در حالی که پذیرش بیت کوین افزایش یافته، شبکه آن با مشکلاتی مواجه شده است. شبکه این ارز بزرگ بازار طوری طراحی شده که تنها 7 تراکنش را در هر ثانیه پردازش می کند و این شبکه اغلب با مشکل مقیاس پذیری دست و پنجه نرم می کند که منجر به کارمزد بالا و طولانی تر شدن زمان انجام تراکنش می شود. شبکه های لایه دو بیت کوین برای بر طرف کردن این مشکل ایجاد شده اند.
تفاوت بلاک چین لایه یک و لایه دو چیست؟
هدف این شبکه های لایه دو تقویت بلاک چین بیت کوین با ایجاد یک لایه اجرا است که تراکنش ها را در خارج از شبکه اصلی پردازش می کنند و در نتیجه باعث افزایش ظرفیت و حفظ امنیت می شوند. شبکه های لایه دو همچنین افزودن قابلیت های جدید، مانند قراردادهای هوشمند، به شبکه بیت کوین را امکان پذیر می کنند.
قرارداد هوشمند چیست؟
شبکه های لایه دو بیت کوین چه هستند؟
شبکه های لایه دو پروتکل ها یا شبکه های ثانویه هستند که بر روی بلاک چین بیت کوین ساخته شده اند تا مشکل مقیاس پذیری آن را بر طرف کنند و توان عملیاتی و سرعت پردازش تراکنش ها را بالا ببرند. برخی از شبکه های لایه دو بیت کوین نیز قابلیت قرارداد هوشمند را ارائه می کنند که موارد استفاده جدیدی مانند دیفای (امور مالی غیرمتمرکز) را در شبکه بیت کوین ممکن می سازند. این شبکه های لایه دو با ایجاد لایه اجرا در خارج از شبکه اصلی، بلاک چین بیت کوین را مقیاس پذیر می کنند؛ به عبارت دیگر، توان عملیاتی و سرعت تراکنش ها را بالا می برند. تراکنش ها در لایه اجرا تایید شده و سپس داده های آنها برای تسویه نهایی به بلاک چین بیت کوین ارسال می شوند.
تفاوت بین شبکه های لایه دو بیت کوین و اتریوم
تفاوت های عمده بین شبکه های لایه دو بیت کوین و اتریوم ناشی از تمایزات ساختاری بین این دو بلاک چین لایه یک است. در ادامه به برخی از این تفاوت ها اشاره خواهیم کرد:
اتریوم چیست؟ آموزش کامل اتریوم
بهره بردن از امنیت شبکه اصلی
بر خلاف شبکه های لایه دو اتریوم که اعتبارسنج ها تراکنش های خارج از شبکه را تایید می کنند و به طور مستقیم از امنیت شبکه اصلی اتریوم بهره می برند، شبکه های لایه دو بیت کوین در حال حاضر از چنین قابلیتی برخوردار نیستند. آنها برای تایید تراکنش ها به پروتکل ها و روش های امنیتی مستقل خود متکی هستند.
تایید تراکنش ها: در حالی که شبکه های لایه دو اتریوم می توانند از ظرفیت شبکه اصلی اتریوم برای تایید تراکنش ها، اثبات تقلب و اثبات های دانش صفر استفاده کنند، شبکه بیت کوین فاقد چنین قابلیت های پیشرفته ای است. این می تواند شبکه های لایه دو ساخته شده در بلاک چین بیت کوین را محدود کند.
قابلیت قرارداد هوشمند
اتریوم یک بلاک چین با کاربردهای متعدد است که از قراردادهای هوشمند پشتیبانی می کند، اما بیت کوین چنین نیست. بنابراین، در حالی که هدف هر دو بلاک چین مقیاس پذیری است، شبکه های لایه دو بیت کوین تمرکز بیشتری بر معرفی قابلیت های برنامه نویسی پیشرفته و قابلیت های قرارداد هوشمند در شبکه اولین ارز بزرگ بازار دارد.
لایه تسویه
شبکه های لایه دو بیت کوین تراکنش ها را در بلاک چین بیت کوین تسویه می کنند و از امنیت و تمرکززدایی این شبکه (که از طریق اجماع اثبات کار حاصل می شود) بهره می برند. شبکه های لایه دو اتریوم بر روی شبکه اصلی اتریوم کار می کنند و از مدل اجماع اثبات سهام کمتر ایمن استفاده می کنند.
