لایه دوم بلاک چین چیست؟ افزایش مقیاسپذیری و بهبود عملکرد بلاک چین
با پیشرفت فناوری بلاک چین، نیاز به افزایش مقیاسپذیری و بهبود عملکرد این شبکهها بیشتر از همیشه احساس میشود. فناوریهای لایه اول بلاک چین، مانند بیتکوین و اتریوم، با محدودیتهایی در تعداد تراکنشهای قابل پردازش در هر ثانیه مواجه هستند. برای غلبه بر این محدودیتها و افزایش قابلیتها، مفهومی به نام لایه دوم بلاک چین مطرح شده است. لایه دوم به مجموعهای از راهحلها و پروتکلهایی اطلاق میشود که بر روی بلاک چینهای اصلی (لایه اول) ایجاد میشوند تا مقیاسپذیری، سرعت و کارایی شبکه را بهبود بخشند.
تاریخچه
در سال 2009، بیتکوین به عنوان اولین ارز دیجیتال مبتنی بر بلاک چین معرفی شد. با گذشت زمان و افزایش محبوبیت بیتکوین، مشکلات مقیاسپذیری آن نمایان شد. هرچند که بیتکوین امنیت و شفافیت بینظیری ارائه میداد، اما تعداد تراکنشهایی که در هر ثانیه میتوانست پردازش کند، بسیار محدود بود. این محدودیت باعث افزایش زمان تایید تراکنشها و هزینههای گس (کارمزد) شد.
به دنبال بیتکوین، اتریوم در سال 2015 معرفی شد که علاوه بر انتقال ارزش، امکان اجرای قراردادهای هوشمند را نیز فراهم میکرد. با افزایش تعداد اپلیکیشنهای غیرمتمرکز (dApps) بر بستر اتریوم، مشکلات مقیاسپذیری در این شبکه نیز به شدت احساس شد. این مشکلات باعث ایجاد ترافیک شدید در شبکه و افزایش هزینههای تراکنش شد.
برای حل این مشکلات، مفاهیم و راهحلهای لایه دوم مطرح شدند. این راهحلها به طور عمده تراکنشها را خارج از زنجیره اصلی (لایه اول) پردازش کرده و تنها نتایج نهایی را به زنجیره اصلی ارسال میکنند. این فرآیند باعث کاهش بار زنجیره اصلی و افزایش کارایی شبکه میشود.
لایه دوم بلاک چین چیست؟
لایه دوم بلاک چین به فناوریها و پروتکلهایی اشاره دارد که برای بهبود مقیاسپذیری و کارایی بلاک چینهای موجود (که به عنوان لایه اول شناخته میشوند) توسعه یافتهاند. این لایهها با هدف کاهش ترافیک و هزینههای تراکنش در شبکههای اصلی و افزایش سرعت پردازش تراکنشها به کار میروند. لایه دوم با پردازش تراکنشها خارج از زنجیره اصلی و تنها ارسال نتایج نهایی به زنجیره اصلی، بار پردازشی روی زنجیره اصلی را کاهش میدهد.
عملکرد لایه دوم بلاک چین
لایه دوم بلاک چین به گونهای طراحی شده است که با قرار گرفتن روی زنجیره اصلی (لایه اول)، بار پردازشی و ترافیک تراکنشها را کاهش دهد و کارایی شبکه را افزایش دهد. عملکرد لایه دوم از طریق ایجاد پروتکلها و مکانیزمهای مختلف صورت میگیرد. یکی از روشهای اصلی، پردازش تراکنشها خارج از زنجیره اصلی (Off-Chain) است.
در این روش، تعداد زیادی تراکنش خارج از زنجیره انجام شده و تنها نتایج نهایی به زنجیره اصلی ارسال میشود. این فرآیند باعث افزایش سرعت و کاهش هزینهها میشود. علاوه بر این، تراکنشهای دستهای (Batch Transactions) نیز نقش مهمی دارند، چرا که تعداد زیادی تراکنش را در یک تراکنش واحد به زنجیره اصلی ارسال میکنند که به فشردهسازی دادهها و کاهش هزینههای گس کمک میکند.
