محبوبیت ارز رمزنگاری و بلاک چین و همچنین تعداد کاربران و تراکنش ها در این صنعت به طور تصاعدی در حال افزایش هستند. در حالی که بلاک چین تغییرات و تحولات اساسی را به وجود آورده، اما مقیاس پذیری (ظرفیت رشد یک سیستم برای پاسخ دادن به افزایش تقاضا) یکی از مشکلات همیشگی آن بوده است. شبکه های بلاک چین عمومی که کاملا غیرمتمرکز و ایمن هستند، اغلب برای دستیابی به بالاترین توان عملیاتی تلاش می کنند.
بلاک چین چیست؟ یک راهنمای کامل برای مبتدیان
این اغلب تثلیث (سه گانه) غیرممکن بلاک چین نامیده می شود و بیان می کند که عملا غیرممکن است که یک سیستم غیرمتمرکز به طور همزمان به سطوح بالایی از تمرکززدایی، امنیت و مقیاس پذیری دست یابد. به طور واقع بینانه، شبکه های بلاک چین تنها می توانند دو عامل از این سه عامل را داشته باشند.
خوشبختانه، هزاران نفر از علاقه مندان و متخصصان در حال کار بر روی راه حل های مقیاس پذیری هستند. برخی از این راه حل ها به منظور اصلاح ساختار بلاک چین اصلی (لایه یک) طراحی شده اند، در حالی که برخی دیگر پروتکل های لایه 2 را هدف قرار می دهند که بر روی شبکه اصلی کار می کنند.
با وجود تعداد زیادی بلاک چین و ارز رمزنگاری، ممکن است ندانید که از شبکه لایه یک استفاده می کنید یا شبکه لایه دو. بلاک چین عاری از مشکل نیست، اما بدست آوردن شناخت در مورد سیستمی که در آن سرمایه گذاری می کنید یا از آن استفاده می کنید، مهم است. با مطالعه این مطلب، تفاوت بین بلاک چین های لایه یک و لایه 2 و همچنین راه حل های مختلف مقیاس پذیری را درک خواهید کرد.
بلاک چین لایه یک در برابر لایه دو
لایه یک همان شبکه اصلی بلاک چین است که مسئولیت تراکنش های درون زنجیره ای را بر عهده دارد (مانند بیت کوین، اتریوم و بی ان بی اسمارت چین)، در حالی که لایه دو به شبکه هایی اشاره دارد که بر روی سایر بلاک چین ها ساخته شده اند و مسئول پردازش تراکنش های خارج از زنجیره هستند. برای مثال بیت کوین و شبکه لایتنینگ را در نظر بگیرید. بیت کوین شبکه لایه یک است و شبکه لایتنینگ که بر روی آن کار می کند، لایه دو است.
نود لایتنینگ چیست و چگونه می توان از آن کسب درآمد کرد؟
شبکه لایتنینگ(Lightening) چیست؟
بهبود مقیاس پذیری شبکه بلاک چین را می توان به راه حل های لایه یک و لایه دو دسته بندی کرد. راه حل لایه یک به طور مستقیم قوانین و مکانیسم های بلاک چین اصلی را تغییر می دهد. راه حل لایه دو از یک شبکه خارجی و موازی برای تسهیل انجام تراکنش ها در خارج از شبکه اصلی استفاده می کند.
دلیل اهمیت مقیاس پذیری بلاک چین
تصور کنید یک بزرگراه جدید بین یک شهر بزرگ و حومه به سرعت در حال رشد آن، ساخته شده است. از آنجایی که میزان ترافیک عبوری از این بزرگراه افزایش می یابد و ازدحام بیشتر می شود (به ویژه در ساعات شلوغی)، میانگین زمان رسیدن از A به B به میزان قابل توجهی افزایش می یابد، چون زیرساخت های جاده ای ظرفیت محدودی دارند و تقاضا روز به روز افزایش می یابد.
حال، مسئولان برای رفع ازدحام و تردد سریع تر مسافران چه کاری می توانند انجام دهند؟ یکی از راه حل های بر طرف کردن این مشکل، توسعه خود بزرگراه و افزودن لاین های اضافی به هر طرف آن است. البته، این راه حل همیشه عملی نیست، چون گران قیمت بوده و برای کسانی که قبلا از بزرگراه استفاده می کرده اند، دردسرهای زیادی ایجاد می کند.
بنابراین، مسئولان باید به دنبال یک جایگزین جدید باشند و رویکردهای مختلفی (مانند ساخت جاده های فرعی یا حتی راه اندازی یک خط حمل و نقل ریلی سبک در امتداد بزرگراه) را در نظر بگیرند که با ایجاد تغییرات در زیرساخت اصلی مرتبط نیستند.
در دنیای فناوری بلاک چین، بزرگراه اصلی لایه یک (شبکه اصلی) خواهد بود، در حالی که جاده های فرعی راه حل های لایه دو (شبکه فرعی برای افزایش ظرفیت کلی) خواهند بود.