دلیل نیاز به شبکه های لایه دو بیت کوین
دلیل اصلی نیاز به راه حل های لایه دو بیت کوین محدودیت های مقیاس پذیری در داخل بلاک چین بیت کوین است. مقیاس پذیر کردن شبکه اصلی مستلزم صرف نظر کردن از غیرمتمرکز بودن یا امنیت است. شبکه های لایه دو راه حلی برای مقیاس پذیری بیت کوین ارائه می دهند، در حالی که هنوز مدل امنیت قوی آن را از طریق تسویه در شبکه اصلی به ارث می برند.
دلایل مهم نیاز به راه حل های لایه دو
مقیاس پذیری و ظرفیت تراکنش
شبکه بیت کوین به دلیل زمان تولید بلاک 10 دقیقه ای و اندازه بلاک محدود، تنها می تواند حدود 7 تراکنش را در هر ثانیه انجام دهد. این توان عملیاتی پایین منجر به ازدحام شبکه، طولانی تر شدن زمان کانفرم تراکنش ها و کارمزد بالای آنها می شود و بیت کوین را برای پرداخت های خُرد و تراکنش های روزمره غیرقابل استفاده می کنند.
کانفرم چیست؟ هر آنچه باید در مورد تایید بلاک ها بدانید
کارمزد بالای تراکنش ها
در طول دوره هایی که فعالیت در شبکه بیت کوین بالا است، کارمزد تراکنش ها می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد. در 20 آوریل که همزمان با هاوینگ بود، کارمزد تراکنش ها در اوج شلوغی شبکه به بیش از 120 دلار در هر تراکنش رسید. کارمزد بالا، تراکنش های کوچک را از لحاظ اقتصادی اجرا نشدنی می کنند.
عدم پشتیبانی از قراردادهای هوشمند
شبکه اصلی بیت کوین در درجه اول برای نقل و انتقالات ساده طراحی شده و فاقد قابلیت های قرارداد هوشمند مورد نیاز برای اپلیکیشن های غیرمتمرکز، امور مالی غیرمتمرکز (دیفای) و سایر موارد است.
اپلیکیشن های غیرمتمرکز چیستند و چه مزایا و معایبی دارند؟
از قوه به فعل در آوردن سرمایه بیت کوین
با توجه به این که بیت کوین را بیشتر یک پس انداز با ارزش می دانند، بخش قابل توجهی از سرمایه عظیم آن مورد استفاده قرار نمی گیرد. شبکه های لایه دو با امکان پذیر کردن تراکنش های سریع تر، قراردادهای هوشمند و اپلیکیشن های نوآورانه ساخته شده بر روی بیت کوین، قصد دارند این سرمایه را از حالت بالقوه به فعل درآورند.
مقیاس پذیری بدون به خطر انداختن امنیت
به دلیل مشکل سه گانه بلاک چین (تمرکززدایی، امنیت و مقیاس پذیری)، مقیاس پذیری شبکه اصلی بیت کوین مستلزم صرف نظر کردن از امنیت یا تمرکززدایی است.
نحوه کار شبکه های لایه دو بیت کوین
یک شبکه بلاک چین از دو لایه اجرا و اجماع تشکیل شده است. لایه اجرا محاسبات تراکنش ها را مدیریت می کند، در حالی که لایه اجماع این تراکنش ها را تایید می کند. شبکه های لایه دو یک لایه اجرای مستقل ایجاد می کنند که تراکنش ها را در خارج از شبکه اصلی پردازش می کند و آنها را برای تسویه نهایی به لایه اجماع بیت کوین می فرستد. این به شبکه های لایه دو اجازه می دهد تا از فناوری های مختلف (مانند رول‌آپ) برای افزایش راندمان استفاده کنند.
در ادامه رایج ترین رویکرد برای ایجاد شبکه لایه دو بیت کوین آمده است:
کانال های وضعیت یا State Channels
کانال های وضعیت (مانند کانال های استفاده شده در شبکه لایتنینگ) به طرفین اجازه می دهند تا تعداد نامحدودی از تراکنش های بیت کوین را در خارج از شبکه اصلی انجام دهند، بدون این که داده های همه تراکنش ها را در آن ثبت کنند. این رویکرد سرعت تراکنش ها را افزایش و کارمزد آنها را کاهش می دهد.
