Технология блокчейн привлекает значительное внимание благодаря своему потенциалу революционизировать многие области экономики, от финансов до здравоохранения. Тем не менее блокчейны часто рассматриваются как одна обширная система, тогда как на самом деле каждый блокчейн состоит из отдельных компонентов или слоев. В этой части мы исследуем важность уровней сети и пять наиболее распространенных типов в блокчейнах.

Важность уровней блокчейна

        Важность уровней блокчейна заключается в их способности создавать надежную и модульную основу для разработки. Уровни позволяют блокчейнам быть масштабируемыми, адаптируемыми и гибкими в соответствии с меняющимися требованиями. Помимо этих преимуществ, многоуровневые блокчейны также способствуют функциональной совместимости, позволяя разработчикам легко интегрировать новые приложения и услуги в существующие экосистемы.

       Раздельный дизайн уровней блокчейна позволяет осуществлять поэтапную разработку, облегчая усовершенствование отдельного уровня без ущерба для общей функциональности блокчейна. Понимание уровней блокчейна позволяет пользователям лучше оценивать блокчейны, определять конкретные варианты использования и раскрывать возможности для сотрудничества между блокчейнами в случае синергетических уровней.

Типичные уровни, составляющие архитектуру блокчейна

Уровень протокола

        Уровень протокола, также известный как уровень 0, является основой многоуровневой цепочки блоков, устанавливая базовые правила, управляющие сетью. Эти протоколы реализуются каждым из следующих уровней.

Сетевой уровень

         Сетевой уровень, также известный как уровень 1, устанавливает одноранговую сеть, соединяющую узлы блокчейна. Сетевой уровень обеспечивает равномерное распространение и распределение транзакций по сети, чтобы удостовериться, что несколько узлов проверяют каждую транзакцию.

Уровень консенсуса

         Уровень консенсуса, также известный как уровень 2, представляет собой, возможно, наиболее важный компонент многоуровневой цепочки блоков, обеспечивающий проверку и проверку транзакций. В частности, уровень консенсуса устанавливает четкие протоколы связи, правила проверки и доверие через неизменяемый цифровой реестр.

Уровень данных

         Уровень данных, также известный как уровень 3, отвечает за безопасное и неизменное хранение всех данных транзакций. Уровень данных связывает проверенные транзакции с блоками, а затем связывает блоки с существующей цепочкой, таким образом поддерживая запись всех транзакций, выполненных в блокчейне.

Прикладной уровень

         Прикладной уровень, также известный как уровень 4,  охватывает все элементы блокчейна, с которыми взаимодействует пользователь. Этот уровень предоставляет простой и удобный интерфейс для взаимодействия с блокчейном в различных случаях, таких как передача активов, выполнение смарт-контрактов и анализ цепочки. Этот уровень также включает в себя все смарт-контракты, децентрализованные приложения и другое программное обеспечение, работающее на блокчейне.

Как взаимодействуют слои блокчейна?

         Блокчейны похожи на дома, где каждый слой представляет собой важный функциональный компонент. Основой является уровень протокола, который определяет барьеры для всех последующих уровней блокчейна.

        Затем сетевой уровень использует правила, установленные уровнем протокола, для создания одноранговой сети, которая будет проверять транзакции. После этого уровень консенсуса использует одноранговую систему, установленную сетевым уровнем, для включения метода проверки целостности блокчейна.

       Далее следует уровень данных, в котором хранятся проверенные транзакции и обеспечивается внешний доступ к данным и их аудит. Последний уровень блокчейна — это прикладной уровень, на котором пользователи могут взаимодействовать с блокчейном через децентрализованные приложения (dApps) или пользовательские интерфейсы. Дом опирается на все свои части, построенные друг на друге, чтобы стоять, точно так же, как блокчейн требует прочности и функциональности каждого слоя.

