لایه دوم بلاکچین چیست؟ راهکار لایه ۲ روشی برای افزایش مقیاس پذیری

لایه دوم بلاکچین چیست؟ راهکار لایه ۲ روشی برای افزایش مقیاس پذیریپس از پیدایش فناوری بلاک‌چین، تعداد تراکنش‌های انجام گرفته بر روی این فناوری به طرز شگفت‌انگیزی افزایش یافت. هرچند که این افزایش خبر از محبوبیت و موفقیت این فناوری نوظهور را می‌داد؛ اما در مقابل باعث شده بود کاربران مدت زمان زیادی برای تایید تراکنش خود در انتظار مانده و هزینه بالایی را برای این کار بپردازند. با این وجود این مشکلات و نگرانی‌ها به محض معرفی لایه دوم بلاکچین برای همیشه به دست فراموشی سپرده شد.

بعد از ظهور فناوری بلاک‌چین، تعداد تراکنش‌هایی که بر روی این فناوری صورت می‌گرفت به طور شگفت‌انگیزی افزایش یافت. این افزایش نشان دهنده محبوبیت و موفقیت این فناوری نوظهور بود، اما به همراه آن باعث شد کاربران مجبور شوند مدت زمان طولانی‌تری را صرف تایید تراکنش‌های خود کنند و هزینه‌های بیشتری را برای این فرآیند پرداخت کنند. با این حال، این مشکلات و نگرانی‌ها به طور کامل به یاد مردن سپرده شدند به محض معرفی لایه دوم بلاک‌چین.

در این مقاله، به طور جامع به معرفی لایه دوم شبکه بلاک‌چین، ویژگی‌ها و کاربردهای آن پرداخته شده است. اما پیش از معرفی این راه‌حل، بهتر است کمی بیشتر با لایه اول بلاک‌چین آشنا شوید تا تفاوت بین این دو به صورت روشن‌تری مشخص شود.

لایه اول بلاکچین، فناوری کاربردی ولی ناکافی!

لایه اول هر شبکه بلاک‌چین، به عنوان پایه و زیرساخت اصلی آن شناخته می‌شود. این لایه، به عنوان لایه اصلی یا mainnet شناخته می‌شود و قوانین اساسی اکوسیستم بلاک‌چین را تعریف و اجرا می‌کند. همچنین، وظیفه اعتبارسنجی و انجام تراکنش‌ها نیز بر عهده لایه اول بلاک‌چین قرار دارد. تمرکز اصلی این لایه‌ها بر تمرکز زدایی و تأمین امنیت کاربران شبکه است. با این حال، تمرکز زدایی و عدم وجود نظارت متمرکز با امنیت کاربران در مقیاس بالا تضاد دارد. به همین دلیل، دستیابی به هر دو هدف به صورت همزمان، نیازمند منابع قابل توجهی خواهد بود و مقیاس پذیری شبکه را کاهش می‌دهد.

بعضی از کارشناسان و توسعه‌دهندگان فناوری بلاک‌چین معتقدند که تناقض بین تمرکز زدایی و تأمین امنیت در شبکه‌های بلاک‌چین یک چالش غیرقابل اجتناب است و باید به دنبال یافتن یک حد وسط برای این دو مسئله باشیم. با این حال، راه‌حل لایه دوم بلاک‌چین با موفقیت بسیاری از نگرانی‌های موجود در این زمینه را برطرف کرده است. در ادامه، به طور جامع به معرفی این راه‌حل خواهیم پرداخت.

لایه دوم بلاکچین چیست؟

لایه دوم بلاکچین، به عنوان مجموعه‌ای از راه‌حل‌های خارج از زنجیره (off-chain) در شبکه‌های بلاکچین، برای حل مشکلات ازدحام و کاهش هزینه و زمان تراکنش‌ها طراحی شده است. با استفاده از این راه‌حل، توانایی شبکه اصلی بهبود می‌یابد و کاربران به سرعت و کارآیی بیشتری دسترسی خواهند داشت.

برای بهتر درک کردن این موضوع، می‌توان لایه اول بلاکچین را با یک کارواش متمرکز مقایسه کرد، جایی که همه کارها توسط یک نفر انجام می‌شود. اما لایه دوم بلاکچین معادل یک کارواش مکانیزه است که بخش‌های مختلفی دارد و هر بخش مسئولیت وظایف خاص خود را بر عهده دارد. این بخش‌ها با همکاری و تعامل، تراکنش‌ها را به صورت موازی و با سرعت بالاتر پردازش می‌کنند و نتیجه نهایی را به لایه اصلی بلاکچین اعلام می‌کنند.

