Wat is Laag0, Laag1, Laag2, Laag3 in Blockchain? – Cryptopoliet

Blockchain is een revolutionaire technologie die een veilige en transparante uitwisseling van gegevens mogelijk maakt. Het maakt gebruik van een reeks lagen om informatie op te slaan en te verwerken, ook wel Lagen 0-3 genoemd. Elke laag heeft zijn eigen doel en functie, waardoor een uitgebreid systeem mogelijk is dat een grote verscheidenheid aan transacties aankan.

Blockchain wordt gedefinieerd als een gedistribueerde grootboektechnologie (DLT) die de veilige en vertrouwde uitwisseling van digitale activa tussen twee of meer partijen mogelijk maakt. Het is een uniek systeem dat functioneert als een open, gedecentraliseerd netwerk om gegevens op meerdere computers tegelijk op te slaan.

Layer1

Om transacties te valideren en af ​​te ronden, is laag 1 de basisblokketen waarop meerdere andere lagen kunnen worden gebouwd. Ze kunnen onafhankelijk van andere blockchains werken.

De laag1 kan worden onderverdeeld in drie segmenten:

1. Gegevenslaag - verantwoordelijk voor het opslaan van alle gegevens met betrekking tot transacties binnen het netwerk. Dit omvat zaken als transactiegeschiedenis, saldi, adressen, enz. Deze laag helpt ook bij het valideren van elke transactie door cryptografische algoritmen (hashing) te gebruiken om nauwkeurigheid en veiligheid te garanderen.
2. Netwerklaag - verantwoordelijk voor het afhandelen van communicatie tussen gebruikers op het blockchain-netwerk. Het is verantwoordelijk voor het uitzenden van transacties en andere berichten over het netwerk, evenals het verifiëren van de juistheid en legitimiteit van deze berichten.
3. Consensuslaag - stelt de blockchain in staat overeenstemming te bereiken over een reeks regels die alle gebruikers moeten volgen bij het uitvoeren van transacties. Het zorgt ervoor dat alle transacties geldig en up-to-date zijn door gebruik te maken van consensusalgoritmen zoals Proof of Work, Proof of Stake of Byzantine Fault Tolerance.
4. De Application/Smart Contract Layer is waar de meeste functionaliteit plaatsvindt binnen een blockchain-netwerk. Deze laag bevat code (of slimme contracten) die kunnen worden gebruikt om applicaties te bouwen die bovenop het blockchain-ecosysteem draaien. Deze applicaties zijn in staat transacties uit te voeren en gegevens op een veilige, gedistribueerde manier op te slaan. Niet alle Layer1-protocollen hebben slimme contractfunctionaliteit.

Voorbeelden van dergelijke netwerken zijn Bitcoin, Solana, Ethereum en Cardano- die allemaal hun eigen native token hebben. Dit token wordt gebruikt in plaats van transactiekosten en dient als een stimulans voor netwerkdeelnemers om lid te worden van een netwerk.

Hoewel deze munten verschillende denominaties hebben op basis van het onderliggende project, blijft hun doel ongewijzigd: het bieden van een economisch ondersteuningsmechanisme voor de functionaliteit van de blockchain.

Laag 1-netwerken hebben problemen met schaalvergroting, omdat de blockchain moeite heeft om het aantal transacties te verwerken dat het netwerk nodig heeft. Hierdoor stijgen de transactiekosten drastisch.

Het Blockchain Trilemma, een term bedacht door Vitalik Buterin, wordt vaak gebruikt bij het bespreken van mogelijke oplossingen voor dit probleem; moet in wezen een balans vinden tussen decentralisatie, beveiliging en schaalbaarheid.

Veel van deze benaderingen hebben hun eigen afwegingen; zoals het financieren van supernodes - waardoor supercomputers en grote servers worden gekocht - om de schaalbaarheid te vergroten, maar het creëren van een inherent gecentraliseerde blockchain.

Benaderingen voor het oplossen van het blockchain-trilemma:

Vergroot de blokgrootte

Door de blokgrootte van een Layer 1-netwerk te vergroten, kunnen meer transacties effectief worden verwerkt. Het is echter niet haalbaar om een ​​oneindig groot blok te onderhouden, aangezien grotere blokken lagere transactiesnelheden betekenen vanwege de toegenomen gegevensvereisten en verminderde decentralisatie. Dit werkt als een limiet voor schaalbaarheid door toename van de blokgrootte, waardoor prestatieverbeteringen worden beperkt ten koste van verminderde beveiliging.