        Трилемма безопасности — это концепция, встречающаяся во всех блокчейн-инициативах, связанных с относительной безопасностью, масштабируемость и децентрализацией сетей. Примечательно, что дилемма безопасности утверждает, что сети могут расставлять приоритеты только по двум критериям, в результате чего страдает оставшаяся категория.

        В общем, безопасность сети обратно пропорциональна масштабируемости и прямо пропорциональна децентрализации, что указывает на то, что по мере повышения уровня децентрализации сети повышается и ее безопасность, а по мере улучшения масштабируемости безопасность имеет тенденцию страдать.

        Масштабируемость относится к способности блокчейна адаптироваться к растущей пользовательской базе и объему транзакций. Блокчейны, отдающие предпочтение масштабируемости, как правило, более централизованы благодаря механизмам консенсуса, предназначенным для увеличения пропускной способности транзакций за счет объединения обязанностей по проверке с небольшой группой узлов, таких как доказательство доли.

        Децентрализация относится к степени, в которой распределена проверка реестра блокчейна. В целом, блокчейны с акцентом на децентрализацию, такие как Биткойн, обеспечивают более надежную защиту, но имеют проблемы с масштабируемостью. Это связано с тем, что по мере увеличения количества узлов время проверки также увеличивается, что снижает общую скорость блокчейна и ограничивает его способность обрабатывать постоянно растущее количество транзакций.

        Блокчейны могут регулировать относительную безопасность, масштабируемость и децентрализацию сети на каждом уровне. Криптографические алгоритмы, реализованные на уровне протокола, напрямую влияют на сеть, поскольку более надежный алгоритм повысит безопасность. Выбор, сделанный на отдельных уровнях, напрямую влияет на общую безопасность, масштабируемость и децентрализацию блокчейна и является ключевым критерием, который следует учитывать при оценке общего качества блокчейна.

Часто задаваемые вопросы

Что такое уровни блокчейна?

• Хотя блокчейны часто рассматриваются как единая система, на самом деле они состоят из нескольких отдельных компонентов, также известных как уровни. Уровни позволяют блокчейнам быть масштабируемыми, адаптируемыми и гибкими к меняющимся требованиям, а также обеспечивают совместимость для разработчиков, чтобы легко интегрировать новые приложения и услуги в существующие экосистемы.

Каковы 5 уровней блокчейна?

• Типичные уровни блокчейна включают уровень протокола (0), сетевой уровень (1), уровень консенсуса (2), уровень данных (3) и уровень приложений (4). Раздельный дизайн уровней блокчейна позволяет осуществлять поэтапную разработку, облегчая усовершенствование отдельного уровня без ущерба для общей функциональности блокчейна.

Как работает каждый слой?

• Являясь основой многоуровневой цепочки блоков, уровень протокола устанавливает базовые правила, которые управляют сетью и реализуются каждым последующим уровнем. Сетевой уровень создает одноранговую сеть, соединяющую узлы блокчейна для проверки транзакций. Затем уровень консенсуса устанавливает четкие протоколы связи, правила проверки и доверие через неизменяемый цифровой реестр. Уровень данных отвечает за безопасное и неизменное хранение всех данных транзакций. Прикладной уровень предоставляет простой и удобный интерфейс для взаимодействия с блокчейном в различных случаях, таких как передача активов, исполнение смарт-контрактов и анализ цепочки.

Как взаимодействуют слои блокчейна?

• Начиная с уровня протокола в качестве основы, этот уровень определяет барьеры для всех последующих уровней блокчейна. Затем сетевой уровень использует эти правила для создания одноранговой сети, которая будет проверять транзакции. После этого уровень консенсуса использует одноранговую систему, установленную сетевым уровнем, для включения метода проверки целостности блокчейна. Далее следует уровень данных, в котором хранятся проверенные транзакции и обеспечивается внешний доступ к данным и их аудит. Наконец, на уровне приложений пользователи могут взаимодействовать с блокчейном через децентрализованные приложения (dApps) или пользовательские интерфейсы.