Hvad er Layer0, Layer1, Layer2, Layer3 i Blockchain? – Cryptopolitan

Blockchain er en revolutionerende teknologi, der muliggør sikker og gennemsigtig udveksling af data. Den bruger en række lag til at lagre og behandle information, som omtales som lag 0-3. Hvert lag har sit eget formål og funktion, hvilket giver mulighed for et omfattende system, der kan håndtere en lang række transaktioner.

Blockchain er defineret som en distribueret ledger-teknologi (DLT), der letter sikker og pålidelig udveksling af digitale aktiver mellem to eller flere parter. Det er et unikt system, der fungerer som et åbent, decentralt netværk til lagring af data på flere computere på én gang.

Layer1

For at validere og afslutte transaktioner er lag 1 den grundlæggende blockchain, som flere andre lag kan bygges på. De kan arbejde uafhængigt af andre blockchains.

Lag1 kan opdeles i tre segmenter:

1. Datalag - ansvarlig for lagring af alle data relateret til transaktioner inden for netværket. Dette inkluderer ting som transaktionshistorik, saldi, adresser osv. Dette lag hjælper også med at validere hver transaktion ved at bruge kryptografiske algoritmer (hashing) for at sikre nøjagtighed og sikkerhed.
2. Network Layer- ansvarlig for håndtering af kommunikation mellem brugere på blockchain-netværket. Den er ansvarlig for at udsende transaktioner og andre meddelelser på tværs af netværket, samt at verificere nøjagtigheden og legitimiteten af ​​disse meddelelser.
3. Consensus Layer- gør det muligt for blockchain at nå til enighed om et sæt regler, som alle brugere skal følge, når de udfører transaktioner. Det sikrer, at alle transaktioner er gyldige og ajourførte ved at bruge konsensusalgoritmer såsom bevis for arbejde, bevis for indsats eller byzantinsk fejltolerance.
4. Application/Smart Contract Layer er det sted, hvor det meste af funktionaliteten foregår i et blockchain-netværk. Dette lag indeholder kode (eller smarte kontrakter), der kan bruges til at konstruere applikationer, der kører oven på blockchain-økosystemet. Disse applikationer er i stand til at udføre transaktioner og gemme data på en sikker, distribueret måde. Ikke alle layer1-protokoller har smart kontraktfunktionalitet.

Eksempler på sådanne netværk er Bitcoin, Solana, Ethereumog Cardano- som alle har deres eget native token. Dette token bruges i stedet for transaktionsgebyrer og tjener som et incitament for netværksdeltagere til at tilslutte sig et netværk.

Selvom disse mønter har forskellige pålydende værdier baseret på det underliggende projekt, forbliver deres formål uændret: at give en økonomisk støttemekanisme for blockchains funktionalitet.

Layer 1-netværk har problemer med skalering, da blockchain har svært ved at behandle antallet af transaktioner, som netværket kræver. Dette resulterer i, at transaktionsgebyrer stiger drastisk.

Blockchain-trilemmaet, et udtryk opfundet af Vitalik Buterin, påberåbes ofte, mens man diskuterer potentielle løsninger på dette problem; i det væsentlige behov for at balancere decentralisering, sikkerhed og skalerbarhed.

Mange af disse tilgange har deres egne afvejninger; såsom finansiering af supernoder – og dermed indkøb af supercomputere og store servere – for at øge skalerbarheden, men skabe en iboende centraliseret blockchain.

Tilgange til at løse blockchain-trilemmaet:

Forøg blokstørrelsen

Forøgelse af blokstørrelsen på et Layer 1-netværk kan effektivt behandle flere transaktioner. Det er dog ikke muligt at opretholde en uendelig stor blok, da større blokke betyder langsommere transaktionshastigheder på grund af de øgede datakrav og nedsat decentralisering. Dette fungerer som en grænse for skalerbarhed gennem blokstørrelsesforøgelser, hvilket begrænser ydeevneforøgelser til de potentielle omkostninger ved nedsat sikkerhed.