با بهره‌گیری از لایه دوم بلاکچین، می‌توان بهبود‌های قابل توجهی در مقیاس‌پذیری، سرعت و هزینه تراکنش‌ها در شبکه بلاکچین داشت. این فناوری به عنوان یک راهکار مؤثر، نگرانی‌های مربوط به محدودیت‌ها و مشکلات لایه اول بلاکچین را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد و عملکرد بهبود یافته‌ای را ارائه می‌دهد.

در حال حاضر، پلتفرم‌های پرداختی مانند Visa از سیستم‌های مدیریت تراکنش برای مقابله با حجم بالای تراکنش‌ها استفاده می‌کنند. اگرچه مدیریت متمرکز تعداد زیادی تراکنش را از سوی فروشگاه‌ها به خوبی پشتیبانی می‌کند، اما می‌تواند منجر به بروز مشکلات و محدودیت‌هایی در شبکه شود. به منظور پیشگیری از این مشکلات، این پلتفرم‌ها از لایه‌های فرعی جهت پردازش و تسویه تراکنش‌ها در زمانی معین استفاده می‌کنند. این لایه دوم باعث می‌شود تا این مشکلات کاهش یابد و عملکرد شبکه بهبود یابد.

در دنیای فناوری روزافزون، اتریوم یکی از پیشگامان در ارائه لایه دوم بلاکچین به شمار می‌رود. این شبکه با استفاده از رول‌آپ‌هایی مانند Optimistic و دانش صفر (ZK)، تراکنش‌ها را از شبکه اصلی به لایه دوم منتقل کرده و توانایی پردازش حجم بیشتری را فراهم می‌کند. همچنین راه‌حل‌های دیگری مانند Arbitrum و Loopring نیز به عنوان لایه‌های دوم در این شبکه بلاکچین وجود دارند. در ادامه مقاله، به تفصیل به بررسی این رول‌آپ‌ها پرداخته خواهد شد.

اهمیت راهکار لایه دوم بلاکچین

افزایش محبوبیت شبکه بلاکچین اتریوم و وجود اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (Dappها) روی این شبکه، امری قابل پیش‌بینی بود. با افزایش تعداد کاربران، بلاکچین اتریوم نیاز به پردازش 1.5 میلیون تراکنش روزانه داشت، در حالی که شبکه اصلی تنها قادر به پردازش حدود 15 تراکنش در ثانیه بود. این باعث ایجاد ازدحام در تراکنش‌ها و افزایش قیمت کارمزد هر تراکنش شد.

برای حل این مشکلات، لایه دوم بلاکچین اتریوم به عنوان یک شبکه جداگانه با توانایی پردازش مجزا ظهور کرد. این لایه دوم با استفاده از قراردادهای هوشمند، مدل امنیتی غیرمتمرکز را از لایه اول به همراه دارد و به پردازش سریعتر تراکنش‌ها کمک می‌کند. به عبارت دیگر، در این شبکه، لایه اول مسئول دسترس‌پذیری و غیرمتمرکز بودن داده‌ها است، در حالی که لایه دوم به مقیاس‌بندی و پردازش تراکنش‌ها می‌پردازد. با توجه به مزایای کاهش هزینه تراکنش و افزایش قابلیت مقیاس‌پذیری و کاربردهای شبکه‌های بلاکچین، به نظر می‌رسد استفاده از لایه‌های دوم در شبکه‌های پرطرفدار در طول زمان ضروری و بدیهی شود.

استفاده از لایه دوم در شبکه‌های مانند اتریوم، قدرت پردازشی بالایی را فراهم کرده و قابلیت رقابت با پلتفرم‌های مالی معروف مانند ویزا و مسترکارت را به دست آورده است. در آینده، این شبکه‌ها می‌توانند به عنوان رقیب جدی برای جایگزینی این پلتفرم‌ها مطرح شوند. به این ترتیب، لایه‌های بلاکچین در کنار یکدیگر می‌توانند به عنوان یک زیرساخت مناسب برای جایگزینی روش‌های سنتی پردازش تراکنش‌ها عمل کنند.

لایه دوم بلاکچین چگونه عمل می‌کند؟

استفاده از پروتکل‌های لایه دوم در شبکه‌های بلاکچین، فرصتی را فراهم می‌کند تا تراکنش‌ها خارج از لایه اول پردازش شوند. در این روش، بخشی از بار پردازشی به لایه دوم منتقل می‌شود. پس از انجام تراکنش‌ها در لایه دوم، داده‌ها به لایه اول بازگردانده می‌شوند و در دفتر کل توزیع‌شده بلاکچین اصلی ثبت می‌شوند. این فرایند، به عنوان رول‌آپ شناخته می‌شود.