طرفین برای ایجاد یک کانال، باید مقدار معینی بیت کوین را در یک آدرس چند امضایی (یا مالتی سیگ) در بلاک چین آن قفل کنند. در آدرس مالتی سیگ چند نفر باید یک تراکنش را تایید و امضا کنند. آنها در مورد توزیع اولیه بیت کوین بین خود برای این کانال توافق می کنند. پس از باز شدن کانال، طرفین می توانند تعداد نامحدودی تراکنش را در خارج از شبکه انجام دهند و داده های تراکنش امضا شده را برای به روزرسانی موجودی بیت کوین مربوطه خود در وضعیت فعلی کانال مبادله کنند. این تراکنش ها در طول این فرایند به شبکه بیت کوین ارسال نمی شوند.
پس از پایان معامله، دو طرف وضعیت نهایی کانال را امضا کرده و به بلاک چین بیت کوین ارسال می کنند. این وضعیت نهایی منعکس کننده آخرین توزیع بیت کوین توافق شده بین دو طرف است. شرایط چند امضایی برآورده شده و امکان توزیع مجدد وجوه براساس موجودی نهایی را فراهم می کند.
زنجیره های جانبی یا ساید چین ها
زنجیره های جانبی ، مانند شبکه لیکوئید، بر روی بلاک چین های مستقل کار می کنند که از طریق پل به شبکه بیت کوین متصل می شوند. این زنجیره های جانبی از مکانیسم های اجماع خاص خود استفاده کرده و امکان انجام تراکنش های سریع تر و ارائه قابلیت های بیشتر را فراهم می کنند. آنها همچنین تراکنش ها را در زمان های معین به شبکه اصلی بیت کوین ارسال کرده و نهایی می کنند. در ادامه نحوه کار زنجیره های جانبی آمده است:
پل دو طرفه (Two-Way Peg)
فناوری اصلی که امکان انتقال دارایی ها را بین شبکه بیت کوین و زنجیره های جانبی فراهم می کند، پل دوطرفه نام دارد. کاربر برای انتقال دارایی ها از شبکه اصلی بیت کوین به یک زنجیره جانبی باید بیت کوین خود را با ارسال یک تراکنش در آدرس خروجی ویژه در بلاک چین بیت کوین قفل کند. این کار دارایی ها را در شبکه اصلی غیرقابل انتقال می کند. سپس، زنجیره جانبی دارایی های قفل شده را تایید و معادل آن را در قالب “sBTC” در زنجیره جانبی ضرب و ایجاد می کند. پس از ایجاد توکن sBTC در زنجیره جانبی، کاربر می تواند از آن برای اهداف مختلف، مانند تراکنش ها، قراردادهای هوشمند و انتقال داده استفاده کند و از مکانیسم اجماع سریع تر و مقرون به صرفه تر زنجیره جانبی بهره مند شود. برای بازگرداندن دارایی به بلاک چین اصلی، کاربر توکن sBTC را در زنجیره جانبی می سوزاند. پس از تایید سوزانده شدن توکن در شبکه اصلی تایید، بیت کوین قفل شده به آدرس کاربر برگشت داده می شود.
فدراسیون/ اعتبارسنج ها
زنجیره های جانبی برای مدیریت و تایید ایمن تراکنش ها در پل دو طرفه، از یک فدراسیون یا گروهی از اعتبارسنج ها استفاده می کنند. این فدراسیون چندین وظیفه مهم را انجام می دهد. فدراسیون یا گروهی از اعتبارسنج ها نقش مهمی در مدیریت و ایمن کردن فرایندهای پل دو طرفه بین شبکه اصلی و زنجیره جانبی ایفا می کند. آنها بر فرایند قفل کردن دارایی و از قفل خارج کردن آن در هر دو شبکه نظارت می کنند و ثبت دقیق تراکنش ها را تضمین می کنند. آنها همچنین یکسان بودن مقدار دارایی های منتقل شده از هر دو طرف را تایید می کنند و از حملاتی مانند دوبار خرج کردن جلوگیری می کنند. این فدراسیون می تواند توسط اشخاص مورد اعتماد، اسکریپت های چندامضایی یا قراردادهای هوشمند اداره شود که همه آنها برای حفظ یکپارچگی و امنیت فرایند انتقال دارایی کار می کنند.
