راهکار های لایه 2 چیست؟ چرا وجود آنها ضروری می باشد؟

فناوری بلاک چین مزایای فوق‌ العاده‌ای مانند تمرکز زدایی، تعاملات بدون واسطه، سطوح بالای امنیت و ثبت سوابق تغییر ناپذیر را ارائه می دهد. این امکان توسعه یک اکوسیستم ارزهای دیجیتال پر رونق را فراهم کرده است و از نوآوری های تکنولوژیکی پایدار حمایت می کند. با این حال، یکی از مشکلات اصلی بسیاری از شبکه های بلاک چین، مقیاس پذیری آنهاست. از این رو متخصصان و کارشناسان راه حل هایی را ارائه کرده اند تا توان عملیاتی بیشتری را برای سیستم‌های بلاک چین فراهم کنند. به همین دلیل در این مقاله قصد داریم به معرفی و بررسی راهکار های لایه 2 و ضرورت وجود آنها بپردازیم. 

منظور از راهکار های لایه 2 چیست؟

همانطور که میدانید در حالت ایده آل، یک بلاک چین می تواند تعداد بی نهایت تراکنش در ثانیه را انجام دهد که به آن توان عملیاتی یا مخفف TPS نیز گفته می شود. با این حال، زنجیره اصلی بیت کوین تنها می تواند حدود 3-7 TPS را مدیریت کند. این در حالی است که سیستم های سنتی مانند ویزا می تواند حدود 20000 TPS را با استفاده از شبکه پرداخت الکترونیکی متمرکز VisaNet پردازش کند. 

تفاوت در سطح تمرکز زدایی و حفظ حریم خصوصی است که بیت کوین و سایر بلاک چین ها قصد ارائه آن را دارند. برای جایگزینی یک سیستم متمرکز ساده، زمان و قدرت پردازش زیادی لازم است. هر تراکنش باید توسط یک شبکه جهانی از گره ها پذیرفته، استخراج، توزیع و تایید شود.

برای حل این مشکلات، توسعه دهندگان بلاک چین در حال تلاش برای ایجاد دامنه کاری هستند که یک بلاک چین می تواند انجام دهد. این بدان معناست که تعداد تراکنش‌های بیشتری در ثانیه انجام دهد و زمان‌های پردازش را سریعتر کنند. یکی از این روش ها استفاده از راهکارهای لایه 2 است.

لایه 2 به یک چارچوب یا پروتکل ثانویه اشاره دارد که بر روی یک سیستم بلاک چین موجود ساخته شده است. هدف اصلی این پروتکل ها حل مشکلات سرعت تراکنش است که شبکه های اصلی ارزهای دیجیتال با آن مواجه هستند.

ضرورت وجود راهکار های لایه 2

راه‌حل‌های مقیاس پذیری می‌توانند بدون نیاز به افزایش اندازه بلوک یا ارائه اقدامات دیگری که ظرفیت فناوری برای تمرکز زدایی و سطوح بالای امنیت را مختل می‌کند، با مشکلات فوق‌ ذکر مقابله کند.

به عبارت دیگر، بخش بزرگی از کاری که توسط زنجیره اصلی انجام می شود را می توان به لایه دوم منتقل کرد. بنابراین در حالی که زنجیره اصلی (لایه 1) امنیت را فراهم می کند، لایه دوم توان عملیاتی بالایی را ارائه می دهد و می تواند صدها یا حتی هزاران تراکنش را در ثانیه انجام دهد.

انواع راهکار های لایه 2

راه حل های مقیاس پذیری لایه 2 باید امنیت زنجیره اصلی را به ارث ببرند. در حالی که زنجیره‌های جانبی ممکن است از شبکه‌ها یا اعتباردهنده‌های دیگری برای ایمن کردن زنجیره استفاده کنند، لایه ۲ با به بهره وری از امنیت زنجیره اصلی عملکرد مستقلی داشته باشد. راه‌کارهای اصلی لایه 2 رول آپ های مبتنی بر گواه اثبات دانش صفر (Zero-Knowledge Rollups) و آپتیمیستیک (Optimistic) است. 

علاوه بر این لایه 2 و فناوری مربوط به آن چندین راه حل مختلف برای مقیاس پذیری اتریوم (ETH) ارائه داده اند که هر کدام مزایا و معاوضه های خاص خود را دارند که در ادامه هر کدام را ذکر می کنیم و توضیح مختصری برای درک بیشتر ارائه داده ایم.

