Привіт!
Це знову “that’s what she said”, ньюзлеттер, який пояснює web3 так, щоб вам не довелося отримувати PhD з криптографії й заливатися трьома еспресо, аби встигати за темою. Минулого разу ми розібрали основи блокчейну та як це все працює (якщо пропустили, йдіть робіть домашнє завдання, поки вчитель не дізнався).
Сьогодні ми переходимо в повний degen-режим і занурюємося глибоко під капот. Якщо основи блокчейну дали вам водійські права, вважайте це своїм курсом інженерії Формули-1. Ми збираємося дослідити архітектуру, яка змушує блокчейн працювати: від викликів масштабованості до складних рівнів, які працюють разом як ідеально оркестрована симфонія. Місцями буде трохи технічно, але обіцяю, що це буде таким же засвоюваним, як ваш улюблений нічний перекус 😏
Готові побачити, що живить майбутнє інтернету? Давайте зануримося.
⚡Blockchain Scalability
Пам'ятаєте Visa, найбільшу платіжну систему у світі? Напевно, так. Ми говоримо про неї зараз, тому що Visa може обробляти понад 65 000 транзакцій на секунду в пікові періоди, що робить її однією з найшвидших платіжних інфраструктур. Ви можете запитати — а що з Bitcoin? Bitcoin може обробляти лише 4-7 транзакцій на секунду. Це як порівнювати велосипед із космічним кораблем.
Цей величезний розрив розкриває найбільший виклик блокчейну — масштабованість.
Масштабованість блокчейну представляє здатність мережі ефективно обробляти зростальну кількість транзакцій. Вона вимірюється переважно в TPS (транзакцій на секунду), показнику, який визначає, чи може блокчейн дійсно обслуговувати реальний попит, чи залишається просто крутим технологічним експериментом.
Масштабування блокчейну — це не так просто, як додавання більше серверів (як роблять традиційні технологічні компанії). Розподілена природа блокчейну створює унікальні обмеження, які вимагають інноваційних рішень. Ви не можете просто кинути більше обладнання на проблему й вважати справу зробленою.
⚖️ Scalability Trilemma
Трилема масштабованості блокчейну — це термін, придуманий Віталіком Бутеріним (співзасновником Ethereum), описує три властивості, які повинен мати високопродуктивний блокчейн:
Основна ідея цієї трилеми полягає в тому, що блокчейн може досягти лише двох із цих трьох властивостей одночасно. Ми вже розглянули концепцію масштабованості, тож давайте також чітко визначимо, що таке інші властивості.
Децентралізація — це усунення посередників і центрального контролю. У справді децентралізованій мережі жоден окремий суб'єкт не може контролювати, цензурувати або маніпулювати системою. Влада розподілена між тисячами незалежних учасників по всьому світу.
Досягнення оптимальної децентралізації часто зменшує швидкість мережі. Коли більше майнерів або валідаторів приєднується для забезпечення безпеки мережі, обробка транзакцій може сповільнюватися, тому що більше учасників потребує досягнення консенсусу.
Безпека означає захист від атак, шахрайства та маніпуляцій. Це про забезпечення того, щоб мережа залишалася надійною та стійкою до зловмисних акторів, які намагаються зламати систему.
Розподілена природа блокчейну за своєю суттю забезпечує безпеку: замість атаки на одну центральну базу даних, хакерам довелося б скомпрометувати більшість мережі одночасно. Однак збільшення пропускної здатності часто передбачає зменшення кількості вузлів або їх географічного розподілу, що може поставити під загрозу безпеку.
Отже, трилема припускає, що пріоритизація однієї властивості часто вимагає жертвування певною мірою інших властивостей:
- Хочете бути супербезпечними та децентралізованими? Ви пожертвуєте швидкістю (привіт, Bitcoin).
- Хочете бути швидкими та безпечними? Ймовірно, ви централізуєте контроль (привіт, деякі приватні блокчейни).
- Хочете бути швидкими та децентралізованими? Безпека страждає (і хакери кажуть дякую).
Ось чому існують рішення на кшталт блокчейнів другого рівня (L2). Вони по суті є оновленнями для підвищення швидкості без руйнування основних принципів блокчейну. Ми обговоримо, що означає L2, далі в цій статті. Поїхали!
🦀 Functional Layers
При обговоренні архітектури блокчейну існують два типи рівнів: функціональні рівні та рівні блокчейну. Функціональні рівні — це основні компоненти, які визначають базові операції, безпеку та підтримку додатків блокчейну.