اجماع مستقل
یکی از ویژگی های متمایز زنجیره های جانبی، روش اجماع مستقل آنها است که بدون وابستگی به شبکه اصلی بیت کوین کار می کنند. این استقلال امکان پیاده سازی پارامترهای بلاک سفارشی، از جمله زمان های مختلف بلاک، اندازه بلاک و توان عملیاتی بهینه سازی شده برای موارد استفاده خاص، را برای زنجیره های جانبی فراهم می کند. آنها از الگوریتم های اجماع منحصر به فردی مانند اثبات اعتبار (PoA) یا اثبات سهام نیابتی (DpoS) استفاده می کنند که می توانند مقرون به صرفه تر باشند و متناسب با اهداف زنجیره جانبی باشند. علاوه بر این، زنجیره های جانبی ویژگی های پیشرفته ای مانند قراردادهای هوشمند، تقویت حریم خصوصی و سایر راه حل های مقیاس پذیری را معرفی می کنند که درشبکه اصلی بیت کوین در دسترس نیستند.
رول‌آپ ها
رول‌آپ های لایه دو بیت کوین داده ها و تراکنش ها را از بلاک چین اصلی به یک زنجیره یا لایه مستقل منتقل می کنند و تراکنش ها را انجام می دهند، اما برای در دسترس بودن داده ها و اجماع، همچنان به بیت کوین متصل می شوند.
مکانیزم اصلی در فناوری رول‌آپ شامل اجرای تراکنش در زنجیره رول‌آپ، فشرده سازی داده ها و اتصال به شبکه لایه یک بیت کوین است. کاربران تراکنش هایی را ارسال می کنند که به جای پردازش مستقیم در بلاک چین بیت کوین، در زنجیره رول‌آپ انجام می شوند. زنجیره رول‌آپ این تراکنش ها را پردازش کرده و موجودی حساب ها را بر اساس آنها به روزرسانی می کند. رول‌آپ پس از پردازش تعداد زیادی تراکنش در خارج از شبکه اصلی، داده های تراکنش را در یک اثبات رمزنگاری فشرده می کند. سپس، این اثبات فشرده شده در زمان های معینی به صورت یک تراکنش به بلاک چین بیت کوین ارسال می شود. یک قرارداد هوشمند یا مکانیزم تایید در لایه بیت کوین می تواند انتقال انجام شده توسط اثبات رول‌آپ را تایید و اعمال کند.
اما رول آپ‌ها در بیت کوین با یک مشکل بزرگ روبرو هستند، چون شبکه آن فاقد قابلیت تایید اثبات های رمزنگاری تولید شده توسط سیستم های رول‌آپ است. چند رویکرد، از جمله رول‌آپ های مستقل و افزودن قابلیت های جدید به زبان اسکریپت بیت کوین، برای فعال کردن رول‌آپ ها در شبکه اصلی وجود دارد.
رول‌آپ های مستقل از بیت کوین به عنوان لایه دسترسی به داده استفاده می کنند، بدون این که برای اثبات تایید به آن وابسته باشند. این رول‌آپ ها به طور مستقل عمل می کنند، تراکنش ها را در خارج از شبکه اصلی پردازش می کنند و تنها داده های فشرده شده تراکنش ها را به شبکه بیت کوین ارسال می کنند. آنها روش های اجماع خود و محیط های اجرای تراکنش های خارج از شبکه را مدیریت می کنند و از بیت کوین برای اتصال و ذخیره داده های فشرده شده استفاده می کنند. برای انتقال دارایی هایی مانند BTC به داخل و خارج از رول‌آپ، از یک سیستم اتصال غیرمتمرکز، مانند sBTC استفاده می شود که به جای لایه اصلی بیت کوین به گروهی غیرمتمرکز از امضاکنندگان متکی است.