کانالهای پرداخت (Payment Channels) یکی دیگر از روشهای لایه دوم هستند که به دو طرف اجازه میدهند تا تعداد زیادی تراکنش را خارج از زنجیره اصلی انجام دهند. مثلاً در شبکه لایتنینگ بیتکوین، کاربران میتوانند تراکنشهای متعدد را بدون نیاز به تایید در زنجیره اصلی انجام دهند و تنها نتایج نهایی را به زنجیره اصلی ارسال کنند. رولآپها (Rollups) نیز از دیگر تکنولوژیهای لایه دوم هستند که به دستهای از تراکنشها اجازه میدهند تا خارج از زنجیره اصلی پردازش شده و اثبات صحت تراکنشها به صورت دستهای به زنجیره اصلی ارسال شود. رولآپها به دو دسته اصلی تقسیم میشوند: Optimistic Rollups و ZK-Rollups، که هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود میباشند.
زنجیرههای جانبی (Sidechains) بلاک چینهای مستقلی هستند که به زنجیره اصلی متصل شده و به صورت موازی عمل میکنند. تراکنشها و دادهها میتوانند بین زنجیره اصلی و زنجیرههای جانبی منتقل شوند، بدون اینکه بار زیادی به زنجیره اصلی وارد شود. پلاسما (Plasma) نیز شبکههای فرعی (child chains) ایجاد میکند که میتوانند تراکنشها را به صورت موازی پردازش کرده و نتایج را به زنجیره اصلی گزارش دهند. این فناوری به افزایش مقیاسپذیری شبکه کمک میکند. دادههای دستهای (State Channels) نیز مشابه کانالهای پرداخت هستند، اما به جای تراکنشها، حالتهای مختلف یک قرارداد هوشمند بین دو طرف خارج از زنجیره اصلی انجام شده و تنها حالت نهایی به زنجیره اصلی ارسال میشود.
عملکرد لایه دوم از طریق این مکانیزمها تراکنشها را سریعتر، ارزانتر و با کارایی بیشتری انجام میدهد. به عنوان مثال، در شبکه لایتنینگ، کاربران میتوانند پرداختهای سریع و ارزان را انجام دهند و تنها در صورت بستن کانال، نتایج نهایی به زنجیره اصلی بیتکوین ارسال میشود. به همین ترتیب، رولآپها میتوانند هزاران تراکنش را در یک تراکنش واحد به زنجیره اصلی ارسال کنند، که این باعث کاهش بار و هزینههای تراکنشها میشود. به طور کلی، لایه دوم بلاک چین با ارائه راهحلهای مختلف، به بهبود مقیاسپذیری، کاهش هزینهها و افزایش سرعت تراکنشها کمک میکند و امکان پذیرش گستردهتر و استفادههای متنوعتر از فناوری بلاک چین را فراهم میآورد.
رولآپ (rollup) چیست؟
رولآپ (rollup) یکی از فناوریهای لایه دوم بلاک چین است که به منظور افزایش مقیاسپذیری و کاهش هزینههای تراکنشها مورد استفاده قرار میگیرد. رولآپها با فشردهسازی و پردازش تعداد زیادی از تراکنشها در خارج از زنجیره اصلی (off-chain) و ارسال نتایج نهایی به زنجیره اصلی (on-chain) عمل میکنند. این فرآیند باعث کاهش بار روی زنجیره اصلی و افزایش کارایی میشود.
رولآپها به دو دسته اصلی تقسیم میشوند:
1. Optimistic Rollups (رولآپهای خوشبینانه)
– در این نوع، فرض بر صحت تراکنشهای خارج از زنجیره است و نیازی به تایید فوری نیست. اگر مشکلی وجود داشته باشد، نودهای (nodes) شبکه میتوانند چالش کنند و ثابت کنند که تراکنشی نادرست است.
– این مدل به دلیل کاهش نیاز به تایید فوری، از کارایی بالایی برخوردار است.
2. ZK-Rollups (رولآپهای دانش صفر)
– در این نوع، از اثباتهای دانش صفر (zero-knowledge proofs) برای تایید صحت تراکنشهای خارج از زنجیره استفاده میشود. این اثباتها به صورت رمزنگاری شده به زنجیره اصلی ارسال میشوند.
