شبکه بلاک چین لایه 2 چیست؟

 

آیا بلاک چین‌های لایه 1 مشکلات مقیاس پذیری در بلاک چین را حل می‌کنند؟

هنگامی که مفهوم تکنولوژی بلاک چین در سال 2009 با بیت کوین (BTC) به دنیا معرفی شد، تمرکز اصلی بر روی ارائه یک پایگاه داده توزیع شده، غیرمتمرکز و ایمن بود که توانایی پردازش تراکنش‌های شفاف را داشته باشد. این نوع پایگاه داده همان بلاک چین بود.

راه اندازی و بکارگیری این پایگاه داده یا همان بلاک چین، مستلزم ایجاد یک توکن بومی برای تسهیل انجام تراکنش‌ها در شبکه بود که منجر به پیدایش رمزارزهای محبوبی مانند BTC شد. با این حال، از آنجایی که اکوسیستم بلاک چین با سرعتی تصاعدی رشد کرد، مشکلی به نام مقیاس پذیری به وجود آمد که به معنی سرعت انجام تراکنش‌های همزمان است. بنابراین با افزایش استفاده عموم از ارزهای دیجیتال، مشکل مقیاس پذیری پایین در بلاک چین‌های لایه 1 یا همان بلاک چین‌های اولیه یا اصلی آشکار شد.

بیت کوین و اتریوم مثال‌های بارزی از بلاک چین‌های لایه 1 یا بلاک چین‌های اولیه یا بلاک چین‌های اصلی هستند.

معضل اصلی مقیاس پذیری پایین شبکه‌های بلاک چین در وهله اول به دلیل مکانیزم اجماع اثبات کار (PoW) بوجود آمد که توسط اکثر بلاک چین های لایه 1 استفاهد می‌شود و برای ساخت هر بلوک در آن، مقادیر زیادی از منابع محاسباتی نیاز است.

علاوه بر این، حجم تراکنش‌هایی که یک بلاک چین لایه 1 می‌تواند انجام دهد با زمان لازم برای تکمیل آنها نسبت معکوس دارد که منجر به افزایش هزینه تراکنش یا گس (Gas Fee) در چنین شبکه‌هایی می شود.

از آنجایی که چنین بلاک چین‌های لایه 1، تراکنش‌ها را روی بلاک چین خود پردازش و نهایی می‌کنند، هرگونه تغییر در پروتکل اصلی آنها می‌تواند عملکرد آنها را مختل کند .

اتریوم، یکی دیگر از بلاک چین های لایه 1، در سال 2022 مکانیسم اجماع خود را از اثبات کار (PoW) به اثبات سهام (PoS) تغییر داد تا بتواند مشکل مقیاس پذیری خود را حل کند. در حالی که این تغییر باعث می‌شود قدرت محاسباتی لازم کاهش یابد و بهره‌وری و کارایی انرژی بلاک چین را بهبود می‌بخشد، اما همچنان به روش‌های مقیاس‌پذیری لایه 1 مانند شاردینگ (Sharding) تکیه می‌کند تا در نهایت بتواند به 100000 تراکنش در ثانیه برسد.

شاردینگ، محبوب‌ترین راه‌حل مقیاس‌ پذیری شبکه‌های لایه-1، شامل تقسیم کردن تراکنش‌ها به داده‌های کوچک‌تر و سپس استفاده از یک الگوریتم پردازش افقی برای پردازش آنها به صورت موازی است.

با این حال، در مدل اجماع PoS طبیعتاً بیشترین قدرت تایید تراکنش‌ها به بزرگ‌ترین سهامدار می‌رسد و این باعث می‌شود شبکه به گونه‌ای متمرکز شود که این مشکل خود نیاز به رسیدگی دارد.

 

شبکه بلاک چین لایه ۲ (Layer 2) چیست و چرا به آن نیاز است؟

شبکه بلاکچین لایه 2 در ارزهای دیجیتال به یک مجموعه از پروتکل‌ها، فناوری‌ها و سرویس‌هایی اطلاق می‌شود که به عنوان لایه دوم بر روی بلاکچین اصلی (لایه 1) ساخته شده‌اند. این لایه دوم، به منظور بهبود کارایی، قابلیت ها و قدرت بلاکچین اصلی توسعه داده می‌شود.