Skift konsensusmekanisme

Mens proof-of-work (POW)-mekanismer stadig eksisterer, er de mindre bæredygtige og skalerbare end deres proof-of-stake (POS) modparter. Dette er grunden til, at Ethereum gik fra POW til POS; hensigten er at give en mere sikker og pålidelig konsensusalgoritme, der giver bedre resultater med hensyn til skalerbarhed.

sharding

Sharding er en databasepartitioneringsteknik, der bruges til at skalere ydeevnen af ​​distribuerede databaser. Ved at segmentere og distribuere en blockchain-ledger på tværs af flere noder tilbyder sharding forbedret skalerbarhed, som øger transaktionsgennemstrømningen, da flere shards kan behandle transaktioner parallelt. Dette resulterer i forbedret ydeevne og væsentligt reduceret behandlingstid sammenlignet med den traditionelle serielle tilgang.

Svarende til at spise en kage delt i skiver. På denne måde, selv med en stigning i datavolumen eller enhver netværksoverbelastning, er sharded netværk meget mere effektive, da alle deltagende noder arbejder synkront sammen om at behandle transaktioner.

Layer2

Layer 2-protokoller er bygget oven på Layer 1 blockchain for at løse dens skalerbarhedsproblemer uden at overbelaste basislaget.

Dette gøres ved at skabe en sekundær ramme, kaldet "off the chain", der giver mulighed for bedre kommunikationsgennemstrømning og hurtigere transaktionstider, end Layer 1 kan understøtte.

Ved at bruge Layer 2-protokoller forbedres transaktionshastigheder og transaktionsgennemstrømning øges, hvilket betyder, at flere transaktioner kan behandles på én gang inden for en defineret tidsperiode. Dette kan være utroligt fordelagtigt, når det primære netværk bliver overbelastet og bremser, da det hjælper med at reducere omkostningerne til transaktionsgebyrer og forbedre den samlede ydeevne.

Her er flere måder, hvorpå Layer2s løser skalerbarhedstrillemaet:

Kanaler

Kanaler giver en Layer 2-løsning, der giver brugerne mulighed for at indgå flere transaktioner uden for kæden, før det rapporteres på basislaget. Dette giver mulighed for hurtigere og mere effektive transaktioner. Der er to typer kanaler: betalingskanaler og statskanaler. Betalingskanaler muliggør blot betalinger, hvorimod statslige kanaler muliggør meget bredere aktiviteter som dem, der normalt ville finde sted på blockchain, såsom at håndtere smarte kontrakter.

Ulempen er, at deltagende brugere skal være kendt af netværket, så åben deltagelse er udelukket. Alle brugere bliver også nødt til at låse deres tokens inde i en multi-sig smart kontrakt, før de engagerer sig i kanalen.

Plasma

Plasma-rammen, der er skabt af Joseph Poon og Vitalik Buterin, bruger smarte kontrakter og numeriske træer til at skabe "barnekæder", som er kopier af den originale blockchain - også kendt som "forælderkæden".

Denne metode gør det muligt at overføre transaktioner væk fra den primære kæde til den underordnede kæde, hvorved transaktionshastigheden forbedres og transaktionsgebyrer reduceres, og den fungerer godt med specifikke tilfælde såsom digitale tegnebøger.

Udviklerne af Plasma har designet det specifikt for at sikre, at ingen bruger kan handle, før en bestemt venteperiode er forbi.

Dette system kan dog ikke bruges til at hjælpe med at skalere intelligente kontrakter til generelle formål.

sidekæder

Sidekæder, som er blockchains, der opererer parallelt med den primære blockchain eller Layer 1, har flere forskellige funktioner, der adskiller dem fra klassiske blockchains. Sidekæder kommer med deres egne uafhængige blokkæder, der ofte bruger forskellige konsensusmekanismer og har forskellige blokstørrelseskrav fra lag 1.

