معرفی لایه های بلاکچین و بررسی خصوصیات هر لایه

با گذشت زمان و جا افتادن بازار کریپتو به عنوان جزئی از بازار سرمایه، توجه بسیاری از افراد به تأمین کننده امنیت این بازار یعنی بلاک چین جلب شده است. اگر با ارزهای دیجیتال یا بلاک ‌چین سروکار داشته باشید، احتمالاً با اصطلاحاتی مانند لایه یک و یا لایه دو مواجه شده‌اید. بررسی لایه های بلاکچین نیازمند بررسی بلاک چین و نقش اصلی آن در بازار کریپتو است. در این مقاله ابتدا به مقدمه‌ای درباره blockchain چیست خواهیم پرداخت و سپس اطلاعات جامع و دقیقی درباره لایه های بلاکچین به شما می‌دهیم. همچنین شما را با انواع مشکلات این لایه ها و راه‌حل آنها نیز آشنا خواهیم کرد.

بلاک‌ چین چیست؟

بلاکچین (Blockchain) در لغت به معنای زنجیره بلوک است. زنجیره‌ای از اطلاعات دیجیتالی که هر بلاک یا بلوک آن اطلاعاتی را در خود نگهداری می‌کند. هر بلاک اطلاعی مانند تاریخ، زمان، مبلغ خرید شما از سایت و اطلاعات فروشندگان و خریداران در معاملات را ذخیره می‌کند. بلاکچین تکنولوژی‌های واسطه‌ها را حذف کرده و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد و با ایجاد شفافیت و امنیت، کارایی را بهبود می‌بخشد.

نکته حائر اهمیت این است که از فناوری بلاک ‌چین برای ایجاد و توزیع ارز دیجیتال امن در بیت کوین استفاده می‌شود. امروزه در سراسر جهان مردم با ساخت ارز دیجیتال و فروش توکن مالک سرمایه‌های کلانی می‌شوند. با گسترش ارزهای دیجیتال، لایه های بلاکچین برای بهبود امنیت در بلاکچین شبکه، نگهداری سوابق و سایر عملکردها کارایی زیادی دارد.

در لایه های بلاکچین، اولین لایه مانند یک اکوسیستم غیرمتمرکز است. لایه دو در ارتباط با لایه یک، برای افزایش تعداد نودها و در نتیجه توان عملیاتی سیستم استفاده می‌شود. فناوری بلاک ‌چین در لایه دو در حال حاضر در بیشتر جاها در حال پیاده‌سازی است.

توسعه دهندگان بلاک ‌چین در تلاش هستند تا دامنه مدیریت و کارایی بلاک ‌چین را گسترش دهند، زیرا بیت کوین به یک ارز مهم‌ در دنیای تجاری امروز تبدیل شده است. آنها در تلاش هستند که با توسعه لایه های بلاک‌ چین و بهینه‌سازی مقیاس‌پذیری لایه دو، زمان پردازش را کاهش دهند و TPS را افزایش دهند.

اجزای تشکیل دهنده بلاکچین

برای اینکه بیشتر با مفهوم بلاکچین آشنا شوید، بهتر است تا اجزای اصلی این شبکه غیر متمرکز را بشناسید:

• نود: به کاربر یا کامپیوترهای که یک نسخه از بلاکچین در شبکه آنها کپی شده و موجود است نود یا گره می‌گویند.
• تراکنش: خردترین مقیاس ساختار بلاک در سیستم بلاکچین، تراکنش است.
• بلاک: به ساختاری متشکل از داده که برای نگه‌داری از تراکنش‌ها استفاده می‌شود؛ بلاک می‌گویند.
• زنجیره: ساختاری متشکل از چندین بلاک که در یک ترتیب خاصی دارند.
• استخراج کننده: نودی (کاربری) که پروسه‌ی بلاک را تأیید می‌کند.
• توافق نامه بلاکچین: مجموعه‌ای از ضوابط عملیات‌های بلاکچین، توافقنامه بلاک چین است.

