Osoby rozpoczynające przygodę z technologią blockchain szybko spotykają się z pojęciami Layer 1 i Layer 2, czyli pierwszej i drugiej warstwy sieci. Zrozumienie różnic między nimi oraz powodów, dla których architektura kryptowalut rozwija się właśnie w tym kierunku, pozwala lepiej zrozumieć jeden z najważniejszych fundamentów współczesnych finansów cyfrowych.
Problemy z przepustowością sieci oraz wysokimi opłatami transakcyjnymi nie wynikają z niedoskonałości czy „błędów” popełnionych przez twórców pierwszych blockchainów. Są przede wszystkim konsekwencją świadomych decyzji projektowych, w których bezpieczeństwo i decentralizacja zostały postawione wyżej niż maksymalna skalowalność.
Czym jest pierwsza warstwa i skąd wynikają jej ograniczenia?
Warstwa pierwsza, określana jako Layer 1, to podstawowy blockchain danej sieci. Przykładami Layer 1 są Bitcoin i Ethereum. To właśnie na tym poziomie obowiązują główne zasady konsensusu, a transakcje są weryfikowane i zapisywane przez rozproszoną sieć węzłów działających na całym świecie.
Jednym z najważniejszych celów projektowych Layer 1 jest zapewnienie wysokiego poziomu bezpieczeństwa i decentralizacji. Aby użytkownicy mogli samodzielnie uruchamiać węzły i weryfikować stan sieci, wymagania sprzętowe nie mogą być zbyt wysokie. Z tego powodu rozmiar bloków, częstotliwość ich tworzenia oraz ilość danych przetwarzanych przez sieć podlegają określonym ograniczeniom.
Gdyby blockchain był w stanie przetwarzać setki tysięcy transakcji na sekundę bezpośrednio w głównym łańcuchu, jego baza danych rosłaby znacznie szybciej. W dłuższej perspektywie mogłoby to sprawić, że prowadzenie pełnego węzła wymagałoby bardzo wydajnego sprzętu i infrastruktury. W rezultacie coraz mniej osób byłoby w stanie samodzielnie uczestniczyć w procesie weryfikacji sieci, co mogłoby prowadzić do większej centralizacji.
To właśnie napięcie pomiędzy skalowalnością, bezpieczeństwem i decentralizacją stanowi jedno z największych wyzwań technologii blockchain.
Trylemat blockchaina jako wyzwanie inżynieryjne
W świecie technologii blockchain funkcjonuje pojęcie trylematu blockchaina. Koncepcja ta zakłada, że osiągnięcie jednocześnie wysokiego poziomu decentralizacji, bezpieczeństwa i skalowalności jest niezwykle trudne.
Bitcoin i Ethereum w swoich podstawowych warstwach kładą szczególny nacisk na bezpieczeństwo oraz decentralizację. Jednym z kosztów takiego podejścia jest ograniczona przepustowość głównego łańcucha.
Bitcoin może przetwarzać średnio około kilku transakcji na sekundę, natomiast Ethereum jest w stanie obsłużyć ich znacznie więcej, choć również posiada ograniczoną przepustowość Layer 1. Dla porównania, tradycyjne globalne systemy płatnicze zostały zaprojektowane z myślą o obsłudze znacznie większej liczby operacji.
Problem staje się szczególnie widoczny w okresach zwiększonego zainteresowania rynkiem. Gdy wielu użytkowników chce jednocześnie dokonać transakcji, zaczynają oni konkurować o ograniczoną przestrzeń w blokach. W praktyce może to prowadzić do wzrostu opłat transakcyjnych.
Przy dużym obciążeniu sieci koszt pojedynczej transakcji może stać się na tyle wysoki, że wykonywanie niewielkich płatności przestaje być ekonomicznie uzasadnione.
Jak działa druga warstwa, czyli Layer 2?
Jednym z najważniejszych sposobów rozwiązania problemu ograniczonej przepustowości jest przeniesienie części operacji poza główny blockchain. W ten sposób powstały rozwiązania określane mianem Layer 2.
Layer 2 to dodatkowa warstwa infrastruktury powiązana z głównym łańcuchem. Jej zadaniem jest przetwarzanie części transakcji poza Layer 1, a następnie przekazywanie odpowiednich danych lub dowodów do głównej sieci.
Dzięki temu tysiące operacji mogą zostać przetworzone poza głównym łańcuchem, a użytkownicy mogą korzystać z niższych opłat i krótszego czasu realizacji transakcji. Ostateczne rozliczenie nadal odbywa się jednak w oparciu o bezpieczeństwo głównej sieci.
Dobrym sposobem na wyobrażenie sobie tego mechanizmu jest analogia do systemu prawnego. Layer 1 można porównać do głównego rejestru, w którym przechowywane są najważniejsze i ostateczne informacje. Layer 2 pełni natomiast funkcję warstwy operacyjnej, w której można przeprowadzać dużą liczbę codziennych działań bez konieczności zapisywania każdej z nich osobno w głównym rejestrze.
Dopiero zbiorcze podsumowanie tych operacji trafia do Layer 1.
Przykłady rozwiązań drugiej warstwy
W przypadku Bitcoina jednym z najbardziej znanych rozwiązań Layer 2 jest Lightning Network. Jest to sieć kanałów płatniczych umożliwiająca realizowanie transakcji poza głównym blockchainem Bitcoina.
