راهکارهای لایه ۲ اتریوم چیست؟ کاربرد راهکارهای لایه دوم اتریوم

فناوری بلاکچین در دنیای کریپتوکارنسی جزو اصلی‌ترین فناوری‌های موجود در این بازار است که در قسمت مرکزی این سیستم قرار دارد. اما مشکل مقیاس پذیری که در شبکه‌های بلاکچینی وجود دارد یکی از ایرادات غیر قابل انکار آن است. راهکارهای لایه دو اتریوم روشی برای مقابله با این مشکل در شبکه اتریوم و بهبود کارکرد آن است. به عبارت دیگر می‌توان این گونه گفت که نمونه‌های مختلف راهکار لایه دو اتریوم که در آینده به معرفی آن‌ها خواهیم پرداخت، راهی برای افزایش مقیاس پذیری اتریوم و کاهش هزینه گس تراکنش‌های این شبکه است.

اتریوم ۲ به عنوان نسخه‌ای به روز شده از اتریوم است که در مراحل نهایی طراحی قرار دارد و به زودی به طور کامل اجرا می‌شود. انواع مختلف راهکار لایه دو اتریوم، جزو آن دسته از روش‌ها و راهکارهایی است که پس از بروزرسانی این شبکه نیز مورد استفاده کاربران آن قرار خواهد گرفت. زیرا توسعه و پیشرفت شبکه بلاکچینی اتریوم باید همگام با توسعه برنامه‌های غیر متمرکزی که بر مبنای آن طراحی شده‌اند پیش برود. افزایش میزان مقیاس پذیری با افزایش کاربران یک شبکه رابطه‌ای مستقیم دارد و برای دستیابی به آن باید از انواع راهکار لایه دو اتریوم استفاده کرد. در ادامه این مقاله به معرفی این راهکارها و بررسی نحوه عملکرد آن‌ها خواهیم پرداخت.

راهکار لایه دو اتریوم

راهکار لایه دو اتریوم یکی از موضوعات مهمی است که به تازگی در دنیای کریپتوکارنسی مطرح شده است و طرف‌داران زیادی هم دارد. زمانی که لغت «راهکار» را می‌شنویم، اولین چیزی که به ذهنمان می‌رسد احتمال وجود یک مشکل بزرگ است. در واقع این کلمه برای بهبود و از بین بردن یک ایراد استفاده می‌شود. ایرادی که باعث ایجاد راهکار لایه دو اتریوم شده است، مقیاس پذیری پایین بلاکچین اتریوم است. برای اینکه بیشتر متوجه این موضوع شوید باید نگاهی به لایه‌های بلاکچین اتریوم بیندازید.

مقیاس پذیری یک شبکه در زبان ساده به معنای توانایی آن شبکه برای پردازش تعداد زیادی تراکنش در یک زمان خاص است. با توجه به افزایش محبوبیت بلاکچین اتریوم بین کاربران و برنامه‌ها و پروژه‌های گسترده‌ای که بر بستر آن ایجاد شد، کم‌کم شاهد کاهش قدرت مقیاس پذیری این شبکه بودیم. راهکار لایه دو اتریوم یک مسیر روشن برای بهبود این شرایط در مقابل شبکه اتریوم قرار داد. ضمن اینکه این راهکار به گونه‌ای ارائه شده است که هیچ تغییری در بلوک‌ها و ظرفیت شبکه ایجاد نخواهد شد و باعث ایجاد اختلال در امنیت شبکه و تمرکززدایی آن نیز نمی‌شود.

شبکه اتریوم به‌مرورزمان توانست جایگاه خوبی در بازار ارزهای دیجیتال کسب کند و در راستای این مسیر موفقیت‌آمیز، پروژه‌ها و تکنولوژی‌های نوینی به آن پیوستند. به همین دلیل است که این شبکه به فکر توسعه سیستم بلاکچین خود و ارائه راهکار لایه دو اتریوم افتاد. به عبارتی می‌توان گفت راه اندازی لایه دوم بلاکچین اتریوم راهی برای مقابله با محدودیت‌های اصلی این شبکه است.