شبکه بلاکچین لایه 2 اغلب به صورت جداگانه از بلاکچین اصلی عمل می‌کند و تراکنش‌ها را درون خود ثبت و پردازش می‌کند. این لایه‌ها می‌توانند به صورت آف‌چین یا آنچین عمل کنند. در آف‌چین، تراکنش‌ها درون خود لایه 2 انجام می‌شوند و فقط نتیجه‌ی نهایی آن‌ها به بلاکچین اصلی گزارش می‌شود. در آنچین، تراکنش‌ها درون بلاکچین اصلی انجام می‌شوند و تنها برخی اطلاعات و جزئیات مربوط به لایه 2 به بلاکچین اصلی گزارش می‌شود.

مزیت اصلی شبکه بلاکچین لایه 2 این است که امکان پردازش بزرگترین حجم تراکنش‌ها، کاهش هزینه‌ها و زمان تأیید تراکنش‌ها، حفظ حریم خصوصی، ارائه قراردادهای هوشمند پیشرفته، افزایش امنیت و مقیاس‌پذیری بلاکچین را فراهم می‌کند.

مثال‌هایی از لایه‌های دوم در بلاکچین شامل Lightning Network برای بیتکوین، Plasma برای Ethereum و Raiden Network برای Ethereum است. این لایه‌ها قابلیت انجام تراکنش‌های سریع‌تر و با کارمزد کمتر را فراهم می‌کنند و مشکلات مقیاس‌پذیری بلاکچین اصلی را بهبود می‌بخشند.

با وجود مقیاس‌پذیری پایین و محدودیت‌های سرعت بلاک‌چین‌های لایه 1، محبوبیت فزاینده این بلاک چین‌ها و نقدینگی فراوان آنها منجر به ایجاد شبکه‌های بلاک چین لایه 2 مانند بلاک چین پالیگان مبتنی بر اتریوم یا شبکه لایتنینگ مبتنی بر بیت‌کوین شده است .

به این فناوری، راهکار لایه 2 یا بلاک چین L2 می‌گویند و در واقع به این صورت کار می‌کنند: هزاران تراکنش با هزینه پایین پس از تأیید شدن در بلاک‌چین‌های موازی (لایه 2)، پردازش می‌شوند و سپس داده‌های آنها به بلاک چین اصلی یا شبکه اصلی منتقل می‌شوند و بدین صورت به‌طور تغییرناپذیر، مانند تراکنش‌های بلاک چین اصلی، در شبکه ثبت می‌شوند.

راهکار لایه 2 یا Layer 2 Solutions در ابتدا به عنوان یک اصطلاح جمعی برای توصیف مجموعه خاصی از راهکارهای مقیاس پذیری اتریوم ابداع شد و دلیل ابداع آنها توانایی پاسخگویی به بیش از 1 میلیون تراکنش در روز بود.

امروزه، این بلاک‌چین‌های ثانویه یا لایه 2 در حال گسترش موارد استفاده خود هستند، مانند ارائه تجربه کاربری بهتر به واسطه انجام تراکنش‌های بالاتر در ثانیه، هزینه‌های کارمزد یا گس کمتر و اطمینان از اینکه همه تراکنش‌ها پس از تکمیل، به‌طور برگشت‌ناپذیر در شبکه اصلی ثبت می‌شوند.

راه‌کارهای لایه 2 یا L2 با اطمینان از اینکه شبکه اصلی جنبه‌های حیاتی شبکه مانند تمرکززدایی، در دسترس بودن داده‌ها و امنیت را مدیریت می‌کند، به طور موثر بار تراکنش‌ها را به شبکه موازی خود منحرف می‌کند و باعث می‌شود شبکه اصلی از این نظر سبک‌تر و پرسرعت‌تر شود.

این فناوری، مشکل مقیاس‌پذیری را که در بلاک چین‌های لایه 1 مانند بیت‌کوین و اتریوم وجود دارد حل می‌کند و در عین حال اطمینان می‌دهد که استانداردهای امنیتی غیرمتمرکز قوی برای طیف گسترده‌ای از برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps) که امروزه فراگیر شده‌اند قابل دسترسی هستند.

 

مقایسه شبکه بلاک چین های لایه 1 با لایه 2

مقایسه بین شبکه‌های بلاکچین لایه 1 (بلاکچین اصلی) و شبکه‌های بلاکچین لایه 2 (شبکه‌های لایه فرعی) در چند جنبه مختلف میسر است:

 

مقیاس‌پذیری

بلاکچین لایه 1: در بلاکچین لایه 1، هر بلوک معمولاً حجم و ظرفیت محدودی دارد و تعداد تراکنش‌های قابل پردازش در هر بلوک محدود است. این محدودیت می‌تواند منجر به تأخیر در تأیید تراکنش‌ها و افزایش هزینه‌های تراکنش شود.