Думайте про блокчейн як про багатошаровий торт: кожен рівень служить певній меті, і разом вони створюють повну систему, яку ми знаємо й любимо. Давайте подивимося, що це за рівні.
Hardware/Infrastructure Layer
Це фундамент, фізичний світ, де блокчейн зустрічається з реальністю. Він включає всі сервери, комп'ютери, обладнання для майнінгу та інтернет-інфраструктуру, які живлять мережу.
Цей рівень також містить віртуальні машини — спеціалізовані середовища, які виконують смарт-контракти. Кожен великий блокчейн має свій власний: Ethereum Virtual Machine (EVM) для Ethereum, Avalanche Virtual Machine для Avalanche тощо.
Data Layer
Ось де відбувається вся магія зі зберіганням і структурою даних. Цей рівень організовує транзакції в блоки й з'єднує їх разом за допомогою криптографічних хеш-функцій.
Рівень даних також визначає криптографічні примітиви, такі як цифрові підписи, пари публічних-приватних ключів та алгоритми шифрування, які забезпечують безпеку всього.
Network Layer
Цей рівень керує комунікацією між усіма комп'ютерами (вузлами) в мережі. Він відповідає за:
- Виявлення пірів (як вузли знаходять один одного)
- Протоколи передачі даних
- Підтримання мережевого з'єднання
- Керування сесіями вузлів та автентифікацією
Без цього рівня блокчейн був би просто ізольованими комп'ютерами, що розмовляють самі з собою, що не дуже корисно для розподіленої системи.
Consensus Layer
Ось де відбувається демократія. Рівень консенсусу встановлює правила того, як учасники мережі погоджуються щодо валідності транзакцій. Різні блокчейни використовують різні механізми, і ось деякі з них:
- Proof-of-Work (PoW)/Доказ виконання роботи: Майнери змагаються за розв'язання математичних головоломок.
- Proof-of-Stake (PoS)/Доказ "частки" (зберігання певної кількості коштів): Валідатори обираються на основі їхньої частки в мережі.
- Delegated Proof-of-Stake (DPoS)/Делегований доказ "частки": Токен холдери голосують за представників, які валідують транзакції.
Ми обговоримо механізми консенсусу більш детально в наступних статтях.
Application Layer
Це те, з чим взаємодіють користувачі — гаманці, децентралізовані біржі, NFT-маркетплейси та інші децентралізовані додатки. Це інтерфейс між базовою технологією та користувачами.
Смарт-контракти також живуть тут. Нагадування: це програмований код, який автоматично виконує угоди, коли виконуються певні умови. Вони як цифрові торгові автомати.
Нижче cхема, щоб ви краще зрозуміли функціональні рівні:
🏗 Architecture Layers
Функціональні рівні блокчейну працюють разом, щоб сформувати те, що відомо як архітектурні рівні блокчейну. Це те, що ми маємо на увазі, коли називаємо блокчейни рівня 1, 2 і 3 (L1, L2 і L3).
Хоча функціональні рівні показують нам, як блокчейн працює внутрішньо, архітектурні рівні представляють різні підходи до розв'язання трилеми масштабованості.
Layer 0 (L0): The Foundation
Цей рівень забезпечує базову інфраструктуру, яка дозволяє кільком блокчейнам працювати та спілкуватися. Думайте про це, як про інтернет для блокчейнів — фундамент, який дозволяє різним мережам взаємодіяти.
Приклади включають крос-чейн протоколи та базову інтернет-інфраструктуру, яка підтримує блокчейн-мережі.
Layer 1 (L1): The Main Chain
L1 блокчейни — це первинні мережі, де відбувається основна функціональність блокчейну. Це "материнські кораблі", такі як Bitcoin, Ethereum, Solana, Cardano та інші.
Вони відповідають за:
- Обробку та валідацію транзакцій
- Механізми консенсусу
- Безпеку мережі
- Базову функціональність
L1 зазвичай досконало справляються з безпекою та децентралізацією, але борються з масштабованістю через обмеження трилеми.
Layer 2 (L2): The Scaling Solutions
L2 рішення побудовані поверх L1 блокчейнів для покращення продуктивності без компромісу безпеки основного блокчейну. Вони обробляють транзакції швидше та дешевше, зберігаючи зв'язок з основною мережею.
Популярні L2 підходи включають роллапи (zkSync, Optimism), канали стану (Lightning Network), вкладені блокчейни та інші. Ми обговоримо рішення масштабування в наступних статтях.
Layer 3 (L3): The User Experience
L3 фокусується на додатках та інтерфейсах користувача. Це де блокчейн технологія стає доступною для звичайних людей через зручні додатки, крос-чейн додатки та API.