راهکار لایه دو اتریوم مجموعه‌ای از راهکارهای متفاوت خارج از زنجیره بلاکچینی شبکه اصلی اتریوم است که مقیاس پذیری و کارایی شبکه را تا میزان قابل توجهی افزایش خواهد داد. در واقع می‌توان این گونه گفت که مهم‌ترین ویژگی این راهکارهای لایه ۲ اتریوم این است که اکثر فعالیت‌ها و فرایندهای مهم آن خارج از زنجیره اصلی شکل می‌گیرد. ضمن اینکه تمام این فرایندها در جهت برقراری و حفظ امنیت بلاکچین از شبکه‌های بدون مجوز استفاده می‌کنند.

نقش راهکارهای لایه دوم اتریوم و دلیل ایجاد آن‌ها

برای اینکه با کاربرد راهکارهای لایه دوم اتریوم آشنا شوید، باید ابتدا دلیل ایجاد آن را بررسی کنید. بلاکچین اتریوم به عنوان یک شبکه قدرتمند در دنیای کریپتوکارنسی برای اولین بار در سال ۲۰۱۳ و توسط فردی به نام ویتالیک بوترین (Vitalik Buterin) ایجاد شد. نسخه‌ای که در حال حاضر از بلاکچین اتریوم وجود دارد به عنوان اتریوم ۱ یا اتریوم کلاسیک شناخته می‌شود و تمام پروژه‌ها و برنامه‌هایی که بر مبنای اتریوم ارائه شده‌اند نیز در بستر همین نسخه راه اندازی شده‌اند.

دقیقا به همین دلیل است که اکنون به دنبال لایه دو بلاکچین و اجزای آن هستیم. زیرا کاربرد نسخه فعلی اتریوم و قراردادهای هوشمند و برنامه‌های غیرمتمرکز در آن در کنار پایین بودن مقیاس پذیری آن باعث ایجاد دردسرهایی برای کاربران شده است. راهکار لایه دو اتریوم مشکل مقیاس پذیری این بلاکچین را برای کاربران مختلف حل می‌کند.

یکی دیگر از دلایل مهم ارائه لایه دو اتریوم، افزایش هزینه گس در این شبکه است. راه اندازی پروژه اتریوم ۲ دقیقا به منظور مقابله با چنین مشکلاتی است. به عبارتی می‌توان از راهکار لایه دو اتریوم به عنوان یک بروزرسانی عظیم و کامل روی این شبکه یاد کرد که توانایی بهبود کامل شبکه اتریوم را دارد. اما با وجود تمام این وعده‌ها و برنامه‌های گسترده در جهت بهبود کارایی شبکه اتریوم، باز هم بری راه اندازی کامل اتریوم ۲ مدت زیادی زمان لازم است.

بنابراین توسعه دهندگان برای رفع مشکلات پیش آمده، راهکارهای جداگانه‌ای ارائه داده‌اند. راهکار لایه دو اتریوم تا زمانی که اتریوم ۲ به طور کامل عرضه شود، می‌تواند مشکلات مقیاس پذیری این شبکه را برای کاربران آن برطرف کند.

انواع راهکار لایه دو اتریوم

همان‌طور که احتمالا تا این قسمت از مقاله متوجه شده‌اید، انواع مختلفی از راهکار لایه دو اتریوم وجود دارد که می‌تواند در جهت بهبود عملکرد این شبکه عمل کند. این راهکارها تا زمانی که اتریوم ۲ به طور کامل عرضه شود می‌تواند مفید واقع شود. زمانی که شبکه اتریوم به‌روزرسانی شود و اتریوم ۲ به طور گسترده عرضه شود، شاهد اجرای کامل پروژه‌های لایه دوم اتریوم نیر خواهیم بود. تا آن زمان انواع راهکار لایه دو اتریوم هر کدام به شکلی متفاوت، می‌توانند باعث افزایش مقیاس پذیری شبکه اتریوم شوند.