کاربرد بلاک چین در بازار کریپتو

شاید استفاده از فناوری بلاک چین در صنایع گوناگون برایتان غیر معقول به نظر برسد، اما در بازاری مثل بازار کریپتو که هیچ گونه واسطه‌ای وجود ندارد، بلاک چین یک راه نجات است. اولین بار مفهوم بلاک چین با بیت کوین پا به عرصه وجود گذاشت. استفاده از بلاک چین موجب شده است تا قراردادهای بیت کوین بدون حضور واسطه‌ای مانند بانک انجام شود. یکی از دلایلی که بازار کریپتو در مدت زمانی کوتاه مورد توجه علاقه‌مندان بسیاری قرار گرفته است، معامله به سبک بلاک چینی است. بعد از ظهور بیت کوین، تمامی رمز ارزهای دیگر نیز با استفاده از این فناوری معامله می‌شوند. این قدم اول در درک مفهوم لایه های بلاکچین است.

مهم‌ترین هدف  از حضور بلاک چین در معاملات، تأمین امنیت دادوستد با روشی بی واسطه است. نودهای بلاک چین به راحتی می‌توانند شرایط امنیت دادوستدهای بازار کریپتو را تأمین کنند.

انواع بلاک چین

بلاک چین از انواع مختلفی تشکیل شده است که در ادامه به معرفی آن‌ها خواهیم پرداخت:

بلاک چین عمومی

بلاک چین عمومی نوعی بلاک چین است که در هر شخصی می‌تواند نود یا کاربران آن باشد. در این بلاک چین‌ها، مسئولیت تراکنش با هیچ شخصی نیست و هر کسی می‌تواند در شبکه بلاک چین قرار گیرد. در بلاک چین‌های عمومی هر کسی می‌تواند به معامله و یا تأیید معامله بپردازد.

بلاک چین خصوصی

برخلاف بلاکچین‌های عمومی که تمام افراد قادر به استفاده از آن هستند، مسئولیت بلاک چین‌های خصوصی بر عهده شخصی خاص است و تمامی نودها توسط آن شخص مورد تأیید قرار می‌گیرند. این نوع بلاک چین که عموماً برای سازمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، توسط توسعه دهندگان مشخصی مدیریت و اداره می‌شوند.

بلاک چین کنسرسیوم

مسئولیت تراکنش‌های این نوع بلاک‌ چین بر عهده یک نفر یا یک شرکت نیست. بلکه به گونه‌ای است که چند فرد و یا چندین شرکت به طور هم‌زمان به عنوان توسعه دهنده بلاک چین معرفی می‌شوند. در این نوع بلاک چین، وظایف استخراج کنندگان به گونه‌ای متفاوت مشخص شده است.

بلاک ‌چین هیبرید

در بلاک چین هیبرید، به طور هم‌زمان ویژگی‌های بلاک چین‌های عمومی و خصوصی اعمال می‌شود. به‌طوری‌که بخشی از بلاک چین عمومی و بخش دیگر آن خصوصی است. مسئولیت تراکنش‌ها در این بلاک چین بر عهده نودها است و مشخص می‌کنند که چه کسی مسئولیت‌های تراکنش را برعهده بگیرد.

مرورگر بلاک چین یکی از ابزار کاربردی برای آگاهی از جزئیات هر تراکنشی است که در این شبکه رخ می‌دهد. با خواندن مقاله مربوط با آن، به آگاهی بیشتری از Blockchain Explorer می‌رسید.

حال که به طور مختصر با بلاکچین آشنا شدید، بهتر است به درک و آشنایی دقیق از لایه های بلاکچین بپردازیم.

لایه های بلاکچین

بلاک ‌چین از ۴ لایه تشکیل می‌شود که در ادامه آنها را به طور کامل توضیح می‌دهیم.

لایه ۰

از لایه های بلاکچین لایه صفر بلاکچین سبب ایجاد عملکرد در شبکه می‌شود. این لایه شامل اجزایی است که به کارایی و توانایی‌های بلاکچین بسیار کمک می‌کند. لایه ۰ سبب می‌شود که بیت کوین، اتریوم و سایر شبکه‌های بلاک ‌چین کار کنند. از اجزای لایه ۰ می‌توان به اینترنت، سخت‌افزار و اتصالاتی که لایه یک را قادر می‌سازد تا به‌خوبی اجرا شود اشاره کرد.

از چندین الگوریتم اجماع و سیستم های P2P، مانند اثبات کار، اثبات سهام، اثبات فعالیت، اثبات مشاهدات معتبر، نمودارهای غیر چرخه هدایت شده (DAG) و موارد دیگر برای بهینه سازی توپولوژی شبکه پشتیبانی می‌کند.

لایه ۰ سه رکن مهم زنجیره بلاک را تامین می‌کند: مقیاس پذیری، بی طرفی و رمزگذاری بلوک با پشتیبانی از سازگاری و پنهان کردن منشا بلوک با استفاده از رله P2P.