نمونه هایی از راه حل های لایه یک و لایه دو
بیت کوین، اتریوم و پولکادات همگی بلاک چین های لایه یک محسوب می شوند. آنها بلاک چین های اصلی هستند که تراکنش ها را برای اکوسیستم مربوطه خود پردازش و ثبت می کنند و دارای یک ارز رمزنگاری بومی هستند که معمولا برای پرداخت کارمزدها و ارائه ابزارهای گسترده تر استفاده می شوند. پالیگان یکی از نمونه های راه حل مقیاس پذیری لایه دو برای اتریوم است.
پولکادات رقیب اتریوم؛ هر آنچه باید در مورد پولکادات بدانید
توان عملیاتی یک عنصر مهم برای یک بلاک چین است. این معیاری از سرعت و کارایی است که نشان می دهد بلاک چین می تواند چه تعداد تراکنش را در یک بازه زمانی خاص پردازش و ثبت کند. با افزایش تعداد کاربران و افزایش تعداد تراکنش ها، سرعت بلاک چین لایه یک می تواند کاهش یابد و استفاده از آن گران شود. این امر به ویژه در مورد بلاک چین های لایه یک که از مکانیسم اثبات کار استفاده می کنند، صدق می کند.
مشکلات بلاک چین های لایه یک فعلی
بیت کوین و اتریوم نمونه های خوبی از شبکه های لایه یک با مشکل مقیاس پذیری هستند که شبکه های خود را از طریق یک مدل اجماع توزیع شده ایمن می کنند. این بدان معنی است که همه تراکنش ها قبل از تایید اعتبار، توسط چندین نود تایید می شوند. نودها همگی برای حل یک مسئله پیچیده ریاضی با هم رقابت می کنند و ماینرهایی که موفق به حل مسئله شوند، ارز بومی شبکه را پاداش خواهند گرفت.
به عبارت دیگر، همه تراکنش ها قبل از تایید باید توسط چندین نود کانفرم شوند. این یک روش کارآمد برای ثبت و ضبط داده های صحیح و تایید شده در بلاک چین است و در عین حال خطر حمله هکرها را کاهش می دهد. با این حال، هنگامی که شبکه ای به محبوبیت بیت کوین یا اتریوم دارید، تقاضای توان عملیاتی تبدیل به یک مشکل روزافزون می شود. در مواقع شلوغی شبکه، کاربران با طولانی شدن زمان تایید تراکنش و افزایش کارمزد مواجه خواهند شد.
کانفرم چیست؟ هر آنچه باید در مورد تایید بلاک ها بدانید
راه حل های لایه یک چگونه کار می کنند؟
چندین راهکار برای بلاک چین های لایه یک وجود دارند که می توانند توان عملیاتی و ظرفیت کلی شبکه را افزایش دهند. در مورد بلاک چین هایی که از اثبات کار استفاده می کنند، انتقال به اثبات سهام می تواند راهکاری برای افزایش تعداد تراکنش های پردازش شده در ثانیه و در عین حال کاهش کارمزد باشد. البته، دیدگاه های متفاوتی در بین جامعه ارز رمزنگاری در مورد مزایا و پیامدهای بلندمدت اثبات سهام وجود دارد.
راه حل های مقیاس پذیری در شبکه های لایه یک معمولا توسط تیم توسعه پروژه معرفی می شوند. بسته به راه حل، جامعه باید شبکه را هاردفورک یا سافت فورک کند. برخی از تغییرات کوچک (مانند به روزرسانی سگویت (SegWit) بیت کوین) با نسخه های برنامه ریزی شده قبل از خود سازگار هستند.
تغییرات بزرگ تر (مانند افزایش اندازه بلاک بیت کوین به 8 مگابایت) به هاردفورک نیاز دارند. هاردفورک دو نسخه از بلاک چین را ایجاد می کند: یکی با به روزرسانی و دیگری بدون به روزرسانی. راهکار دیگر برای افزایش توان عملیاتی شبکه، شاردینگ است. شاردینگ عملیات یک بلاک چین را به چندین بخش کوچک تر تقسیم می کند که می توانند تراکنش ها را به طور همزمان و موازی پردازش کنند نه به صورت متوالی.
شاردینگ چیست و چه کمکی به شبکه اتریوم خواهد کرد؟
راه حل های لایه دو چگونه کار می کنند؟
همانطور که گفته شد، راه حل های لایه دو به شبکه های فرعی متکی هستند که به صورت موازی یا مستقل از شبکه اصلی کار می کنند.
رول آپ ها (Rollups)
رول آپ های دانش صفر (متداول ترین راهکار) تراکنش ها را خارج از شبکه تایید و دسته بندی می کنند و آنها را به صورت یک تراکنش واحد به شبکه اصلی ارسال می کنند. این سیستم ها از اثبات اعتبار برای بررسی صحت تراکنش ها استفاده می کنند.
قرارداد هوشمند چیست؟
دارایی ها در شبکه اصلی با یک قرارداد هوشمند رابط نگهداری می شوند و این قرارداد هوشمند تایید می کند که رول آپ طبق برنامه عمل می کند. این امنیت شبکه اصلی را با استفاده از یک رول آپ کم هزینه تر تامین می کند.