رول آپ‌ها (Rollups)

یکی از جدیدترین انواع راهکار لایه دو اتریوم، رول آپ‌ها هستند. آن‌ها این توانایی را دارند که چندین تراکنش را جمع‌آوری کنند و پس از فشرده کردن آن‌ها، تراکنش‌های یاد شده را در یک بلاک مجزا قرار دهند. به طور کلی دو نوع رول آپ (Rollup) وجود دارد:

• ZK rollups
• Optimistic

رول آپ‌های Optimistic ویژگی‌های خاصی مثل مهاجرت ساده‌تر انواع پروژه قرارداد هوشمند و پشتیبانی از EVM دارند. به عبارتی می‌توان گفت که رول آپ‌های Optimistic با اجرای یک ماشین مجازی به نام “Optimistic Virtual Machine” که با EVM سازگاری دارد، امکان اجرای قراردادهای هوشمند را در شبکه اتریوم فراهم می‌کند. این ویژگی برای قراردادهای هوشمند از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است، زیرا باعث حفظ قابلیت سازگاری و ترکیب پذیری آن‌ها می‌شود. مهم‌ترین پروژه‌هایی که روی این رول آپ‌ها کار می‌کنند شامل این موارد می‌شود:

• آربیتروم
• Optimistic

نکته مهمی که وجود دارد این است که رول آپ‌های Optimistic نسبت به ZK rollupas از امنیت کمتری برخوردار هستند. ضمن اینکه ZK rollupas تا حد قابل توجهی کارآمدتر بوده و سرعت بیشتری دارد. مهم‌ترین پروژه‌هایی که با این رول آپ‌ها کار می‌کنند نیز شامل موارد زیر می‌شود:

• Starkware
• ZkSync
• Loopring

پلاسما (Plasma)

جوزف پون و ویتالیک بوترین با یکدیگر توانستند یکی از انواع راهکار لایه دو اتریوم تحت عنوان پلاسما را ارائه دهند. برای توضیح این راهکار لایه دو اتریوم باید درخت مرکل را تصور کنید. در واقع در این شیوه به کمک درخت مرکل و قراردادهای هوشمند، نسخه‌هایی کوچک‌تر از زنجیره اصلی اتریوم ساخته می‌شود که هم‌زمان با زنجیره اصلی نیز ارتباط دارد. این زنجیره‌های کوچک با نام‌های «زنجیره کودک» یا «زنجیره پلاسما» شناخته می‌شود. ضمن اینکه در این فرایند، زنجیره اصلی شبکه اتریوم نیز «زنجیره مادر» نام دارد.

نکته مهمی که وجود دارد این است که در این راهکار لایه دو اتریوم، هر کدام از این زنجیره‌های پلاسما می‌توانند زنجیره کوچک‌تری را ایجاد کنند. بدین ترتیب ساختاری شبیه به درخت ایجاد خواهد شد و در همین راستا با ارسال معاملات و تراکنش‌ها از زنجیره مادر به زنجیره‌های کوچک‌تر، بار زیادی از دوش زنجیره اصلی برداشته خواهد شد. در نتیجه این فرایند معاملاتی با سرعت بالاتری و کارمزد کمتر خواهیم داشت.

برای توضیح بیشتر و بهتر درباره روند کار زنجیره پلاسما در این راهکار لایه دو اتریوم، می‌توان اینگونه گفت که این زنجیره‌ها به شکل دوره‌ای با زنجیره اصلی در تعامل هستند. در واقع در بازه‌های زمانی تعیین شده و مشخصی، تمام اطلاعات معاملات و تراکنش‌ها را به زنجیره مادر منتقل می‌کنند. ضمن اینکه تا حد زیادی در راستای حل اختلافات و پیدا کردن نودهای متقلب فعالیت خواهند کرد. معرفی نودهای متقلب در این سیستم از طریق فرایند “Froud Proofs” انجام می‌شود.