Verander het consensusmechanisme

Hoewel proof-of-work (POW)-mechanismen nog steeds bestaan, zijn ze minder duurzaam en schaalbaar dan hun proof-of-stake (POS)-tegenhangers. Dit is de reden waarom Ethereum is overgestapt van POW naar POS; de bedoeling is om een ​​veiliger en betrouwbaarder consensusalgoritme te bieden dat betere resultaten oplevert in termen van schaalbaarheid.

sharding

Sharding is een techniek voor het partitioneren van databases die wordt gebruikt om de prestaties van gedistribueerde databases te schalen. Door een blockchain-grootboek te segmenteren en te distribueren over meerdere knooppunten, biedt sharding verbeterde schaalbaarheid die de transactiedoorvoer verhoogt, aangezien meerdere shards transacties parallel kunnen verwerken. Dit resulteert in betere prestaties en aanzienlijk kortere verwerkingstijd in vergelijking met de traditionele seriële aanpak.

Vergelijkbaar met het eten van een cake die in plakjes is verdeeld. Op deze manier zijn gesharde netwerken veel efficiënter, zelfs met een toename van het datavolume of netwerkcongestie, omdat alle deelnemende knooppunten synchroon samenwerken bij het verwerken van transacties.

Layer2

Layer 2-protocollen zijn bovenop de Layer 1-blockchain gebouwd om de schaalbaarheidsproblemen aan te pakken zonder de basislaag te overbelasten.

Dit wordt gedaan door een secundair raamwerk te creëren, ook wel "off the chain" genoemd, dat een betere communicatiedoorvoer en snellere transactietijden mogelijk maakt dan Layer 1 kan ondersteunen.

Door Layer 2-protocollen te gebruiken, worden transactiesnelheden verbeterd en wordt de transactiedoorvoer verhoogd, wat betekent dat er binnen een bepaalde tijdsperiode meer transacties tegelijk kunnen worden verwerkt. Dit kan ongelooflijk voordelig zijn wanneer het primaire netwerk overbelast raakt en vertraagt, omdat het helpt om de transactiekosten te verlagen en de algehele prestaties te verbeteren.

Hier zijn verschillende manieren waarop Layer2s het trillema voor schaalbaarheid oplost:

Kanalen

Kanalen bieden een Layer 2-oplossing waarmee gebruikers meerdere transacties off-chain kunnen aangaan voordat deze op de basislaag worden gerapporteerd. Dit zorgt voor snellere en efficiëntere transacties. Er zijn twee soorten kanalen: betalingskanalen en staatskanalen. Betalingskanalen maken alleen betalingen mogelijk, terwijl staatskanalen veel bredere activiteiten mogelijk maken, zoals die normaal gesproken op de blockchain zouden plaatsvinden, zoals het omgaan met slimme contracten.

De keerzijde is dat deelnemende gebruikers bekend moeten zijn bij het netwerk, dus open deelname is uitgesloten. Bovendien moeten alle gebruikers hun tokens vergrendelen in een multi-sig smart contract voordat ze met het kanaal in zee gaan.

Plasma

Het Plasma-framework, gemaakt door Joseph Poon en Vitalik Buterin, maakt gebruik van slimme contracten en numerieke bomen om "child chains" te creëren, die kopieën zijn van de originele blockchain - ook wel bekend als de "parent chain".

Met deze methode kunnen transacties worden overgedragen van de primaire keten naar de onderliggende keten, waardoor de transactiesnelheid wordt verbeterd en transactiekosten worden verlaagd, en het werkt goed met specifieke gevallen zoals digitale portefeuilles.

De ontwikkelaars van Plasma hebben het speciaal ontworpen om ervoor te zorgen dat geen enkele gebruiker transacties kan uitvoeren voordat een bepaalde wachttijd voorbij is.

Dit systeem kan echter niet worden gebruikt om slimme contracten voor algemene doeleinden op te schalen.

zijketens

Sidechains, blockchains die parallel aan de hoofdblockchain of Layer 1 werken, hebben verschillende kenmerken die hen onderscheiden van klassieke blockchains. Sidechains hebben hun eigen onafhankelijke blockchains, die vaak verschillende consensusmechanismen gebruiken en andere blokgroottevereisten hebben dan laag 1.