– ZK-Rollups امنیت بیشتری دارند زیرا هر تراکنش باید به صورت رمزنگاری تایید شود، اما این روش پیچیدگی محاسباتی بیشتری دارد.
رولآپها با استفاده از این روشها، توان عملیاتی بلاک چین را به طور قابل توجهی افزایش میدهند و هزینههای تراکنش را کاهش میدهند. به عنوان مثال، در بلاک چین اتریوم، رولآپها میتوانند هزاران تراکنش را در یک بسته فشرده کرده و تنها یک تراکنش به زنجیره اصلی ارسال کنند، که این باعث افزایش کارایی و کاهش هزینهها میشود.
پروژههای لایه دوم بلاک چین
پروژههای لایه دوم بلاک چین به منظور بهبود مقیاسپذیری و کاهش هزینههای تراکنشها توسعه یافتهاند. در زیر به معرفی چند پروژه برجسته لایه دوم میپردازیم:
شبکه لایتنینگ (Lightning Network)
شبکه لایتنینگ یک پروتکل پرداخت خارج از زنجیره برای بیتکوین است. این شبکه به کاربران امکان میدهد تا تراکنشهای متعدد را خارج از زنجیره اصلی انجام دهند و تنها نتایج نهایی را به زنجیره اصلی ارسال کنند. این کار باعث کاهش زمان و هزینه تراکنشها میشود.
پلاسما (Plasma)
پلاسما یک چارچوب مقیاسپذیری برای اتریوم است که زنجیرههای فرعی (child chains) را ایجاد میکند. این زنجیرههای فرعی میتوانند تراکنشها را به صورت موازی پردازش کرده و نتایج نهایی را به زنجیره اصلی ارسال کنند. این پروژه به کاهش بار زنجیره اصلی اتریوم کمک میکند.
Optimistic Rollups
Optimistic Rollups یک راهحل لایه دوم برای اتریوم است که تراکنشها را خارج از زنجیره اصلی پردازش میکند و فرض بر صحت آنها دارد. اگر مشکلی وجود داشته باشد، نودهای شبکه میتوانند چالش کنند و اثبات کنند که تراکنشی نادرست است. این روش به دلیل کاهش نیاز به تایید فوری، از کارایی بالایی برخوردار است.
4ZK-Rollups
ZK-Rollups از اثباتهای دانش صفر (zero-knowledge proofs) برای تایید صحت تراکنشها استفاده میکند. این اثباتها به صورت رمزنگاری شده به زنجیره اصلی ارسال میشوند. ZK-Rollups امنیت بیشتری دارند زیرا هر تراکنش باید به صورت رمزنگاری تایید شود، اما این روش پیچیدگی محاسباتی بیشتری دارد.
5Loopring
Loopring یک پروتکل تبادل غیرمتمرکز (DEX) است که از ZK-Rollups استفاده میکند. این پروتکل امکان انجام تراکنشهای سریع و ارزان را برای کاربران فراهم میکند و به افزایش کارایی و کاهش هزینههای تبادل کمک میکند.
6Polygon (Matic)
پالیگان یک پلتفرم مقیاسپذیری برای اتریوم است که مجموعهای از راهحلهای لایه دوم مانند زنجیرههای جانبی (sidechains) و رولآپها را ارائه میدهد. این پلتفرم به توسعهدهندگان امکان میدهد تا برنامههای خود را با هزینه کمتر و کارایی بیشتر اجرا کنند.
این پروژهها با تمرکز بر بهبود مقیاسپذیری و کاهش هزینهها، به توسعه و پذیرش گستردهتر فناوری بلاک چین کمک میکنند و امکانات جدیدی را برای کاربران و توسعهدهندگان فراهم میآورند.