زنجیره پلاسما به عنوان یکی از چندین راهکار لایه دو اتریوم در کنار کاهش دادن هزینه و مقدار داده‌های موجود در زنجیره اصلی اتریوم و همچنین سازگاری با راه حل‌های مقیاس پذیری دیگر مثل شاردینگ، دارای نقاط ضعف مخصوص به خود نیز است. به طور کلی زنجیره پلاسما تجربه کاربری ضعیفی ارائه می‌دهد و برای انتقال دارایی شما چیزی حدود دو هفته زمان نیاز دارد. این راهکار لایه دو اتریوم در پروژه‌های زیر اجرا می‌شود:

• Leap DAO
• Gazelle
• Matic Network
• شبکه OMG

کانال‌های وضعیت (State Channels)

یکی از اولین نمونه‌های راهکار لایه دو اتریوم، کانال‌های وضعیت بودند. ایده اصلی این راهکار از کانال‌های پرداختی که سال‌های سال است وجود دارند گرفته شده است. برای توضیح مختصر کانال‌های وضعیت می‌توان اینگونه گفت که این کانال‌ها تعدادی تراکنش مختلف را در خارج از زنجیره اصلی انجام می‌دهند اما فقط گزارش دو تراکنش ابتدایی و انتهایی را به طور کامل به زنجیره اصلی اتریوم ارسال می‌کنند.

با این توضیح ممکن است کمی گیج شده باشید، برای همین بهتر است به بیان یک مثال ساده بپردازیم. کانال‌های وضعیت به عنوان یکی از نمونه‌های اولیه راهکار لایه دو اتریوم، فرایندی زیرکانه را در پیش می‌گیرد. برای مثال فرض کنید که بن قصد دارد تا سرویس اینترنت خود را به مایکل بفروشد و در ازای هر یک مگابایت آن، ۱۰ سنت پول بگیرد. در این شرایط آن‌ها می‌توانند برای هر پرداخت به ایجاد یک تراکنش مجزا در زنجیره اصلی بپردازند یا اینکه به جای آن از راهکار لایه دو اتریوم و کانال وضعیت استفاده کنند.

برای شروع مایکل باید مقداری اتریوم را در بستر یک قرارداد هوشمند در شبکه قفل کند تا معامله اصلی شروع شود. در ادامه باید یک پیام خارج از زنجیره را تأیید کند. در این پیام قید شده است که مایکل ۱۰ سنت به بن پرداخت کرده است. پس پیام دیگری با مضمون پرداخت ۲۰ سنت دریافت خواهد کرد و این روند تا زمانی که معامله آن‌ها به طور کامل قطع شود ادامه خواهد داشت.

برای مثال ممکن است زمانی که مجموع این پرداختی‌ها به یک دلار رسید، بن تصمیم به نقد کردن آن بگیرد. در این صورت پیام نهایی خود را به زنجیره اصلی می‌فرستد. سیستم قرارداد هوشمند پس از بررسی و مطمئن شدن از تأیید هر دو طرف معامله، مبلغ یک دلار را به بن پرداخت می‌کند. در این صورت خواهیم دید که تنها دو تراکنش ابتدایی و انتهایی در زنجیره اصلی ثبت شده است و شاهد یک راهکار لایه دو اتریوم بوده‌ایم.

زنجیره‌های جانبی (Sidechains)

یکی دیگر از نمونه‌های راهکار لایه دو اتریوم، زنجیره‌های جانبی یا سایدچین‌هایی هستند که مانند یک بلاکچین مستقل فعالیت می‌کنند. این زنجیره‌های جانبی به کمک یک “Peg” دو طرفه به بدنه بلاکچین اصلی وصل می‌شوند. تراکنش‌هایی که در این سایدچین‌ها انجام می‌شوند با یکدیگر جمع شده و به شکل یک تراکنش به بلاکچین اصلی اتریوم اضافه می‌شود.