شبکه بلاکچین لایه 2: با استفاده از شبکه‌های بلاکچین لایه 2، امکان پردازش تعداد بیشتری تراکنش و افزایش ظرفیت شبکه بلاکچین فراهم می‌شود. این شبکه‌ها معمولاً تراکنش‌ها را درون خود پردازش می‌کنند و تنها نتیجه‌ی نهایی آن‌ها به بلاکچین اصلی گزارش می‌شود.

 

سرعت تراکنش‌ها

بلاکچین لایه 1: بلاکچین لایه 1 معمولاً زمان طولانی‌تری برای تأیید تراکنش‌ها و تولید بلوک‌ها نیاز دارد. در نتیجه، سرعت اجرای تراکنش‌ها کاهش می‌یابد.

شبکه بلاکچین لایه 2: با استفاده از شبکه‌های بلاکچین لایه 2، تراکنش‌ها معمولاً با سرعت بالاتری انجام می‌شوند. این شبکه‌ها می‌توانند تراکنش‌ها را فوری یا با زمان تأخیر کمتری تأیید کنند و در نتیجه، سرعت اجرای تراکنش‌ها افزایش می‌یابد.

 

هزینه تراکنش‌ها

بلاکچین لایه 1: در بلاکچین لایه 1، هزینه تراکنش‌ها ممکن است بالا باشد، به خصوص در زمان‌های پرتراکنش. این هزینه معمولاً با توجه به کارمزد‌های شبکه تعیین می‌شود.

شبکه بلاکچین لایه 2: با استفاده از شبکه‌های بلاکچین لایه 2، هزینه تراکنش‌ها به طور کلی کاهش می‌یابد. این شبکه‌ها معمولاً کارمزد کمتری درخواست می‌کنند و امکان انجام تراکنش‌ها با هزینه کمتر را فراهم می‌کنند.

 

حفظ حریم خصوصی

بلاکچین لایه 1: در بلاکچین لایه 1، جزئیات تمامی تراکنش‌ها به صورت عمومی در بلاکچین ثبت می‌شوند و قابل مشاهده هستند.

شبکه بلاکچین لایه 2: شبکه‌های بلاکچین لایه 2 معمولاً قابلیت بهبود حریم خصوصی را فراهم می‌کنند. جزئیات تراکنش‌ها می‌توانند به صورت رمزگذاری شده یا به صورت غیرعمومی در دسترس باشند.

مهم است بدانید که هر شبکه بلاکچین لایه 2 ممکن است قابلیت‌ها و ویژگی‌های خاص خود را داشته باشد و نحوه عملکرد آن‌ها ممکن است متفاوت باشد. در نتیجه، مقایسه دقیق بین آن‌ها بستگی به نوع شبکه لایه 2 و پیاده‌سازی آن دارد.

 

رول آپ های اتریوم (Ethereum Rollups): راهکارهای لایه 2 برای افزایش مقیاس پذیری

رول آپ‌ها راهکارهای مقیاس پذیری لایه 2 هستند که چندین تراکنش را در یک تراکنش شبکه اصلی بسته بندی می‌کند. رول آپ ها در نهایت امنیت ارائه‌شده توسط اتریوم را نیز به همراه دارند. بسته به نحوه ثبت داده‌های تراکنش نهایی در بلاک چین لایه 1، رول آپ ها به دو نوع طبقه‌بندی می‌شوند.

اولین نوع رول آپ، Optimistic Rollups  است که بلاک چین‌هایی هستند که موازی با زنجیره اصلی قرار می‌گیرند و محاسباتی که اتریوم را گران می‌کنند را ندارند.

نوع دوم رول آپ های zero-knowldege یا zk-rollups هستند که از اثبات اعتبار برای محاسبه تراکنش‌های خارج از زنجیره استفاده می‌کنند.

تفاوت اصلی بین این دو نوع این است که اعتبارسنجی یک بلوک در رول آپ های zk بسیار سریع‌تر است، زیرا آنها به جای تمام داده‌های تراکنش، فقط به اثبات اعتبار نیاز دارند، اما Optimistic Rollups به تمام داده‌های تراکنش نیاز دارند.

رول آپ های zk تقریباً هیچ تاخیری در انتقال دارایی از لایه 2 به لایه 1 ندارند و این باعث می‌شود که برای تراکنش‌های مالی بهرتین گزینه باشند، همانطور که در شبکه پالیگان می‌بینیم.