هر لایه دوم بلاکچین می‌تواند با رویکرد و دسترسی متفاوتی عمل کند. برخی از این لایه‌ها توسط اپلیکیشن‌های متنوع استفاده می‌شوند، در حالی که برخی دیگر تنها برای یک پروژه خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه، برخی از نمونه‌های لایه دوم بلاک‌چین را معرفی کرده‌ایم.

• Optimism: این لایه با هدف کاهش زمان پردازش، کاهش کارمزد، افزایش مقیاس‌پذیری، تمرکز زدایی و افزایش ایمنی اتریوم ایجاد و ارائه شده است.
• Arbitrum One: آربیتروم یک راهکار لایه ۲ در بلاکچین اتریوم است که با کارمزد کمتر، پویایی شبکه اصلی را فراهم می‌کند.
• Boba Network: این شبکه در ابتدا یک پروژه مشتق شده از Optimism بوده است و در حال حاضر به صورت مستقل فعالیت می‌کند. هدف آن تقویت ظرفیت قراردادهای هوشمند و بهبود توان عملیاتی است.

با استفاده از پروتکل‌های لایه دوم، شبکه‌های بلاکچین قابلیت‌هایی را ارائه می‌دهند که به طور کلی قابلیت رقابت با سیستم‌های پرداخت مرسوم مانند ویزا و مسترکارت را دارا می‌باشند.

نمونه‌های لایه دوم بلاکچین اختصاصی برای اپلیکیشن‌ها

لایه‌های دوم اختصاصی بلاکچین، به منظور بهبود عملکرد بخش‌های خاصی از بازار تمرکز خود را قرار داده‌اند. در زیر برخی از نمونه‌های لایه‌های دوم اختصاصی اپلیکیشن‌ها را بررسی می‌کنیم:

• Loopring: این لایه با استفاده از پروتکل دانش صفر (ZK) به افزایش ۱۰۰۰ برابر توان عملیاتی و کاهش هزینه تراکنش به ۰.۱ درصد لایه اصلی اتریوم می‌پردازد.
• zKSync: این لایه توسط پلتفرم‌های معتبر مانند بایننس (Binance) استفاده می‌شود. این لایه در حال حاضر فعال است و امکاناتی از جمله پرداخت، مبادله، استخراج توکن و همچنین پشتیبانی از NFTها را فراهم می‌کند.

هر یک از لایه‌های معرفی شده از طریق روشی به نام رول‌آپ (rollup) سعی در دستیابی به هدف خود دارند. در بخش بعدی این مقاله، به بررسی ماهیت و نقش رول‌آپ در بهبود عملکرد لایه‌های بلاکچین خواهیم پرداخت.

رول‌آپ یک راه‌حل خاص برای لایه دوم شبکه‌های بلاکچین است که به منظور انتقال صدها تراکنش از لایه اول به لایه‌های بالاتر استفاده می‌شود. قبل از انتقال، این تراکنش‌ها به صورت داده فشرده‌شده به شکل یک تکه ارسال می‌شوند و سپس در لایه‌های دیگر بازگردانده می‌شوند. اگر لازم باشد، داده‌های بازگردانده شده در لایه اصلی برای بررسی و تأیید معتبریت بررسی می‌شوند. به این ترتیب، رول‌آپ‌ها می‌توانند با انجام یک بررسی دسته‌جمعی، فرآیند اعتبارسنجی برای هر تراکنش را به طور قابل توجهی کاهش دهند.

اگرچه هدف تمامی لایه‌های دوم معرفی شده در این مقاله یکسان است، اما تفاوت‌های ظریف در جمع‌آوری داده‌ها باعث شده است که ما شاهد نسخه‌های متفاوتی از رول‌آپ‌ها مانند Optimism و ZK باشیم. در جدول زیر می‌توانید به طور خلاصه تفاوت‌های این دو رول‌آپ را با یکدیگر مقایسه کنید.

	OPTIMISM	ZERO-KNOWLEDGE (ZK)
سازگاری با ماشین مجازی اتریوم (EVM)	۱۰۰ درصد سازگار	توسط برخی رول‌آپ‌ها پشتیبانی نمی‌شود
راهکار مقابله با حملات اقتصادی	ترتیب تراکنش‌ها توسط اپراتور قابل کنترل است	امکان چنین حملاتی وجود ندارد
زمان پردازش تراکنش‌های روی شبکه (On-Chain)	به دلیل احتمال وجود تقلب ممکن است طولانی باشد	به دلیل ارسال اعتبارسنجی به شبکه اصلی، سرعت بالایی دارد

