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

پس 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.

در این مقاله، به صورت کامل به معرفی لایه دوم شبکه بلاک‌چین، ویژگی‌ها و کاربردهای آن پرداخته‌ایم. اما پیش از معرفی این راه‌حل، بهتر است کمی بیشتر با لایه اول بلاکچین آشنا شوید تا تفاوت این دو با یکدیگر شفاف‌تر شود.

لایه اول بلاکچین، فناوری کاربردی ولی ناکافی!

به طور خلاصه، لایه اول هر شبکه بلاک‌چین پایه یا زیرساخت اصلی آن به شمار می‌رود. این بخش که به عنوان لایه اصلی یا mainnet نیز شناخته می‌شود، قوانین اصلی اکوسیستم را تعریف کرده و در خود جای می‌دهد. علاوه بر این، لایه یک بلاکچین وظیفه اعتبارسنجی  و انجام تراکنش‌ها را نیز برعهده خواهد داشت. تمرکز اصلی این لایه‌ها، بر روی تمرکز زدایی و تأمین امنیت کاربران شبکه قرار دارد. اما اصل تمرکز زدایی و عدم وجود یک نظارت متمرکز، با تأمین امنیت کاربران در مقیاس بالا تناقض دارد. در نتیجه دستیابی به این دو هدف به صورت هم‌زمان، نیازمند منابع قابل توجهی خواهد بود. این مسئله نیز باعث کاهش مقیاس پذیری شبکه می‌شود.

برخی کارشناسان و توسعه‌دهندگان فناوری بلاک‌چین معتقدند که تناقض بین تمرکز زدایی و تأمین امنیت در شبکه‌های بلاک‌چین، یک مسئله اجتناب‌ناپذیر بوده و باید به دنبال حد واسطی برای این دو مسئله باشیم؛ اما راه‌حل لایه دوم بلاکچین تا حد زیادی موفق به رفع نگرانی‌های موجود در این زمینه شد. در ادامه، به صورت کامل به معرفی این راه‌حل پرداخته‌ایم.

لایه دوم بلاکچین چیست؟

لایه دوم بلاکچین، شامل مجموعه‌ای از راه‌حل‌های خارج از زنجیره (off-chain) در شبکه‌های بلاکچین مختلف اسا که بر روی شبکه اصلی بنا شده‌اند. به لطف این راه‌حل، مشکل ازدحام و طولانی شدن مدت زمان و هزینه تراکنش‌ها به طرز چشمگیری کاهش می‌یابد. برای درک بهتر این موضوع، یک کارواش را در نظر بگیرید. لایه اول بلاک‌چین شبیه به کارواشی است که تمام کارهای آن توسط یک نفر انجام می‌شود. اما لایه دوم، مشابه یک کارواش مکانیزه با بخش‌های مختلفی است که هر یک از آن‌ها وظایف منحصربه‌فرد خود را دارند.

در حال حاضر پلتفرم‌های پرداخت نظیر ویزا (Visa) از چنین سیستمی برای مدیریت تراکنش‌ها استفاده می‌کنند. مدیریت متمرکز بدون شک تعداد تراکنش‌های فوق‌العاده بالای ویزا از جانب خرده‌فروشی‌ها، باعث مسدود و قفل شدن شبکه آن خواهد شد؛ اما این پلتفرم با دسته‌بندی لایه‌های برای پردازش و تسویه در فواصل زمانی معین، یک لایه دوم برای خود ایجاد کرده تا از وقوع چنین مشکلاتی جلوگیری کند.

در دنیای فناوری‌های نوظهور، اتریوم یکی از پیشگامان ارائه لایه دوم بلاکچین به شمار می‌رود. این شبکه با استفاده از رول‌آپ‌هایی نظیر Optimistic و دانش صفر (ZK)، فشار تراکنش‌ها را از شبکه اصلی تخلیه کرده و قابلیت پردازش داده‌های بیشتری را فراهم می‌کند. علاوه بر این دو مورد، راه‌حل‌هایی نظیر Arbitrum و Loopring نیز جزو لایه‌های دوم این شبکه بلاکچین هستند. در بخش‌های بعدی این مقاله، به جزئیات بیشتری به بررسی این رول‌آپ‌ها پرداخته شده است.