Dzięki Lightning Network użytkownicy mogą dokonywać szybkich i relatywnie tanich płatności, w tym również mikrotransakcji. Pozwala to wykorzystać Bitcoina nie tylko do przechowywania wartości czy dużych transferów, ale również do codziennych płatności, bez konieczności rejestrowania każdej z nich bezpośrednio w głównym łańcuchu.
W ekosystemie Ethereum szczególnie istotną rolę odgrywają rollupy. Ich zadaniem jest wykonywanie dużej części operacji poza głównym łańcuchem, a następnie przedstawianie ich w skompresowanej formie na Ethereum.
Rollupy dzielą się przede wszystkim na dwa główne typy: ZK Rollups oraz Optimistic Rollups.
ZK Rollups wykorzystują kryptograficzne dowody pozwalające potwierdzić poprawność dużej liczby operacji bez konieczności przetwarzania każdej z nich osobno przez główny łańcuch. Przykładami projektów wykorzystujących tę technologię są między innymi zkSync i Starknet.
Optimistic Rollups działają według innego modelu. Zakładają, że przesyłane dane są poprawne, a mechanizm weryfikacji pozwala zakwestionować transakcje, jeśli pojawi się dowód ich nieprawidłowości. Do najbardziej znanych rozwiązań tego typu należą Arbitrum i Optimism.
Oba podejścia mają ten sam podstawowy cel: zwiększyć przepustowość ekosystemu Ethereum i obniżyć koszty korzystania z sieci, jednocześnie wykorzystując bezpieczeństwo głównego blockchaina.
Korzyści dla codziennego użytkownika
Rozwój rozwiązań Layer 2 może znacząco zmienić sposób, w jaki korzystamy z cyfrowych finansów. Z perspektywy użytkownika najważniejsze korzyści to:
- niższe opłaty transakcyjne — przeniesienie części operacji poza główny łańcuch pozwala ograniczyć koszty;
- krótszy czas realizacji transakcji — wiele operacji może być wykonywanych znacznie szybciej niż bezpośrednio na Layer 1;
- możliwość realizowania mikrotransakcji — niewielkie płatności stają się bardziej ekonomiczne;
- odciążenie głównej sieci — mniejsza liczba operacji wykonywanych bezpośrednio na Layer 1 może ograniczyć przeciążenia;
- większa skalowalność całego ekosystemu — Layer 2 pozwala obsłużyć większą liczbę użytkowników bez konieczności proporcjonalnego zwiększania obciążenia głównego łańcucha.
Bezpieczeństwo i przyszłość architektury warstwowej
Jedną z najważniejszych zalet części rozwiązań Layer 2 jest możliwość wykorzystania bezpieczeństwa zapewnianego przez główny blockchain. Nie oznacza to jednak, że wszystkie rozwiązania drugiej warstwy są identyczne pod względem bezpieczeństwa. Ich właściwości zależą od konkretnej technologii, mechanizmu weryfikacji oraz stopnia decentralizacji.
W przypadku rollupów Ethereum główny łańcuch odgrywa kluczową rolę w zabezpieczaniu stanu i rozliczaniu operacji. Dzięki kryptograficznym mechanizmom weryfikacji możliwe jest przeniesienie dużej części obliczeń poza Layer 1 bez konieczności rezygnowania z bezpieczeństwa głównej sieci.
Właśnie dlatego architektura wielowarstwowa jest jednym z najważniejszych kierunków rozwoju technologii blockchain.
W przyszłości Layer 1 może pełnić przede wszystkim funkcję bezpiecznej i zdecentralizowanej warstwy rozliczeniowej, podczas gdy Layer 2 będzie odpowiadać za dużą część codziennej aktywności użytkowników. Taki podział pozwala połączyć zalety obu podejść: bezpieczeństwo i decentralizację głównego łańcucha z większą szybkością oraz niższymi kosztami operacji wykonywanych na dodatkowych warstwach.
Podsumowanie
Zrozumienie różnicy między Layer 1 a Layer 2 pozwala spojrzeć na kryptowaluty nie jak na pojedyncze programy czy cyfrowe aktywa, lecz jak na rozbudowaną, wielopoziomową infrastrukturę finansową.
Bitcoin i Ethereum nie potrzebują drugiej warstwy dlatego, że ich podstawowa architektura jest nieudana. Wręcz przeciwnie — Layer 2 jest odpowiedzią na sukces i rosnącą popularność tych sieci. Gdy liczba użytkowników i transakcji rośnie, konieczne staje się znalezienie sposobu na zwiększenie przepustowości bez rezygnowania z kluczowych cech blockchaina, takich jak bezpieczeństwo i decentralizacja.
To właśnie rozwiązania Layer 2 mają odegrać istotną rolę w procesie skalowania technologii blockchain i przygotowania jej na masową adopcję.
Jeśli chcesz dogłębnie poznać mechanizmy stojące za Bitcoinem, Ethereum i technologią blockchain, a także nauczyć się bezpiecznie korzystać z portfeli oraz różnych typów sieci, warto sięgnąć po książkę „ABC Kryptowalut”. To napisany prostym i przystępnym językiem przewodnik, który krok po kroku wprowadza czytelnika w świat nowoczesnych finansów cyfrowych.