معرفی پروژه‌های لایه دو بلاکچین

اکنون که با مفهوم لایه دوم بلاکچین و عملکرد آن آشنا شدید، به بررسی چندین پروژه معروف که از این پروتکل استفاده می‌کنند، می‌پردازیم. پروژه‌های معرفی شده عبارت‌اند از:

Polygon (Matic)

بدون شک، “Polygon” یکی از محبوب‌ترین پروژه‌های لایه دوم برای بلاکچین اتریوم است. این پروژه، بزرگترین راهکار لایه دو برای بلاکچین اتریوم است و به طور قابل توجهی مقیاس‌پذیری آن را افزایش می‌دهد. این پلتفرم به خوبی آزمایش شده است و توسط پروژه‌های مهمی مانند “Sushiswap”، “Aavegotchi”، “Chain Games” و “Quickswap” استفاده می‌شود. علاوه بر این، اخیراً شرکت دیزنی (Disney) “Polygon” را به عنوان اولین شبکه لایه دوم بلاکچین در پروژه شتاب‌دهنده خود انتخاب کرده است.

با توجه به ماهیت قابل مقیاس‌پذیری و سرعت پردازش آنی تراکنش‌ها، “Polygon” به یک گزینه محبوب تبدیل شده است. از نظر تئوری، این زنجیره قادر است در هر بلاک خود ۲ به توان ۱۶ تراکنش را جای دهد و آن‌ها را پردازش کند. برخی گزارشات حاکی از پردازش ۷۰۰۰ تراکنش در هر ثانیه در این شبکه هستند، در حالی که شبکه اصلی اتریوم تنها قادر به پردازش حدود ۱۴ تراکنش در ثانیه است.

XDAI CHAIN

پروژه “xDai Chain” یک زنجیره مبتنی بر شبکه اتریوم است که از مکانیزم اثبات سهام (PoS) برای اعتبارسنجی استفاده می‌کند. این پلتفرم در اواخر سال ۲۰۱۸ فعالیت خود را آغاز کرده است. استیبل کوین بومی این شبکه به نام xDai است. توسعه‌دهندگان این شبکه باور دارند که سرعت پردازش تراکنش‌ها در این شبکه بسیار بالاست و کارمزد آن تنها یک توکن xDai است. با این حال، استیبل کوین xDai عملکردی متفاوت با سایر استیبل‌کوین‌ها مانند USD Coin دارد و به جای استفاده از بلاکچین اتریوم، از یک شبکه مجزای خود استفاده می‌کند.

اخیراً پروژه “xDai Chain” توسط “Gnosis Chain” خریداری و به تصاحب آن درآمده است. “Gnosis” یک شبکه بلاکچین سازگار با ماشین مجازی اتریوم (EVM) است که از مکانیزم اثبات سهام استفاده می‌کند.

SKALE

پروژه “Skale” یک راهکار لایه دو دیگر برای افزایش مقیاس‌پذیری بلاکچین است. این زنجیره همراه با حل مشکل مقیاس‌پذیری اتریوم، سعی در ایجاد یک بستر مناسب برای فعالیت اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز دارد. “Skale” در سال ۲۰۱۷ فعالیت خود را آغاز کرد. اصلی‌ترین هدف بنیان‌گذاران این پروژه در ابتدا، ایجاد یک اپلیکیشن غیرمتمرکز بود؛ اما با مواجهه با مشکلات مقیاس‌پذیری در این مسیر، پروژه تغییر مسیر داد و به یک راهکار لایه دو تبدیل شد.

محدودیت معنایی ندارد!

تضاد بین مقیاس‌پذیری، دیسترزشن (decentralization) و امنیت در شبکه‌های بلاکچین در ابتدا به نظر یک مشکل بی‌رفع می‌آمد. اما توسعه‌دهندگان در این حوزه با ارائه راهکارهای لایه دو نشان دادند که این محدودیت در پیشرفت فناوری قابل حل است. در این مقاله، به معرفی راهکارهای لایه دو پرداخته و برخی از پروژه‌های فعال در این زمینه را معرفی کرده‌ایم. راهکارهای لایه دو با پردازش جداگانه تراکنش‌ها، توانسته‌اند به‌طور همزمان سرعت و هزینه پردازش را کاهش داده و در عین حال امنیت و دیسترزشن شبکه را حفظ کنند.

آیا شما فکر می‌کنید که این راهکار در آینده قادر خواهد بود تراکنش‌های بزرگتری را پشتیبانی کند، یا توسعه‌دهندگان باید از الان به فکر گام‌های بعدی باشند؟ لطفاً نظرات خود را درباره این موضوع با ما و سایر کاربران به اشتراک بگذارید.