اهمیت راهکار لایه دوم بلاکچین

افزایش محبوبیت شبکه بلاکچین اتریوم با توجه به ارزش اتر و وجود اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز یا همان Dappها بر روی این شبکه، به هیچ وجه موضوع غیرقابل انتظاری نبود. رشد کاربران این شبکه باعث شد تا بلاکچین اتریوم روزانه، نیاز به پردازش ۱.۵ میلیون تراکنش مختلف را داشته باشد. این در حالیست که شبکه اصلی آن توانایی پردازش حدود ۱۵ تراکنش در هر ثانیه را دارد. این مسئله در مرحله اول باعث ازدحام تراکنش‌ها و در قدم دوم، افزایش شدید کارمزد هر تراکنش شد.

برای مقابله با این مشکلات، لایه دوم بلاکچین اتریوم به عنوان یک شبکه با توان پردازشی جداگانه فعالیت خود را آغاز کرد. این لایه دوم از طریق قراردادهای هوشمند، مدل امنیتی غیر متمرکز را از لایه اول به همراه داشته و به پردازش سریع‌تر تراکنش‌ها کمک می‌کند. به عبارت دیگر در این شبکه، لایه اول مسئولیت دسترس‌پذیری و غیرمتمرکز بودن داده‌ها را به عهده داشته و لایه ۲ به مقیاس‌بندی و پردازش تراکنش‌ها رسیدگی می‌کند. با توجه به مزایای کاهش قابل توجه هزینه تراکنش و همچنین افزایش مقیاس‌پذیری و کاربردهای شبکه‌های بلاک‌چین، به نظر می‌رسد استفاده از لایه‌های دوم برای شبکه‌های پرطرفدار به مرور زمان به امری اجتناب‌ناپذیر تبدیل شود.

استفاده از لایه دوم در شبکه‌هایی نظیر اتریوم، باعث شده تا این شبکه با توان پردازشی بالا، قابلیت رقابت با پلتفرم‌های مالی نظیر ویزا و مسترکارت (Mastercard) را داشته و حتی در آینده به عنوان یک رقیب جدی برای جایگزینی با این پلتفرم‌ها مطرح شود. به عبارت دیگر، لایه های بلاکچین در کنار یکدیگر می‌توانند به بستری مناسب برای جایگزینی با روش‌های سنتی پردازش تراکنش تبدیل شوند.

لایه دوم بلاکچین چگونه عمل می‌کند؟

پروتکل‌های لایه ۲ بلاکچین یک چهارچوب ثانویه برای پردازش تراکنش‌ها در خارج از لایه اول ایجاد می‌کنند. به عبارت دیگر با استفاده از این پروتکل‌ها، بخش قابل توجهی از بار لایه اول به لایه دوم انتقال می‌یابد. پس از انجام و نهایی شدن تراکنش‌ها در لایه دوم، داده‌های آن مجدداً به لایه اول ارسال می‌شوند تا در دفتر کل توزیع‌شده بلاکچین اصلی ثبت شوند. فرایند انتقال داده‌ها به لایه دیگر برای پردازش و بازگرداندن آن‌ها، با اصطلاح رول‌آپ شناخته می‌شود. (در قسمت‌های بعدی این مقاله با جزئیات بیشتری به بررسی مفهوم رول‌آپ و تفاوت نسخه‌های مختلف آن پرداخته شده است.)

لایه دوم بلاکچین نظیر هر پلتفرم باز و بسته دیگری، ممکن است از لحاظ دسترسی رویکرد متفاوتی داشته باشد. به عنوان مثال در برخی موارد، این لایه‌ها توسط طیف گسترده‌ای از اپلیکیشن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ در حالی که در سمت مقابل ممکن است استفاده آن‌ها تنها به یک پروژه خاص محدود شده باشد. در ادامه برخی از انواع لایه‌های دوم بلاک‌چین را معرفی کرده‌ایم.