از سوی دیگر، رول آپ‌های Optimistic  درجه بالاتری از امنیت و تمرکززدایی (Decentralization) را تضمین می‌کنند زیرا با آنها، داده‌های تراکنش‌ها در بلاک چین لایه 1 ذخیره می‌شود و بنابراین برای برنامه‌هایی با حداقل فعالیت در زنجیره مناسب‌تر است. آن‌ها سازگاری کامل با ماشین مجازی اتریوم (EVM) و زبان برنامه نویسی Solidity دارند و این باعث می‌شود شما بتوانید همه کارهایی که می‌توانید در بلاک چین اتریوم انجام دهید را با رول آپ‌های Optimistic هم انجام دهید.

 

معرفی انواع دیگر راهکارهای محبوب لایه 2

 

زنجیره جانبی یا ساید چین  (Sidechain)در راهکارهای لایه 2

زنجیره جانبی یا ساید چین‌ (Sidechain) بلاک چین‌های مجزایی هستند که به صورت مستقل عمل می‌کنند و مکانیزم اجماع خود را دارند. آنها همچنین به صورت موازی با زنجیره اصلی اتریوم کار می‌کنند و یک پل دو طرفه این دو بلاک چین (زنجیره جانبی و اتریوم) را به یکدیگر متصل می‌کند.

برای توسعه دهندگان، ساید چین ها همانند زنجیره اصلی اتریوم هستند و توسعه دهندگان می‌توانند اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز خود نسبتاً به راحتی روی ساید چین ها اجرا کنند. با اینحال، نمی‌توان ساید چین ها را از نظر فنی یک شبکه لایه 2 محسوب کرد زیرا ساید چین ها از یک مکانیزم اجماع جدا استفاده می‌کنند و تمرکززدایی کمتری در پروتکل خود دارند.

 

استیت چنل (State Channel) یا کانال پرداخت در راهکارهای لایه 2

نمونه دیگری از یک بلاک چین دو طرفه، یک State Channel یا کانال استیت است که کانال پرداخت (Payment Channel) نیز نامیده می‌شود. در یک کانال استیت ارزهای دیجیتال در یک قرارداد هوشمند بر روی بلاک چین لایه 1 واریز می‌شود و تیکت‌های امضا شده در لایه اول تولید می‌شود. نمونه این کانال‌های استیت در شبکه اصلی بیت‌کوین و اتریوم موجود است، که معروف‌ترین آنها شامل شبکه لایتنینگ (Lightning Network) برای بیت کوین است که به کاربران امکان می‌دهد به سرعت خارج از زنجیره تراکنش داشته باشند و داده‌های نهایی را بعداً در شبکه اصلی بیت‌کوین ثبت کنند. شبکه Raiden یکی دیگر از کانال‌های استیت است که با بلاک چین اتریوم کار می‌کند و به کاربران اجازه می‌دهد تا قراردادهای هوشمند را از طریق آن اجرا کنند.

 

زنجیره پلاسما  (Plasma chain)در راهکارهای لایه 2

زنجیره‌های پلاسما به شبکه اصلی اتریوم متصل می‌شوند و مانند رول آپ های Optimistic  از گواه اثبات تقلب (Fraud Proof) استفاده می‌کنند تا در صورت بروز اختلاف یا مغایرت، اعتبار و صحت تراکنش را بررسی کنند. کاربران معمولاً زمانی که می‌خواهند تراکنش‌ها را با سرعت بالا و هزینه کارمزد پایین‌تر انجام دهند ترجیح می‌دهند از زنجیره پلاسما استفاده کنند.

با این حال، برداشت از این نوع بلاک‌چین‌ها چندین روز طول می‌کشد تا گزارش داوری ارائه شود و در موارد درخواست نقدینگی برای رمزارزها، هزینه اضافی را شامل می‌شود .

 

بلاک چین‌های تودرتو یا Nested Blockchains در راهکارهای لایه 2

بلاک چین های تودرتو شبیه به زنجیره‌های پلاسما بوده اما شامل چندین زنجیره ثانویه به هم پیوسته هستند که روی بلاک چین لایه 1 اجرا می‌شوند. با تشکیل یک رابطه والد-فرزند، بلاک چین‌های تودرتو کار را بین این زنجیره‌های ثانویه توزیع می‌کنند و برای تنظیم پارامترها برای کل شبکه، به شبکه اصلی متکی هستند.