Men på trods af at sidekæder har deres egne uafhængige kæder, forbinder de sig stadig til Layer 1 ved at bruge en delt virtuel maskine. Det betyder, at alle kontrakter eller transaktioner, der kan bruges på Layer 1-netværk, også er tilgængelige til brug på sidekæder, hvilket skaber en ekspansiv infrastruktur af interoperabilitet mellem de to typer kæder.

opdateringspakker

Rollups opnår skalering ved at gruppere flere transaktioner på sidekæden i en enkelt transaktion på basislaget og bruge SNARK'er (kortfattet ikke-interaktivt vidensargument) som kryptografiske beviser.

Mens der er to typer rollups – ZK rollups og Optimistic rollups – ligger forskellene i deres evne til at bevæge sig mellem lag.

Optimistiske oprulninger bruger en virtuel maskine, som muliggør lettere migrering fra Layer1 til Layer2, mens ZK-oprulninger giver afkald på denne funktion for større effektivitet og hastighed.

Layer0

Layer 0-protokoller spiller en central rolle i at muliggøre bevægelsen af ​​aktiver, perfektionere brugeroplevelsen og reducere de forhindringer, der er forbundet med interoperabilitet på tværs af kæder. Disse protokoller giver blockchain-projekter på Layer 1 en effektiv løsning til at imødegå store problemer, såsom vanskeligheden ved at flytte mellem Layer1-økosystemer.

Der er ikke kun ét design til et sæt Layer0-protokoller; særskilte konsensusmekanismer og blokparametre kan vedtages til differentieringsformål. Nogle Layer0-tokens fungerer som et effektivt anti-spam-filter, idet brugere skal satse disse tokens, før de kan få adgang til tilknyttede økosystemer.

Cosmos er en Layer 0-protokol, kendt for sin open source-værktøjspakke, der består af Tendermint, Cosmos SDK og IBC. Disse tilbud giver udviklere mulighed for problemfrit at konstruere deres egne blockchain-løsninger i et interoperabelt miljø; den mutualistiske arkitektur gør det muligt for komponenter at interagere frit med hinanden. Denne kollaborative vision om en virtuel verden er blevet til virkelighed i Cosmoshood, da den kærligt blev opfundet af sine hengivne tilhængere – hvilket gør det muligt for blockchain-netværk at trives uafhængigt, men eksisterer kollektivt, der inkarnerer 'Internet of Blockchain'.

Et andet almindeligt eksempel er Polka prik.

Layer3

Layer 3 er protokollen, der driver blockchain-baserede løsninger. Det kaldes typisk "applikationslaget" og giver instruktioner til, at lag 1-protokoller skal behandles. Dette gør det muligt for dapps, spil, distribueret lagring og andre applikationer bygget oven på en blockchain-platform at fungere korrekt.

Uden disse applikationer ville lag 1-protokoller alene være ret begrænset i anvendelighed; Lag 3 er afgørende for at låse deres kraft op.

lag 4?

Layer4 eksisterer ikke, de diskuterede lag omtales som de fire lag af blockchain, men det er fordi vi begynder at tælle fra 0 i programmeringsverdenen.

Konklusion

Skalerbarheden af ​​blockchain-netværk er meget afhængig af deres arkitektur og den teknologistack, de anvender. Hvert lag i et netværk tjener et vigtigt formål med at give mulighed for større gennemløb og interoperabilitet med andre blockchains. Layer 1-protokoller danner basislaget eller hovedblokkæden, mens sidechains, rollups og Layer 0-protokoller giver yderligere støtte til skalering.

Layer 3-protokoller giver instruktioner, der giver brugerne adgang til applikationer, der er bygget oven på hele systemet. Tilsammen bidrager disse elementer alle til at skabe en kraftfuld, tillidsfri infrastruktur, der er i stand til at håndtere store transaktioner sikkert.