سایدچین‌ها مانند یک بلاکچین موازی و مستقل در کنار زنجیره اصلی اتریوم قرار دارند و با آن در ارتباط هستند. ضمن اینکه قابلیت همکاری به وسیله ماشین مجازی اتریوم یا “EVM” نیز برای این زنجیره‌های جانبی وجود دارد. برای توضیح بهتر این راهکار لایه دو اتریوم می‌توان این گونه گفت که ترکیبی از راهکار لایه ۱ و ۲ است.

دلیل این موضوع نیز کاملا روشن است. انواع مختلف راهکار لایه دو اتریوم برای برقراری امنیت به زنجیره اصلی وابسته هستند، در صورتی که سایدچین‌ها ویژگی‌های امنیتی مخصوص به خود را دارند. ضمن اینکه برای پردازش تراکنش‌های مختلف از مکانیزم‌های اجماع مخصوص به خود نیز استفاده می‌کنند. به همین دلیل است که برخی از افراد اعتقاد دارند که سایدچین‌ها، جزو انواع راهکار لایه دو اتریوم نیستند.

برای مثال فرض کنید که رول آپ‌ها مثل استانی هستند که با کشور خود (زنجیره اصلی اتریوم) در ارتباط هستند. در این میان سایدچین‌ها مانند کشوری مجزا هستند که با کشوری دیگر (زنجیره اصلی اتریوم) یک توافق نامه را امضا کرده‌اند. این موضوع از جوانب مختلف ممکن است دارای مزایا و معایب متفاوتی باشد.

سایدچین‌ها به عنوان یکی از نمونه‌های راهکار لایه دو اتریوم، هزینه انجام معاملات را به طرز چشمگیری کاهش می‌دهد. اما در مقابل مکانیزم اجماع مخصوص به خود را دارد و به نودهای خود اعتماد کامل دارد. این موضوع از جهات امنیتی ممکن است باعث ایجاد مشکلات مختلفی شود؛ زیرا آن‌ها به اندازه شبکه اصلی اتریوم غیرمتمرکز و قابل اعتماد نیستند. ضمن اینکه با توجه به توانایی ایجاد بلوک‌های جدید توسط سایدچین‌ها، امکان توقف تولید بلوک‌های جدید را نیز خواهند داشت و این موضوع خود به تنهایی می‌تواند نقص بزرگی محسوب شود.‍

از مهم‌ترین پروژه‌هایی که با این راهکار لایه دو اتریوم در حال فعالیت هستند می‌تواند به موارد زیر اشاره کرد:

• xDai
• Poa
• SKALE

راه حل‌های ترکیبی (Hybrid Solutions)

یکی دیگر از موارد پرکاربرد از انواع راهکار لایه دو اتریوم، راه حل‌های ترکیبی است که همان‌طور که از نام آن پیدا است، ترکیبی از چندین راهکار لایه دو اتریوم است که برای افزایش مقیاس پذیری شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از معروف‌ترین پروژه‌هایی که از این راهکار استفاده می‌کند، سلر (Celer) است.

معماری ترکیبی استفاده شده در این پروژه برای تأمین امنیت زنجیره جانبی از الگوریتم اجماع اثبات سهام برای برنامه‌های غیر متمرکز استفاده می‌کند. ضمن اینکه امنیت زنجیره اصلی را نیز از طریق optimistic rollup تأمین می‌کند. در نهایت یکی دیگر از پروژه‌هایی که از این راهکار لایه دو اتریوم استفاده می‌کند، آربیتروم (Arbitrum) است.

ولیدیوم (Validium)

یکی دیگر از انواع راهکار لایه دو اتریوم، ولیدیوم (Validium) است که شباهت زیادی به ZK rollups دارد. تنها تفاوتی که بین این دو راهکار وجود دارد این است که تمام داده‌ها در ZK rollups روی زنجیره اصلی در دسترس قرار می‌گیرد در صورتی که راهکار ولیدیوم آن‌ها را خارج از زنجیره نگهداری می‌کند.