لایه اول بلاکچین چیست؟

این لایه پایه و اساس بلاک ‌چین را شکل می‌دهد. شبکه اتریوم همان لایه یک است که در زبان عامیانه به آن اتریوم گفته می‌شود. این لایه وظایفی دارد که عملکرد اصلی شبکه بلاک ‌چین را حفظ می‌کند. در واقع به آن لایه پیاده‌سازی نیز گفته می‌شود. پروسه‌های اجماع، زبان برنامه‌نویسی، زمان بلوک و … پارامترهایی هستند که عملکرد اصلی شبکه‌های بلاکچین را حفظ می‌کنند. بایننس اسمارت چین، اتریوم، بیت کوین و سولانا نمونه‌های از بلاک ‌چین لایه یک هستند.

مشکل لایه یک و راه‌حل آن

لایه های بلاکچین علیرغم شگفتی‌های بسیار، چالش‌هایی نیز دارند. تعداد کاربران بلاک ‌چین افرایش پیدا کرده است، اما هنوز از  بلاک ‌چین لایه یک قدیمی استفاده می‌شود. به بیان دیگر این لایه‌ های بلاک ‌چین به‌روزرسانی نشده‌اند و افزایش کاربران نیز باگ‌هایی را در این مجموعه به وجود می‌آورد. این لایه هنوز امنیت خود را حفظ کرده، اما سرعت آن به شدت کند و محدود است. لایه یک قدرت محاسباتی و زمان بیشتری نیاز دارد تا سرعت پردازش خود را استاندارد کند.

Sharding یا شاردینگ، حجم کار را در بلاکچین به تکه‌های کوچک‌تری تبدیل کرده و در شبکه توزیع می‌کند. این فرایند سبب شده تا از قابلیت محاسباتی بیشتر گره‌ها استفاده شود و در نتیجه مشکل کند بودن لایه یک تا حدی برطرف شود. شبکه، اطلاعات را به‌صورت موازی پردازش می‌کند؛ بنابراین چندین تراکنش را می‌توان به‌صورت متوالی و هم‌زمان پردازش کرد و به‌سرعت کار افزود.

لایه دوم بلاکچین چیست؟

با دومین بخش از لایه های بلاکچین آشنا می‌شویم. از لایه دو برای افزایش مقیاس‌پذیری بلاک ‌چین با حذف برخی از اطلاعات اضافی در لایه های دیگر استفاده می‌شود. این کار سبب شده قراردادهای هوشمند در پروتکل بلاکچین اولیه، فقط با سپرده‌ها و برداشت‌ها و اطمینان حاصل کردن از تراکنش‌ها که خارج از زنجیره از مقررات پیروی نکرده باشند سروکار داشته باشد. شبکه لایتنینگ بیت کوین، نمونه‌ای از بلاک ‌چین لایه دو است.

در واقع بلاک ‌چین اولین لایه در یک اکوسیستم غیرمتمرکز است اما لایه دو برای افزایش تعداد گره‌ها و در نتیجه توان عملیاتی سیستم استفاده می‌شود.

لایه سوم بلاکچین

این لایه بسیار کاربردی بوده و اغلب L3 نامیده می‌شود. لایه سه مانند یک رابط است. به بیان ساده نرم‌افزارهای L3 هستند که به بلاکچین‌ها قابلیت کاربرد در دنیای واقعی را می‌دهد.

نمونه‌هایی از بلاکچین لایه ۱

قصد داریم در ادامه نمونه‌هایی از بلاک‌ چین لایه ۱ را بررسی کنیم تا با مفهوم آن را بهتر درک کنید.

الروند (Elrond)

شبکه الروند می‌تواند در هر ثانیه هزاران تراکنش را پردازش کند. این شبکه برای بهبود و افزایش سرعت خود از فناوری شاردینگ که در بالا به آن اشاره شد، استفاده می‌کند. از توکن بومی شبکه الروند برای پرداخت کارمزد تراکنش‌ها، اجرای Dapp و … استفاده می‌شود.

هارمونی (Harmony)

کاربران شبکه هامونی می‌توانند بدون نیاز به شبکه‌های بیت کوین و اتریوم، توکن‌های خود را بدون خطر مبادله کنند. از رمزارز بومی شبکه Harmony برای پرداخت کارمزد تراکنش‌ها استفاده می‌شود.