نمونههایی از لایه دوم برای اپلیکیشنهای خاص
لایه دوم بلاک چین به طور خاص برای بهبود مقیاسپذیری و کارایی اپلیکیشنهای خاص نیز مورد استفاده قرار میگیرد. برخی از نمونههای برجسته لایه دوم که برای اپلیکیشنهای خاص طراحی شدهاند عبارتند از:
OMG Network (پیشتر OmiseGO)
OMG Network یک پروتکل لایه دوم برای اتریوم است که از فناوری پلاسما استفاده میکند. این پروتکل به طور خاص برای پرداختهای دیجیتال و انتقال ارزش طراحی شده است. OMG Network به کسبوکارها و اپلیکیشنها اجازه میدهد تا تراکنشهای سریع و ارزان را انجام دهند.
Loopring
Loopring یک پروتکل تبادل غیرمتمرکز (DEX) است که از ZK-Rollups استفاده میکند. این پروتکل به طور خاص برای تبادلات و معاملات ارزهای دیجیتال طراحی شده است. Loopring امکان انجام تراکنشهای سریع و ارزان را برای کاربران فراهم میکند و به افزایش کارایی و کاهش هزینههای تبادل کمک میکند.
Cartesi
Cartesi یک پلتفرم لایه دوم است که به توسعهدهندگان اجازه میدهد تا اپلیکیشنهای پیچیده بلاک چین را با استفاده از محیطهای نرمافزاری مرسوم ایجاد کنند. Cartesi از فناوری رولآپ استفاده میکند تا پردازشهای سنگین را خارج از زنجیره انجام دهد و تنها نتایج نهایی را به زنجیره اصلی ارسال کند.
SKALE Network
SKALE یک شبکه لایه دوم است که به طور خاص برای اجرای اپلیکیشنهای غیرمتمرکز (dApps) با عملکرد بالا طراحی شده است. این شبکه به dApps اجازه میدهد تا با کارایی بیشتر و هزینه کمتر عمل کنند. SKALE از زنجیرههای جانبی (sidechains) برای مقیاسپذیری و کاهش بار زنجیره اصلی استفاده میکند.
xDai
xDai یک زنجیره جانبی برای اتریوم است که به صورت خاص برای پرداختهای سریع و ارزان طراحی شده است. این زنجیره از توکن xDai استفاده میکند که ارزش آن معادل یک دلار آمریکا است. xDai به کسبوکارها و اپلیکیشنها امکان میدهد تا تراکنشهای کوچک و سریع را با هزینه کم انجام دهند.
Arbitrum
Arbitrum یک پلتفرم لایه دوم برای اتریوم است که از تکنولوژی Optimistic Rollups استفاده میکند. این پلتفرم به طور خاص برای اجرای قراردادهای هوشمند با هزینه کمتر و سرعت بیشتر طراحی شده است. Arbitrum به توسعهدهندگان dApps اجازه میدهد تا قراردادهای خود را با مقیاسپذیری بیشتری اجرا کنند.
Celer Network
Celer Network یک پلتفرم لایه دوم است که به طور خاص برای بهبود تجربه کاربری در اپلیکیشنهای بلاک چین طراحی شده است. این شبکه از کانالهای پرداخت و رولآپها استفاده میکند تا تراکنشها را سریعتر و ارزانتر انجام دهد. Celer به توسعهدهندگان کمک میکند تا اپلیکیشنهای خود را با کارایی و مقیاسپذیری بیشتری اجرا کنند.
این نمونهها نشاندهنده تنوع و قابلیتهای بالای پروتکلهای لایه دوم برای بهبود عملکرد و مقیاسپذیری اپلیکیشنهای بلاک چین هستند. هر کدام از این پروتکلها با تمرکز بر کاربردهای خاص، به توسعهدهندگان و کاربران امکان میدهند تا از مزایای بلاک چین به طور موثرتری بهرهمند شوند.