راهکار گواه اثبات دانش صفر (Zero-Knowledge Rollups) 

راهکار گواه اثبات دانش صفر که در اختصار ZK-Rollups نامیده می شود، مجموعه‌ای از داده‌ها هستند که توسط یک قرارداد هوشمند در زنجیره اصلی وثیقه می‌شوند در حالی که برای پردازش و محاسبه به خارج از زنجیره منتقل خواهند شد. آنها قادر به تولید یک بلوک در حدود یک دقیقه با توانایی پردازش 2000 TPS هستند. گواه اثبات دانش صفر به این معنی است که همه تأیید کنندگان می توانند بدانند که اطلاعات یکسانی دارند بدون اینکه واقعاً افشا شود.

راه حل مقیاس پذیری لایه 2 ZK-rollups به دلیل ذخیره سازی خارج از زنجیره داده ها بهتر از لایه 1 عمل می کند. داده های مهم مربوط به قراردادهای هوشمند کمتر از بلاک چین های لایه 1 درخواست می شوند. این باعث صرفه جویی در مقدار زیادی از قدرت پردازش می شود و کمتر از ظرفیت بلاک چین برای اعتبار سنجی تراکنش ها استفاده می شود. در نتیجه هزینه های گاز کاهش می یابد و معاملات سریعتر و ارزان تر می شود.

رول آپ آپتیمیستیک (Optimistic Rollups)

رول آپ آپتیمیستیک روی زنجیره اصلی اتریوم اجرا می‌شوند تا تعداد زیادی از قراردادهای هوشمند بدون بارگذاری بیش از حد شبکه اجرا شوند. آنها همچنان از همان سطوح امنیتی زنجیره اصلی اتریوم بهره می برند. گردآورنده‌های داده، هش باقی مانده (merkle roots) را برای دستیابی به افزایش سرعت تراکنش محاسبه می‌کنند. با این حال، آنها توان عملیاتی کمتری نسبت به پلاسما و ZK Rollups ارائه می دهند. 

تفاوت اصلی در مقایسه با ZK-rollup ها این است که تراکنش های لایه 2 زمان بیشتری می برد. Optimistic Rollups باید برای بررسی هش باقی مانده قبل از به‌روزرسانی وضعیت، به اعتبارسنجی‌های خارجی تکیه کنند. با این حال، مزیت این است که آنها می‌توانند از قراردادهای هوشمند به روشی مشابه بلاک چین اصلی پشتیبانی کنند.

پلتفرم پیشرو یونی سوآپ (Uniswap) اخیراً نیز اعلام کرد که گام بعدی را در پذیرش فناوری لایه 2 با راه اندازی Optimism برای کاهش شدید هزینه های تراکنش برای کاربران خود برمی دارد.

راهکار لایه 2 پلاسما (Plasma)

راهکار لایه 2 پلاسما اتریوم از بلاک چین های فرزند یا ثانویه استفاده می کند که به زنجیره اصلی در تایید کمک می کند. زنجیره های پلاسما مشابه قراردادهای هوشمند یا پاراچین های پولکادات هستند. با این حال، آنها در یک سلسله مراتب ساختار متفاوتی دارند تا تراکنش ها را از زنجیره اصلی برای سرعت بخشیدن به روند و بهبود قابلیت قرض بگیرند. 

زنجیره های جانبی (sidechains)

زنجیره‌های جانبی لایه ۲، بلاک‌چین‌های مستقل سازگار با ماشین مجازی اتریوم (EVM) هستند که موازی با زنجیره اصلی اتریوم فعالیت دارند. گره های اعتبار سنجی در شبکه زنجیره جانبی مسئول تایید و پردازش تراکنش ها، افزودن بلوک ها، و حفظ قوانین اجماع خود زنجیره جانبی، مانند اثبات صلاحیت یا اثبات سهام (POS)، برای ارائه تراکنش های کارآمدتر هستند.

سازگاری از طریق یک پل دو طرفه به اتریوم به دست می‌آید، اگرچه امنیت آن مستقیماً به ارث نمی‌رسد و مسئولیت زنجیره جانبی است.

زنجیره‌های جانبی از فناوری تثبیت‌ شده استفاده می‌کنند و از تراکنش‌های پیچیده‌تر با سازگاری EVM پشتیبانی می‌کنند، اگرچه کمتر غیرمتمرکز هستند و به جای امنیت لایه 1 به مکانیسم‌های اجماع خود متکی هستند و بنابراین از نظر فنی لایه 2 نیستند.