افزودن قابلیت های جدید به زبان اسکریپت بیت کوین و کدهای عملیاتی برای فعال کردن رول‌آپ ها، به شبکه بیت کوین اجازه می دهد تا وضعیت انتقال رول‌آپ را تایید و اجرا کند. این به احتمال زیاد مستلزم به روزرسانی سافت فورک برای افزودن کدهای عملیاتی جدید مانند OP_CAT یا WTC جهت برنامه نویسی بهتر است.
انواع راه حل های لایه دو بیت کوین
همانطور که در بالا ذکر شد، به طور کلی سه رویکرد اصلی برای راه اندازی راه حل های لایه دو بیت کوین وجود دارد.
کانال های وضعیت
این کانال ها دو طرف را قادر می سازند تا یک کانال پرداخت را خارج از بلاک چین اصلی بیت کوین ایجاد کنند. تراکنش ها در این کانال انجام می شوند و زمانی که کانال بسته می شود تنها نتیجه نهایی در بلاک چین ثبت می شود. این امکان انجام تعداد نامحدودی تراکنش را در شبکه اصلی فراهم می کند، بدون این که آن را با داده های غیر ضرورری پر کند.
زنجیره های جانبی
زنجیره های جانبی بلاک چین های مستقلی هستند که به موازات شبکه بیت کوین کار می کنند و از طریق پل دو طرفه به هم متصل می شوند. این پل انتقال دارایی ها را بین زنجیره های جانبی و شبکه اصلی امکان پذیر می کند. زنجیره های جانبی قوانین، روش های اجماع و توکن های خود را دارند و از قابلیت هایی مانند قرارداد هوشمند پشتیبانی می کنند.
رول‌آپ ها
شبکه های رول‌آپ تعداد زیادی از تراکنش های خارج از شبکه را در یک تراکنش قرار می دهند و یک اثبات تایید رمزنگاری ایجاد می کنند. سپس این تراکنش برای تسویه نهایی به بلاک چین بیت کوین ارسال می شود.
مزایای شبکه های لایه دو بیت کوین
اگرچه شبکه لایه یک بیت کوین امنیت بالایی دارد و همچنین غیرمتمرکز است، با برخی از مشکلات جدی دست و پنجه نرم می کنند. تایید تراکنش ها در شبکه اصلی بیت کوین حدود 10 دقیقه طول می کشد، این شبکه فاقد قابلیت قرارداد هوشمند است و اغلب به دلیل ازدحام شبکه، کارمزد تراکنش ها به طور قابل توجهی افزایش می یابد. راه حل های لایه دو برای بر طرف کردن این مشکلات ایجاد شده اند. این راه حل ها طیف وسیعی از ویژگی ها و قابلیت ها را ارائه می کنند که کاربردپذیری و عملکرد شبکه بیت کوین را به طور چشمگیری بهبود می بخشند.
مقیاس پذیری
یکی از مهم ترین مزایای راه حل های لایه دو بیت کوین، توانایی آنها در افزایش چشمگیر ظرفیت تراکنش شبکه است. شبکه های لایه دو با پردازش تراکنش ها در خارج از شبکه اصلی، تعداد بسیار زیادی تراکنش را در هر ثانیه انجام می دهند. پردازش تراکنش ها در خارج از شبکه باعث کاهش ازدحام در شبکه اصلی شده و در نتیجه شبکه را روان تر و مقرون به صرفه تر می کنند. افزایش مقیاس پذیری برای پذیرش گسترده شبکه بیت کوین جهت تراکنش های روزمره و معاملات پربسامد اهمیت بسیار زیادی دارد.
کارمزد تراکنش پایین تر
از آنجایی که نیازی به ثبت تمام داده های تراکنش های شبکه لایه دو در بلاک چین بیت کوین نیست، آنها میزان داده هایی را که باید در این بلاک چین ذخیره شوند، به طور قابل توجهی کاهش می دهند. این منجر به کاهش کارمزد تراکنش ها می شود و تراکنش های کوچک و سایر تراکنش های دارای مقادیر بسیار پایین را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می کنند. کاربران از کاهش کارمزد سود می برند. این کاهش کارمزد برای درخواست هایی مانند حواله ها و پرداخت های خُرد (که در آن کارمزد بالا می تواند بازدارنده باشد) اهمیت زیادی دارد.