مزایا و معایب لایه دوم بلاک چین
مزایای لایه دوم بلاک چین
افزایش مقیاسپذیری
کاهش هزینههای تراکنش
افزایش سرعت تراکنشها
بهبود حریم خصوصی
کاهش بار زنجیره اصلی
افزایش امنیت
انعطافپذیری بیشتر
کاهش ریسک حملات
پذیرش گستردهتر
معایب لایه دوم بلاک چین
پیچیدگیهای فنی
مسائل امنیتی جدید
تمرکززدایی کمتر
وابستگی به زنجیره اصلی
نیاز به آگاهی و آموزش کاربران
هزینه و زمان انتقال دارایی بین لایهها
پشتیبانی محدود از سوی کیفپولها و صرافیها
مسائل قانونی و نظارتی
کاهش تعاملات زنجیرهای
آینده لایه دوم بلاک چین
آینده لایه دوم بلاک چین با توجه به نیازهای روزافزون به مقیاسپذیری، کارایی بیشتر و کاهش هزینهها، بسیار روشن و امیدوارکننده به نظر میرسد. با افزایش آگاهی و آموزش در مورد فناوری لایه دوم، انتظار میرود که پذیرش و استفاده از این پروتکلها به طور چشمگیری افزایش یابد. پروژههای بیشتری از لایه دوم برای بهبود عملکرد و کاهش هزینههای خود بهرهخواهند برد. با گذشت زمان و افزایش تجربه در استفاده از فناوریهای لایه دوم، پروتکلهای جدیدتر و بهبود یافتهتری توسعه خواهند یافت که امنیت و قابلیت اعتماد بیشتری خواهند داشت. این امر به کاهش مخاطرات و حملات احتمالی کمک خواهد کرد.
پیشرفت در لایه دوم بلاک چین احتمالاً منجر به ایجاد استانداردهای مشترک و همکاری بین پروژههای مختلف خواهد شد. این همکاریها میتوانند به ایجاد یک اکوسیستم هماهنگ و کارآمد کمک کنند که در آن پروتکلهای مختلف به طور همزمان و بدون مشکل با یکدیگر تعامل داشته باشند. فناوری لایه دوم تنها محدود به پرداختها و تراکنشهای مالی نخواهد بود. انتظار میرود که در آینده این فناوری در حوزههای مختلفی مانند اینترنت اشیا (IoT)، بازیهای دیجیتال، شبکههای اجتماعی، زنجیرههای تامین و دیگر صنایع نیز به کار گرفته شود.
با توسعه و بهبود فناوریهای لایه دوم، هزینههای تراکنشها و زمان پردازش آنها به طور مداوم کاهش خواهد یافت. این امر به کاربران امکان میدهد تا با هزینه کمتر و کارایی بیشتر از خدمات بلاک چین بهرهمند شوند. افزایش رقابت و نیاز به بهبود عملکرد، باعث تشویق به نوآوریهای بیشتر در زمینه لایه دوم خواهد شد. پروژههای جدید و متنوعی با ایدهها و راهحلهای نوین به وجود خواهند آمد که به توسعه بیشتر این فناوری کمک خواهند کرد.
پیشرفت در فناوریهای لایه دوم منجر به ارتباط بهتر و هماهنگی بیشتر بین لایههای اول و دوم خواهد شد. این ارتباط بهتر به کاهش مشکلات و افزایش کارایی کلی شبکههای بلاک چینی منجر خواهد شد. یکی از روندهای مهم در آینده، افزایش قابلیت همکاری بین پروتکلهای مختلف لایه دوم و حتی بین بلاک چینهای مختلف است. این قابلیت همکاری به ایجاد یک اکوسیستم یکپارچه و پویا کمک میکند که در آن کاربران میتوانند به راحتی بین پروتکلها و شبکههای مختلف حرکت کنند.
با افزایش تقاضا برای پروتکلهای لایه دوم، ابزارها و منابع بیشتری برای توسعهدهندگان فراهم خواهد شد تا بتوانند به راحتی از این فناوریها استفاده کنند و اپلیکیشنهای خود را با کارایی بیشتری توسعه دهند. پروتکلهای لایه دوم نیز نیازمند توسعه سیستمهای حاکمیت و مدیریت مؤثر خواهند بود تا اطمینان حاصل شود که بهبودها و تغییرات به شکلی منظم و هماهنگ انجام میشوند.
در کل، آینده لایه دوم بلاک چین با نوآوریهای بیشتر، بهبود عملکرد و کارایی، و گسترش کاربردها در صنایع مختلف بسیار امیدوارکننده است. این فناوری نقش مهمی در پیشرفت و پذیرش گستردهتر بلاک چین خواهد داشت و به ایجاد یک اکوسیستم بلاک چینی پیشرفتهتر و کارآمدتر کمک خواهد کرد.