Цей рівень абстрагує складність базової блокчейн інфраструктури, дозволяючи користувачам взаємодіяти з web3 без необхідності розуміння технічних деталей.
🛠 Web3 Stack
Web3 стек — це набір інструментів для побудови децентралізованого інтернету. Це колекція протоколів, інфраструктури та додатків, які працюють разом для створення нових бізнес-моделей та організаційних структур.
Нижче наводжу одне з найкращих візуальних представлень технологічного стека web3:
Protocol Layer
Внизу знаходиться рівень протоколу, який включає блокчейн-фундаменти, такі як Bitcoin, Ethereum та їхні L2 розширення. Вони забезпечують базову інфраструктуру для всього іншого.
Крос-чейн мости також живуть тут, діючи як автомагістралі, які дозволяють даним переміщуватися між різними блокчейнами.
Infrastructure Layer
Цей рівень містить будівельні блоки, які розробники використовують для створення додатків:
- Зберігання файлів: IPFS, Filecoin, Arweave для децентралізованого зберігання даних.
- Оракули: Chainlink та інші, які приносять дані реального світу в блокчейн.
- Рішення ідентичності: ENS (Ethereum Name Service) домени та протоколи цифрової ідентичності.
- Фінансові примітиви: Uniswap для обміну токенів, Aave для кредитування.
Use Case Layer
Ось де все збирається в реальні додатки. Ігри, такі як Axie Infinity, поєднують кілька інфраструктурних компонентів для створення гарного досвіду користувача. Децентралізовані соціальні платформи, такі як Zora, використовують протоколи зберігання для контенту та блокчейн для платежів.
Access Layer
Нагорі ми маємо точки входу до web3: гаманці, фіатні рампи (для переводу фіатних грошей у криптовалюту) та платформи-агрегатори, які допомагають користувачам відкривати та взаємодіяти з децентралізованими додатками.
Цей рівень є вирішальним, тому що він визначає, чи залишиться web3 нішевою технічною цікавинкою, чи стане доступним для більшості користувачів.
Розглядайте все це як блоки Lego для web3.
Key Takeaways
- Трилема масштабованості — це фундаментальний виклик: Жоден блокчейн не розв'язав ідеально безпеку, децентралізацію та масштабованість одночасно.
- Рівні працюють в гармонії: Функціональні рівні створюють повну систему (основні компоненти, які змушують блокчейн працювати), архітектурні рівні розв'язують масштабування, а рівні web3 стека забезпечують будівельні блоки та сприяють інноваціям.
- L2 рішення змінюють гру: Вони забезпечують масштабованість без компромісу безпеки та децентралізації L1.
- Майбутнє багаторівневе: Замість одного ідеального блокчейну ми будуємо взаємопов'язану екосистему спеціалізованих мереж.
- Інновації відбуваються на кожному рівні: Кожен рівень представляє можливості для оптимізації та нових бізнес-моделей.
Final Thought
Ось і все! Ми щойно розібрали двигун web3 і розглянули кожен компонент. Знаю, це досить технічно, але сподіваюся, ви зрозуміли суть. Якщо хочете обговорити цю тему детальніше або у вас є якісь питання, сміливо пишіть мені у Telegram.
Вам потрібно запам'ятати, що блокчейн є цілим архітектурним стеком, який складніший, ніж більшість людей усвідомлює.
Ми живемо в епоху web3, яка схожа на еру раннього інтернету. Сьогоднішні L2 рішення та крос-чейн мости — це завтрашня фундаментальна інфраструктура, що буде живити додатки, які ми навіть не можемо поки що уявити.
Прекрасна річ у розумінні цих рівнів полягає в тому, що ви починаєте бачити можливості скрізь. Не дозволяйте складності вас зупинити. Рим не був побудований за день, як і не буде децентралізований інтернет. Архітектура web3 буде продовжувати розвиватися, і саме це робить цю сферу такою захопливою.
Якщо ви дізналися щось нове сьогодні, поділіться цим. Розкажіть своїй спільноті. Нумо поширювати знання і розвиватися разом.
На цьому все, нормі. Наступного разу ми зануримося у механізми консенсусу та дослідимо, як різні блокчейни досягають згоди у світі без довіри. Готуйтеся до ще однієї подорожі, що розширює розум 💪
Cookies She Left Behind
Якщо ви хочете глибше зануритися в тему, я б також рекомендувала переглянути наступне:
- A simple guide to the Web3 stack (Coinbase Blog)
- A Developer’s Guide to the Web3 Stack (Alchemy Blog)