نمونه‌های لایه دوم عمومی

لایه‌های دوم عمومی، عملکرد شبکه اصلی را با کارمزد کمتر ارائه می‌کنند. برخی از نمونه‌های آن بر روی شبکه اتریوم عبارت‌اند از:

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 پویایی شبکه اصلی را با کارمزد کمتری فراهم می‌کند.

Boba Network: بوبا در ابتدا یک پروژه مشتق شده از Optimism به شمار می‌رفت. این شبکه در حال حاضر به صورت مستقل با هدف تقویت ظرفیت قراردادهای هوشمند و بهبود توان عملیاتی فعالیت دارد.

نمونه‌های لایه دوم بلاکچین اختصاصی برای اپلیکیشن‌ها

این دسته از لایه‌های دوم بلاکچین در مقایسه با لایه‌های عمومی، جنبه تخصصی‌تری داشته و تمرکز خود را برای بهبود عملکرد بخشی از بازار قرار داده‌اند. در ادامه می‌توانید برخی از نمونه‌های لایه‌های دوم اختصاصی اپلیکیشن‌ها را مشاهده کنید.

Loopring: این لایه که از پروتکل دانش صفر (ZK) بهره می‌برد، قصد افزایش ۱۰۰۰ برابری توان عملیاتی و رساندن هزینه تراکنش به ۰.۱ درصد لایه اصلی اتریوم را دارد.

zKSync: این لایه توسط پلتفرم‌های مطرحی نظیر بایننس (Binance) مورد استفاده قرار می‌گیرد. این لایه در حال حاضر فعال بوده و از قابلیت‌هایی نظیر پرداخت، مبادله و استخراج توکن و همچنین NFTها پشتیبانی می‌کند.

هر یک از لایه‌های معرفی شده فوق، از طریق فرایندی خاص به نام رول‌آپ (rollup) سعی در دستیابی به هدف خود دارند. در قسمت بعدی مقاله نگاهی به ماهیت رول‌آپ و نقش آن در بهبود عملیاتی لایه‌های بلاکچین خواهیم داشت.

رول‌آپ (rollup) چیست؟

یک رول‌آپ، راه‌حلی اختصاصی برای لایه دوم شبکه‌های بلاکچین است که صدها تراکنش را از لایه اول خارج و به لایه‌های دیگر منتقل می‌کند. این تراکنش‌ها پیش از ارسال، به صورت یک تکه داده فشرده شده و سپس انتقال مربوط به آن انجام می‌گیرد. تکه داده‌های بازگردانده شده به لایه اصلی (پس از انجام تراکنش)، در صورت نیاز مورد بررسی و صحت‌سنجی قرار می‌گیرند. در نتیجه هر رول‌آپ قادر است تا فرایند اعتبارسنجی برای هر تراکنش را با یک بررسی دسته‌جمعی، به طرز قابل توجهی کاهش دهد.

هرچند که هدف تمام لایه‌های دوم معرفی شده در این مقاله هدف مشترکی را دنبال می‌کنند؛ اما تفاوت ظریف آن‌ها در نحوه جمع‌آوری داده، باعث شده تا شاهد گونه‌های مختلفی نظیر رول‌آپ Optimism و ZK باشیم. در جدول زیر می‌توانید به صورت خلاصه، تفاوت این دو رول‌آپ را با یکدیگر مقایسه کنید.