 

والیدیوم ها (Validiums) در راهکارهای لایه 2

والیدیوم‌ها بسیار شبیه به رول آپ های zk هستند، به این معنا که در برابر حملات سایبری مقاوم هستند و هنگام برداشت دارایی از این بلاک‌چین‌ها هیچ تاخیری وجود ندارند. با این حال، آنها به مقادیر بالایی از توان محاسباتی نیاز دارند و برای موارد استفاده‌ای که توان عملیاتی کم نیاز دارند مقرون به صرفه نیستند.

 

بلاک چین لایه 1 در مقابل بلاک چین لایه 2

علیرغم تلاش‌ها و راهکارها برای افزایش مقیاس‌پذیری لایه ۱ مانند ایجاد تغییرات در پروتکل اجماع و شاردینگ، هنوز پروژه‌های متعددی در تلاش هستند که راهکارهای مقیاس پذیری کاربرپسند به بازار ارائه کنند.

با این حال، هم بلاک چین‌های لایه 1 و هم لایه 2 در تلاش هستند تا معضل «سه‌گانه بلاک چین» را حل کنند، اصطلاحی که توسط بنیانگذار اتریوم ویتالیک بوترین ابداع شده است که به مشکل حل نشده شبکه‌های بلاک چین اشاره می‌کند که در آن نمی‌توانند به طور همزمان به امنیت، تمرکززدایی و مقیاس‌پذیری دست یابند.

راهکارهای لایه 2 موفق شده‌اند سرعت تراکنش‌ها و تعادل هزینه‌ها را بهبود ببخشند و بدین طریق پتانسیل عملکردی اکوسیستم‌ بلاک چین را افزایش داده‌اند.

در حال حاضر تعداد زیادی از اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (DApps) از راهکارهای لایه 2 برای ممکن کردن تجربیاتی استفاده می‌کنند که قبلاً در دنیای گیمینگ، متاورس و دیفای (DeFi) امکان پذیر نبود. علاوه بر این، راهکارهای لایه 2 بخش‌های سنتی مانند امور مالی، حاکمیت شرکتی، حسابرسی و بسیاری موارد دیگر را بازسازی می کنند.

علیرغم مزایا، روشی که این بلاک چین‌ها تراکنش‌ها را تأیید می‌کنند باید بر اساس موارد استفاده ارزیابی شود، و احتمال تقلب در بلاک چین لایه 2 باید به دقت مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. با این حال، راهکارهای جدید مقیاس پذیری لایه 2 به طور مداوم در حال توسعه هستند و این فضا همچنان توجه، تحسین‌ها و انتقادات زیادی را به خود جلب خواهد کرد.

 

آینده بلاک چین‌های لایه 2

همانطور که فناوری بلاک چین همچنان در حال گسترش و توسعه در دنیای واقعی است، تمرکز بر مقیاس پذیری، تراکنش‌های سریع و هزینه‌های گس پایین باعث پیشرفت هر دو نوع بلاک چین L1 و L2 خواهد شد. انجام بروز رسانی‌های مهمی در بلاک چین اتریوم مانند تغییر در مکانیسم اجماع و معرفی روش‌هایی مانند شاردینگ، تأثیر بزرگی بر بلاک چین های لایه 2 که به اتریوم متصل هستند خواهد گذاشت.

بلاک چین‌های لایه 2 قادر خواهند بود زمان تراکنش‌ها و هزینه تراکنش‌ها را بسیار کاهش دهند. این مزایا، همراه با گسترش بلاک چین‌های  لایه 2، بدون شک به ظهور اپلیکیشن‌های جدید به ویژه در فضای DeFi کمک می‌کند.

علاوه بر این، به واسطه پل‌های بیشتری که بین پلتفرم‌های مختلف بلاک چین لایه 2 ساخته می‌شود، کاربران می‌توانند از مزایای قابلیت همکاری بالاتر بین بلاک چین‌ها بهره ببرند و به راه‌های جدیدی در زمینه تجارت دارایی‌های دیجیتال دست یابند.

بنابراین، راهکارهای مقیاس‌پذیری L2 نقشی کلیدی در ترویج دنیای چند زنجیره‌ای خواهند داشت و توسعه‌دهندگان مسئولیت دارند که این رشد و توسعه را همراه با رعایت اصول امنیت، تمرکززدایی و مقیاس‌پذیری پیش ببرند.

در نهایت تمام نهادها و عناصر صنعت کریپتو باید نیروهای خود را متحد کرده، دائماً همراه با یکدیگر نوآوری کرده و همکاری کنند تا راهکارهای مقیاس‌پذیری L2 و اپلیکیشن‌های غیرمتمرکزی را به بازار بیاورند که به انتقال جهان به یک اقتصاد غیرمتمرکز کمک کند.