سوالات متداول
1. لایه دوم بلاک چین چیست؟
لایه دوم بلاک چین به فناوریها و پروتکلهایی اشاره دارد که برای بهبود مقیاسپذیری و کارایی بلاک چینهای موجود (لایه اول) طراحی شدهاند. این فناوریها تراکنشها را خارج از زنجیره اصلی پردازش کرده و تنها نتایج نهایی را به زنجیره اصلی ارسال میکنند.
2. چرا به لایه دوم بلاک چین نیاز داریم؟
لایه دوم بلاک چین برای افزایش مقیاسپذیری، کاهش هزینههای تراکنش، افزایش سرعت پردازش تراکنشها و کاهش بار روی زنجیره اصلی ضروری است. این مزایا به پذیرش گستردهتر و استفاده کارآمدتر از بلاکچین کمک میکنند.
3. مثالهایی از راهحلهای لایه دوم کداماند؟
مثالهایی از راهحلهای لایه دوم بلاک چین شامل شبکه لایتنینگ (Lightning Network) برای بیتکوین، رولآپها (Rollups) مانند Optimistic Rollups و ZK-Rollups برای اتریوم، پلاسما (Plasma) که زنجیرههای فرعی برای اتریوم ایجاد میکند، کانالهای پرداخت (Payment Channels) برای انجام تراکنشهای متعدد خارج از زنجیره اصلی و زنجیرههای جانبی (Sidechains) که بلاکچینهای مستقلی متصل به زنجیره اصلی هستند، میشوند.
4. چگونه لایه دوم به کاهش هزینهها کمک میکند؟
با پردازش بیشتر تراکنشها خارج از زنجیره اصلی و تنها ارسال نتایج نهایی به زنجیره اصلی، تعداد تراکنشهای مستقیم روی زنجیره اصلی کاهش مییابد که این منجر به کاهش هزینههای گس و سایر هزینههای مرتبط با تراکنشها میشود.
5. آیا استفاده از لایه دوم امنیت بلاکچین را کاهش میدهد؟
در حالی که لایه دوم تراکنشها را خارج از زنجیره اصلی پردازش میکند، نتایج نهایی به زنجیره اصلی ارسال میشوند که از امنیت بالای زنجیره اصلی بهرهمند میشوند. با این حال، برخی از روشهای لایه دوم ممکن است مخاطرات امنیتی جدیدی ایجاد کنند که باید به درستی مدیریت شوند.
6. آیا تمامی بلاکچینها میتوانند از لایه دوم استفاده کنند؟
بله، اکثر بلاکچینها میتوانند از فناوریهای لایه دوم بهرهمند شوند. با این حال، پیادهسازی و استفاده از این فناوریها ممکن است برای هر بلاکچین متفاوت باشد و نیاز به توسعه و تنظیمات خاص داشته باشد.
7. چگونه لایه دوم به بهبود تجربه کاربری کمک میکند؟
با افزایش سرعت پردازش تراکنشها و کاهش هزینهها، کاربران میتوانند تراکنشهای خود را سریعتر و با هزینه کمتر انجام دهند. این بهبودها تجربه کاربری را بهبود میبخشند و استفاده از بلاکچین را راحتتر میکنند.
8. آیا لایه دوم تأثیری بر تمرکززدایی دارد؟
برخی از راهحلهای لایه دوم ممکن است به تمرکز بیشتر منجر شوند، زیرا نیاز به نودهای معتبر (validators) یا اپراتورهای کانال دارند. با این حال، بسیاری از پروتکلهای لایه دوم به گونهای طراحی شدهاند که همچنان تمرکززدایی را حفظ کنند.
9. آینده لایه دوم بلاکچین چگونه است؟
آینده لایه دوم بلاکچین بسیار روشن به نظر میرسد. با پیشرفتهای تکنولوژیکی و افزایش پذیرش، انتظار میرود که استفاده از این راهحلها گستردهتر شود و به بهبود عملکرد کلی شبکههای بلاکچینی کمک کند.