Ondanks het feit dat zijketens hun eigen onafhankelijke ketens hebben, maken ze toch verbinding met laag 1 door een gedeelde virtuele machine te gebruiken. Dit betekent dat alle contracten of transacties die op Layer 1-netwerken kunnen worden gebruikt, ook beschikbaar zijn voor gebruik op zijketens, waardoor een uitgebreide infrastructuur van interoperabiliteit tussen de twee soorten ketens ontstaat.

Roll-ups

Rollups zorgen voor schaalvergroting door meerdere transacties op de zijketen te groeperen in een enkele transactie op de basislaag en SNARK's (succinct non-interactive argument of knowledge) te gebruiken als cryptografisch bewijs.

Hoewel er twee soorten rollups zijn – ZK rollups en Optimistic rollups – liggen de verschillen in hun vermogen om tussen lagen te bewegen.

Optimistische rollups maken gebruik van een virtuele machine die een eenvoudigere migratie van Layer1 naar Layer2 mogelijk maakt, terwijl ZK rollups deze functie achterwege laten voor meer efficiëntie en snelheid.

Layer0

Layer 0-protocollen spelen een cruciale rol bij het mogelijk maken van de verplaatsing van activa, het perfectioneren van de gebruikerservaring en het verminderen van de obstakels die samenhangen met cross-chain interoperabiliteit. Deze protocollen bieden blockchain-projecten op Layer 1 een efficiënte oplossing om grote problemen het hoofd te bieden, zoals de moeilijkheid om te bewegen tussen Layer1-ecosystemen.

Er is niet slechts één ontwerp voor een set Layer0-protocollen; verschillende consensusmechanismen en blokparameters kunnen worden gebruikt voor differentiatiedoeleinden. Sommige Layer0-tokens dienen als een effectief antispamfilter, in die zin dat gebruikers deze tokens moeten inzetten voordat ze toegang kunnen krijgen tot bijbehorende ecosystemen.

Cosmos is een Layer 0-protocol, bekend om zijn open-source toolsuite, bestaande uit Tendermint, Cosmos SDK en IBC. Met dit aanbod kunnen ontwikkelaars naadloos hun eigen blockchain-oplossingen bouwen binnen een interoperabele omgeving; de mutualistische architectuur stelt componenten in staat om vrij met elkaar te communiceren. Deze gezamenlijke visie van een virtuele wereld is tot stand gekomen in Cosmoshood, zoals het liefdevol werd bedacht door zijn toegewijde aanhangers - waardoor blockchain-netwerken onafhankelijk kunnen gedijen en toch collectief kunnen bestaan, de belichaming van het 'Internet of Blockchain'.

Een ander veel voorkomend voorbeeld is polkadot.

Layer3

Laag 3 is het protocol dat op blockchain gebaseerde oplossingen aandrijft. Meestal aangeduid als de "toepassingslaag", geeft het instructies voor het verwerken van Laag 1-protocollen. Hierdoor kunnen dapps, games, gedistribueerde opslag en andere applicaties die bovenop een blockchain-platform zijn gebouwd, goed functioneren.

Zonder deze toepassingen zouden Layer 1-protocollen alleen vrij beperkt bruikbaar zijn; Laag 3 is essentieel om hun kracht te ontsluiten.

Laag4?

Layer4 bestaat niet, de besproken lagen worden de vier lagen van blockchain genoemd, maar dit komt omdat we in de programmeerwereld vanaf 0 beginnen te tellen.

Conclusie

De schaalbaarheid van blockchain-netwerken is sterk afhankelijk van hun architectuur en de technologiestapel die ze gebruiken. Elke laag van een netwerk dient een belangrijk doel door een grotere doorvoer en interoperabiliteit met andere blockchains mogelijk te maken. Layer 1-protocollen vormen de basislaag of hoofdblockchain, terwijl sidechains, rollups en Layer 0-protocollen extra ondersteuning bieden voor schaalvergroting.

Layer 3-protocollen bieden instructies waarmee gebruikers toegang krijgen tot applicaties die bovenop het hele systeem zijn gebouwd. Samen dragen deze elementen allemaal bij aan het creëren van een krachtige, betrouwbare infrastructuur die in staat is om grootschalige transacties veilig af te handelen.