, a razem z nim dowód jego poprawności”. Żadne z tych podejść nie jest automatycznie lepsze, każde ma własne zalety i kompromisy techniczne.

Layer 2 nie jest automatycznie tak samo bezpieczny jak Layer 1

Warto również wiedzieć, że samo określenie Layer 2 nie jest gwarancją takiego samego poziomu bezpieczeństwa jak w przypadku głównego blockchaina.

Konkretne rozwiązanie może mieć na przykład bardziej scentralizowane elementy, błąd w smart kontrakcie lub ryzyka związane z przenoszeniem środków między sieciami.

Podobnie nie każda szybka sieć powiązana z Ethereum jest automatycznie Layer 2. Na przykład sidechain to samodzielny blockchain z własnymi walidatorami i własnym modelem bezpieczeństwa.

Dlatego warto zadać sobie proste pytanie:

Skąd dana sieć czerpie swoje bezpieczeństwo?

Co to oznacza dla zwykłego użytkownika

Różnica między poszczególnymi warstwami nie musi być zbyt widoczna podczas korzystania z portfela.

Mimo to warto wiedzieć, w jakiej sieci środki faktycznie się znajdują.

Na przykład ETH na Ethereum Mainnecie i ETH na Layer 2 mogą mieć taką samą wartość ekonomiczną, ale technicznie znajdują się w różnych sieciach. Podobnie nie każda giełda obsługuje wszystkie sieci Layer 2.

Podczas przelewu kryptowalut nie wystarczy więc sprawdzić samego adresu odbiorcy. Trzeba zweryfikować właściwą sieć, obsługę przez giełdę lub portfel, aktualne opłaty, a ewentualnie także sposób przelewu przez bridge. Jednocześnie obowiązuje zasada, że Layer 2 automatycznie nie oznacza takiego samego poziomu bezpieczeństwa jak Layer 1.

Podsumowanie

Layer 1 stanowi bezpieczny fundament blockchaina. Zapewnia konsensus, historię transakcji i ostateczne rozliczenie. Jego pojemność nie jest jednak nieograniczona i nie zawsze jest efektywne, aby przetwarzał każdą drobną operację.

Layer 2 umożliwia więc przeniesienie części ruchu ponad podstawowy blockchain. Bitcoin wykorzystuje na przykład Lightning Network do szybkich płatności, podczas gdy Ethereum używa rollupów do transakcji, smart kontraktów i całych zdecentralizowanych aplikacji.

Przyszłość blockchaina prawdopodobnie nie będzie więc opierać się na jednej sieci, która musi poradzić sobie ze wszystkim. Chodzi raczej o wielowarstwową infrastrukturę, w której Layer 1 zapewnia bezpieczny fundament, a kolejne warstwy nad nim przynoszą większą szybkość, niższe koszty i przestrzeń dla codziennego użytkowania.

Ten tekst służy wyłącznie celom informacyjnym i edukacyjnym i nie stanowi porady inwestycyjnej. Kryptoaktywa są zmienne i możesz stracić całą zainwestowaną kwotę.