سلو (Celo)

کوین شبکه سلو، یک ارز به نام CELO است. از سلو برای تراکنش‌ها، امنیت و پاداش‌دهی استفاده می‌شود. همچنین دارای استیبل کوین‌های CUSD، CEUR و CREAL نیز است. این شبکه و استیبل کوین‌های آن، دسترسی به ارزهای دیجیتال را آسان‌تر کرده و پذیرش ارزهای دیجیتال را افزایش خواهد داد.

تور چین (THORChain)

این شبکه لایه ۱ با استفاده از فریم‌ورک Cosmos SDK ساخته شده است. تور چین برای تأیید تراکنش‌ها از مکانیسم Tendermint استفاده می‌کند. تورچین مانند یک خزانه است. این شبکه بر واریزها و برداشت‌ها نظارت می‌کند. توکن RUNE، برای پرداخت کارمزد تراکنش‌ها، امنیت و اعتبارسنجی شبکه استفاده می‌شود.

کاوا (Kava)

شبکه کاوا با استفاده از Co-chain، دارای یک بلاک ‌چین جدا برای ماشین مجازی اتریوم (EVM) و  Cosmos SDK است.

آیوتکس (IoTeX)

آیوتکس به کاربران این امکان را می‌دهد که بر داده‌های تولید شده توسط دستگاه‌هایشان کنترل داشته باشند. مدیریت این اطلاعات از طریق بلاک ‌چین، امنیت کاربران را تأمین می‌کند.

مقیاس‌پذیری بلاک چین چیست؟

عبارت «مقیاس‌سازی» در فناوری بلاک چین به افزایش نرخ توان عملیاتی سیستم اشاره می‌کند که بر حسب تراکنش در ثانیه اندازه‌گیری می‌شود. به تعداد تراکنش‌هایی که توسط یک سیستم در هر ثانیه انجام می‌شود «خروجی» می‌گویند. برای مثال شبکه پرداخت الکترونیکی VisaNet ویزا می‌تواند بیش از ۲۰۰۰۰ تراکنش در ثانیه را پردازش کند ولی بیت کوین (BTC) به‌تنهایی نمی‌تواند بیش از هفت تراکنش در ثانیه را انجام دهد. توسعه دهندگان بلاکچین در تلاش هستند تا دامنه مدیریت بلاکچین را افزایش دهند، زیرا بیت کوین به یک بخش مهم‌تر در دنیای تجاری تبدیل می‌شود. آنها امیدوارند بتوانند توانایی لایه های بلاکچین  را افزایش دهند.

سه‌گانه بلاکچین

سه‌گانه بلاکچین به این مفهوم اشاره می‌کند که تمرکززدایی، امنیت و مقیاس‌پذیری شبکه‌های غیرمتمرکز فقط می‌توانند دو مورد از سه مزیت را در هر زمان ارائه دهند.

دانشمندان کامپیوتر، CAP را در دهه ۱۹۸۰ ابداع کردند تا احتمالاً مهم‌ترین علت این مشکل را بیان کنند. قضیه CAP بیان می‌کند که ذخیره‌سازی غیرمتمرکز داده، مانند بلاک چین، تنها می‌تواند دو مورد از سه تضمین ذکر شده در بالا را به طور هم‌زمان برآورده کند. این قضیه در چارچوب شبکه‌های توزیع شده فعلی به سه‌گانه بلاک چین تبدیل شده است.

در نتیجه، فناوری بلاکچین ایجاد شبکه‌ای امن و غیرقابل‌نفوذ بر روی یک شبکه غیرمتمرکز گسترده است. مقیاس‌پذیری، امنیت و عدم تمرکز به‌طورکلی یعنی:

«مقیاس‌پذیری بلاکچین به توانایی آن در مدیریت حجم بالایی از تراکنش‌ها اشاره دارد.»

امنیت در بلاک چین به توانایی ایمن سازی داده‌ها در بلاک چین از انواع مختلف حملات سایبری و دفاع از بلاک چین در برابر هزینه‌های مضاعف اشاره دارد. تمرکززدایی نوعی افزونگی شبکه است که تضمین می‌کند شبکه توسط نهادهای کمی کنترل نمی‌شود.

آیا می‌شود تمام مشکلات شبکه را با ایجاد تغییرات در لایه یک حل کرد؟

خیر تمام مشکلات را نمی‌توان با اعمال تغییرات در لایه ۱ حل کرد. برای این کار باید روی تمام لایه های بلاکچین نیز کار کرد تا ایرادات آن برطرف شود.