معرفی پروژه‌های لایه دو بلاکچین

اکنون که با مفهوم لایه دوم بلاکچین و نحوه عملکرد آن آشنا شدید، نگاهی به برخی از معروف‌ترین پروژه‌هایی خواهیم داشت که از این پروتکل استفاده می‌کنند. این پروژه‌ها عبارت‌اند از:

Polygon (Matic)

بدون شک Polygon یکی از محبوب‌ترین زنجیره‌های لایه دوم است. در واقع این پروژه بزرگ‌ترین راهکار لایه دو برای بلاکچین اتریوم بوده و مقیاس‌پذیری آن را به طرز قابل توجهی افزایش می‌دهد. این پلتفرم به خوبی مورد آزمایش قرار گرفته و توسط برخی پروژه‌های مهم نظیر Sushiswap ،Aavegotchi ،Chain Games و Quickswap استفاده می‌شود. همچنین این پلتفرم اخیراً به عنوان اولین شبکه لایه دوم بلاکچین مورد استفاده در پروژه شتاب‌دهنده شرکت دیزنی (Disney) انتخاب شد.

Polygon به لطف ماهیت مقیاس‌پذیر و سرعت پردازش آنی تراکنش‌ها، به یک گزینه محبوب تبدیل شد. از لحاظ تئوری، این زنجیره می‌تواند در هر بلاک خود ۲ به توان ۱۶ تراکنش را جای داده و پردازش کند. برخی گزارش‌ها حاکی از پردازش ۷۰۰۰ تراکنش در هر ثانیه بر روی این شبکه است؛ این در حالیست که شبکه اصلی اتریوم، تنها قابلیت پردازش حدود ۱۴ تراکنش در ثانیه را دارد.

XDAI CHAIN

پروژه xDai chain یک زنجیره مبتنی بر شبکه اتریوم است که از مکانیزم اثبات سهام (PoS) برای اعتبارسنجی استفاده می‌کند. این پلتفرم از اواخر سال ۲۰۱۸ فعالیت خود را آغاز کرد. استیبل کوین بومی این شبکه xDai نام دارد. توسعه‌دهندگان این شبکه معتقدند که سرعت پردازش تراکنش‌ها در این شبکه بسیار بالا بوده و کارمزد آن تنها یک توکن xDai است. البته استیبل کوین xDai از نظر عملکردی با سایر استیبل‌کوین‌ها نظیر USD Coin متفاوت بوده و به جای استفاده از بلاک چین اتریوم، از شبکه مجزای خود استفاده می‌کند.

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

SKALE

پروژه Skale یک راهکار لایه ۲ دیگر برای افزایش مقیاس‌پذیری بلاکچین است. این زنجیره در کنار حل مشکل مقیاس‌پذیری اتریوم، در تلاش است تا بستر مناسبی برای فعالیت اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز نیز ایجاد کند. Skale در سال ۲۰۱۷ آغاز به کار کرد. بنیان‌گذاران این پروژه در ابتدا قصد ایجاد یک اپلیکیشن غیرمتمرکز را داشتند؛ اما مشکلات مربوط به مقیاس‌پذیری در این مسیر باعث تغییر مسیر پروژه و ایجاد یک راهکار لایه ۲ شد.

محدودیت معنایی ندارد!

تناقض ماهیتی بین مقیاس‌پذیری، تمرکز زدایی و ایمنی شبکه‌های بلاک‌چین در ابتدا یک مشکل غیرقابل حل به نظر می‌رسید؛ اما توسعه‌دهندگان این حوزه با ارائه راهکار لایه دوم نشان دادند که محدودیت در مسیر پیشرفت فناوری معنایی ندارد! در این مقاله به معرفی راهکار لایه دو پرداخته و برخی پروژه‌های فعال در این مسیر را معرفی کردیم. راهکار لایه دو با پردازش جداگانه تراکنش‌ها، توانست در کنار افزایش سرعت و کاهش کارمزد، امنیت و تمرکز زدایی شبکه‌های بلاک‌چین را نیز حفظ کند.

به نظر شما در آینده، این راهکار پاسخگوی تراکنش‌های بالاتری نیز خواهد بود یا توسعه‌دهندگان از حالا باید به فکر قدم بعدی باشند؟ نظرات خود در این زمینه را با ما و سایر کاربران والکس به اشتراک بگذارید.