زنجیره های جانبی (Sidechains)
زنجیره های جانبی شبکه های بلاک چین مستقل هستند که اعتبارسنج های خاص خود را دارند. این بدان معناست که قرارداد هوشمند رابط در شبکه اصلی، اعتبار شبکه جانبی را تایید نمی کند. بنابراین، باید مطمئن شوید که زنجیره جانبی به درستی کار می کند، چون می تواند دارایی های شبکه اصلی را کنترل کند.
کانال پرداخت (state channel)
کانال پرداخت یک محیط ارتباطی دو طرفه بین طرفین دخیل در تراکنش است. طرفین بخشی از بلاک چین اصلی را با استفاده از یک قرارداد هوشمند از پیش توافق شده یا یک مالتی سیگ (چندامضایی) قفل می کنند و آن را به یک کانال تراکنش خارج از شبکه متصل می کنند.
سپس طرفین یک تراکنش یا گروهی از تراکنش ها را خارج از زنجیره انجام می دهند، بدون این که داده های تراکنش را فورا به دفتر کل توزیع شده (یعنی شبکه اصلی) ارسال کنند. پس از تکمیل تراکنش ها در خارج از شبکه، آنها به بلاکچین اضافه می‌شوند. این کانال زمان پردازش تراکنش ها را به طور قابل توجهی کاهش داده و ظرفیت کلی شبکه را افزایش می دهد. راه حل هایی مانند شبکه لایتنینگ و شبکه رایدن (Raiden) اتریوم براساس کانال های پرداخت عمل می کنند.
بلاک چین های درون بلاک چین اصلی (Nested blockchains)
این راه حل متکی به مجموعه ای از زنجیره های فرعی است که درون بلاک چین اصلی قرار دارند. بین بلاک چین اصلی و زنجیره های فرعی رابطه “مادر و فرزندی” وجود دارد. زنجیره های فرعی براساس قوانین و پارامترهای تعیین شده توسط زنجیره مادر عمل می کنند.
زنجیره اصلی در پردازش و اجرای تراکنش ها شرکت نمی کند و نقش آن محدود به رفع اختلافات در مواقع ضروری می شود. وظایف روزانه به زنجیره های “فرزند” واگذار می شوند و این زنجیره ها پس از تکمیل و پردازش تراکنش ها ، آنها را به زنجیره مادر بر می گردانند. پروژه پلاسما (Plasma) از OmiseGO نمونه ای از راه حل بلاک چین تو در تو در لایه دو است.
محدودیت های راه حل های مقیاس پذیری لایه یک و لایه دو
هر دو راه حل لایه یک و لایه دو مزایا و معایب خاص خود را دارند. کار با لایه یک می تواند موثرترین راه حل را برای بهبود پروتکل در مقیاس بزرگ ارائه دهد. البته، این بدان معناست که اعتبارسنج ها باید متقاعد شوند که تغییرات را از طریق هاردفورک بپذیرند.
یکی از نمونه های ممکن که در آن اعتبار سنج ها نمی خواهند این کار را انجام دهند، تغییر از مدل اثبات کار به اثبات سهام است. ماینرها با تغییر به یک سیستم کارآمدتر درآمد خود را از دست می دهند، به همین دلیل نسبت به بهبود مقیاس پذیری شبکه بی انگیزه می شوند.
راه حل های لایه دو روش بسیار سریع تری برای بهبود مقیاس پذیری ارائه می دهند. با این حال، بسته به روش مورد استفاده، دیگر از امنیت بالای بلاک چین اصلی برخوردار نیستید. کاربران به شبکه هایی مانند بیت کوین و اتریوم اعتماد دارند، چون قوی و ایمن هستند. با حذف راه حل های لایه یک، برای کارایی و امنیت باید اغلب به تیم و شبکه لایه دو اعتماد کنید.
بعد از لایه یک و لایه دو چه اتفاقی می افتد؟
یک سوال مهم که مطرح می شود این است که آیا با مقیاس پذیرتر شدن شبکه های لایه یک، بازهم به راه حل های لایه دو نیاز خواهیم داشت یا خیر. بلاک چین های موجود شاهد پیشرفت هایی هستند و شبکه های جدید با مقیاس پذیری مناسب ایجاد می شوند.
با این حال، زمان زیادی طول می کشد تا شبکه های اصلی مقیاس پذیری خود را بهبود بخشند و این تضمین نمی شود. محتمل ترین راهکار این است که لایه های یک روی امنیت تمرکز کنند و به شبکه های لایه دو اجازه دهند تا سرویس های خود را برای موارد استفاده خاص تنظیم کنند.
در آینده نزدیک، این احتمال وجود دارد که شبکه های بزرگی مانند اتریوم به دلیل پایگاه بزرگ کاربر و توسعه دهنده، همچنان شبکه های غالب باشند. مجموعه اعتبارسنج غیرمتمرکز بزرگ و اعتبار قابل اعتماد آن، پایه ای قوی برای راه حل های لایه دو ایجاد می کند.