تایید یا کانفرم سریع تر تراکنش
راه حل های لایه دو تراکنش ها را تقریبا فوری تایید می کنند و اختلاف فاحشی با میانگین زمان تولید بلاک 10 دقیقه ای در شبکه اصلی بیت کوین دارند. این زمان تایید سریع برای مکان هایی که نیاز به تسویه سریع دارند (مانند تراکنش های پایانه های فروش و تجارت آنلاین) یک عامل حیاتی است. توانایی دستیابی به تاییدهای سریع تر، تجربه کاربر را افزایش داده و دامنه کاربردهای واقعی بیت کوین را گسترش می دهد.
افزایش حریم خصوصی
برخی از شبکه های لایه دو ویژگی های حریم خصوصی ارتقا یافته ای را ارائه می دهند. تکنیک هایی مانند مسیریابی پیازی (onion routing) و ناشناس بودن کانال پرداخت، ردیابی تراکنش ها را دشوارتر می کنند و سطح بالاتری از حریم خصوصی را برای کاربران فراهم می کنند.
مسیریابی پیازی روشی برای افزایش حریم خصوصی با کمک تکنیک رمزنگاری لایه‌ای است. در این روش پیام در لایه های متعدد رمزنگاری شده پنهان می شود و برای دسترسی به آن باید به صورت لایه لایه رمزگشایی انجام داد.
قابلیت قرارداد هوشمند
برخی از شبکه های لایه دو قابلیت قرارداد هوشمند را در شبکه بیت کوین امکان پذیر می کنند. افزودن این قابلیت جدید می تواند زمینه ساز ورود اپلیکیشن های غیرمتمرکز و پروتکل های دیفای به بلاک چین بیت کوین باشد.
به ارث بردن امنیت
راه حل های لایه دو بخشی از امنیت خود را از بلاک چین بیت کوین می گیرند. شبکه های لایه دو با اتصال به شبکه بیت کوین می توانند از قدرت محاسباتی عظیمی که این شبکه را ایمن می کند، بهره مند شوند.
مشکلات پیش روی شبکه های لایه دو بیت کوین
با وجود مزایایی که شبکه های لایه دو بیت کوین دارند، آنها با چالش هایی (به ویژه در ایجاد پل امن بین بیت کوین و شبکه لایه دو، تسویه سریع تراکنش ها در شبکه بیت کوین) روبرو هستند. در ادامه به برخی از این چالش ها اشاره می کنیم:
ایجاد پل امن بین شبکه بیت کوین و شبکه های لایه دو
شبکه های لایه دو مانند زنجیره های جانبی از پل ها برای اتصال به شبکه بیت کوین استفاده می کنند. در پل ها، کاربر دارایی ها را در شبکه بیت کوین قفل می کند و معادل آن را در شبکه لایه دو ضرب و ایجاد می کند. اما این طراحی پل ها دارای خطرات امنیتی و مشکلات تجربه کاربر است. بسیاری از هک ها و سرقت های ارز رمزنگاری به دلیل آسیب پذیری در پل های بین شبکه ای رخ می دهند.
سرعت و هزینه تسویه در شبکه بیت کوین
در حالی که راه حل های لایه دو تراکنش ها را در خارج از شبکه اصلی پردازش می کنند، تایید نهایی و تسویه آنها در شبکه بیت کوین انجام می شود. سرعت و هزینه فرایند تسویه در این شبکه عوامل مهمی هستند که بر راندمان شبکه های لایه دو تاثیر می گذارند.
حفظ امنیت بدون تایید مستقیم در بیت کوین
بر خلاف شبکه های لایه دو اتریوم که در آن اعتبارسنج ها تراکنش ها را تایید می کنند، شبکه های لایه دو بیت کوین امنیت خود را به طور کامل از نودهای بیت کوین (که تراکنش ها را تایید می کنند) نمی گیرند. آنها باید به پروتکل های امنیتی مستقل خود متکی باشند که دستیابی به همان سطح امنیت شبکه بیت کوین را دشوار می کند.
افزایش ریسک متمرکزسازی
برخی راه حل های لایه دو نیازمند ایجاد کانال های پرداخت و ریلی نودها (relay nodes) یا اجرای روش اجماع خود هستند. این می تواند منجر به تمرکز کنترل در دست چند نهاد شود و اصول غیرمتمرکز بیت کوین را نابود کند.