این موضوع باعث می‌شود تا توان عملیات ولیدیوم تا حد زیادی افزایش پیدا کند. اما نکته مهمی که وجود دارد این است که این موضوع در عین مفید بودن می‌تواند یک عیب بزرگ نیز به شمار رود. دلیل این موضوع نیز آن است که اپراتورهای پروژه‌های اجرا شده با این راهکار لایه دو اتریوم این قابلیت را دارند که تمام سرمایه کاربران خود را مسدود کنند.

به طور کلی در این راهکار لایه دو اتریوم اعتبار تمام تراکنش‌ها و معاملات از طریق “zero-knowledge proofs” بررسی خواهد شد و تمام داده‌ها در بخشی خارج از زنجیره اصلی نگه‌داری می‌شود. در نتیجه احتمال به سرقت رفتن وجود موجود در حساب کاربران به شدت کاهش پیدا خواهد کرد. زیرا مجوز هر تراکنش از یک حساب کاربری تنها توسط همان کاربر صادر خواهد شد. در نهایت خوب است بدانید که یکی از معروف‌ترین پروژه‌هایی که از این راهکار لایه دو اتریوم استفاده می‌کند، پروژه STARKs است.

تفاوت راهکارهای لایه اول اتریوم با لایه دوم آن

مشکل مقیاس پذیری در بلاکچین اتریوم با بالا رفتن تقاضای کاربران برای استفاده از این شبکه و برنامه‌ها و پروژه‌های متعددی که در بستر آن شکل گرفت، جزو یکی از اصلی‌ترین مشکلات بلاکچین اتریوم است. راهکارهای لایه اول جزو اولین روش‌ها و فناوری‌هایی بودند که برای بهبود مقیاس پذیری شبکه اتریوم مطرح شدند. مهم‌ترین این راهکارها فرایند شاردینگ (Sharding) و اثبات سهام (POS) بود.

مهم‌ترین تفاوتی که بین راهکار لایه دو اتریوم و راهکار لایه اول آن وجود دارد این است که راهکارهای لایه اول باعث ایجاد تغییراتی اساسی در شبکه اتریوم می‌شود. در صورتی که راهکار لایه دو اتریوم شامل فناوری‌هایی می‌شود که در خارج از شبکه اصلی اتریوم پیاده می‌شود. در همین راستا خوب است بدانید که به راهکار لایه دو اتریوم “OffChain” نیز می‌گویند.

نکته مهم دیگری که باید به آن اشاره کنیم این است که راهکارهای لایه اول و لایه دوم اتریوم هر دو در اتریوم ۲ قابل اجرا هستند. ضمن اینکه انواع مختلف راهکار لایه دو اتریوم روی نسخه فعلی اتریوم (اتریوم ۱) قابل اجرا است در صورتی که عملی شدن راهکارهای لایه اول اتریوم روی این نسخه، نیازمند ایجاد تغییرات اساسی در شبکه است که نتیجه آن تبدیل شدن این شبکه به اتریوم ۲ خواهد بود.

دلیل استفاده از انواع راهکار لایه دو اتریوم

اگر به روند پیشرفت دنیای ارزهای دیجیتال در طی چند سال اخیر نگاهی بیندازید متوجه می‌شوید که شبکه اتریوم به یکی از محبوب‌ترین پلتفرم‌های بلاکچینی بین کاربران تبدیل شده است. این شبکه بستری مناسب برای طراحی و ساخت برنامه‌های غیرمتمرکز و قراردادهای هوشمند فراهم کرده است. به همین دلیل است که کاربران آن روز به روز بیشتر می‌شود.

در نتیجه این ازدحام کاربران در شبکه اتریوم و افزایش تراکنش‌های درخواستی در آن، شاهد مشکلات مهمی در مقیاس پذیری و هزینه گس تراکنش‌ها بودیم. به همین منظور نمونه‌های مختلفی از راهکار لایه دو اتریوم ارائه شد تا کاربران این شبکه به شکلی آسان‌تر و با هزینه‌ای کمتر به فعالیت‌های ارزی خود بپردازند. ما در این مقاله سعی کردیم دلیل ایجاد این راهکارها و انواع آن‌ها را به خوبی بررسی کنیم.