پروژه هایی که اجرای زنجیره جانبی را ارائه می دهند شامل شبکه POA و زنجیره xDai است.

کانال های وضعیت و کانال های پرداخت

یکی از اولین راهکارهای مقیاس پذیری لایه 2 که به طور گسترده مورد بحث قرار گرفت، کانال های وضعیت از قراردادهای چند امضایی استفاده می کنند تا شرکت کنندگان را قادر می سازد تا به سرعت و مکرراً خارج از زنجیره تراکنش کنند و در صورت لزوم به لایه 1 برای نهایی شدن بازگردند.

کانال های وضعیت یا State channels می‌توانند تعاملات پیچیده‌تری را مانند یک بازی مدیریت کنند، در حالی که کانال‌های پرداخت همان کانال های وضعیت ساده‌ شده‌ای هستند که فقط با پرداخت‌های بین دو شرکت‌ کننده سروکار دارند.

State channels امکان انجام تراکنش بسیار بالا را با هزینه بسیار کم فراهم می‌کنند و آنها را برای پرداخت‌های خرد ایده‌آل می‌سازد. با این حال، زمان و هزینه برای راه‌اندازی و تسویه کانال‌ها برای پرداخت‌های یکباره ایده‌آل نیست و وجوه باید در payment channels قفل شود.

والیدیوم (Validium)

Validium از اثبات اعتبار مانند ZK-rollups استفاده می‌کند و امکان مقیاس‌پذیری تا 10000 تراکنش در ثانیه را در هر زنجیره فراهم می‌کند، که چند مورد می‌توانند به صورت موازی اجرا شوند. اما داده ها در لایه 1 ذخیره نمی شود. 

Validium هیچ تاخیری در برداشت ارائه نمی دهد، کارایی سرمایه را بهبود می بخشد، و در برابر حملات اقتصادی خاصی که توسط dApp های با ارزش بالا با استفاده از سیستم های مبتنی بر تقلب با آن مواجه می شوند، آسیب پذیر نیست. با این حال، زنجیره های والیدیوم پشتیبانی قرارداد هوشمند محدودی دارند.

پروژه‌هایی که پیاده‌سازی Validium را ارائه می‌کنند شامل Loopring و StarkWare هستند. Immutable X، اولین راه‌حل مقیاس‌بندی لایه ۲ برای توکن های غیر مثلی (NFT‌) در اتریوم است که از فناوری Validium و ZK-rollup StarkWare استفاده می‌کند تا سرعت تراکنش‌های بیش از ۹۰۰۰ در ثانیه را با کارمزد گاز صفر فراهم کند و در عین حال امنیت اتریوم را برای اکوسیستم بازارها، برنامه‌ها و بازی‌های خود حفظ کند.

تجمیع کننده ها (aggregator)

شبکه پالیگان چیزی شبیه به تجمیع کننده راه‌حل‌های لایه 2 است که اجرای چندگانه چندین فناوری لایه 2 را ارائه می‌دهد. در نتیجه، Polygon به سریع‌ترین شبکه لایه 2 تبدیل شده است که زیرساخت بلاک چین را با باز کردن قابلیت دسترسی، قابلیت استفاده و موارد استفاده از برنامه‌های غیرمتمرکز در اینترنت بلاک چین‌های اتریوم را در اختیار عموم قرار می‌دهد.

مجموعه راه حل های مقیاس پذیری لایه 2 Polygon شاهد استفاده از بلو چیپ های حوزه Defi بوده است که با پلتفرم هایی مانند سوشی سوآپ (SushiSwap)، آوه (Aave) و وان اینچ (1inch) ادغام شده اند.

CVI، شاخص نوسان غیرمتمرکز برای فضای کریپتو که توسط شبکه COTI تامین می‌شود، در ادغام با Polygon نیز پیشتاز بوده است. کاربران CVI می‌توانند موقعیت‌ها را باز کنند، نقدینگی و سهام را فراهم کنند، در حالی که تراکنش‌های خارج از بلاک چین اصلی ETH را پردازش می‌کنند.

جمع بندی

شاردینگ مطمئناً به مقیاس پذیری روی زنجیره در لایه 1 کمک می کند، اما راهکارهای لایه 2 که می توانند به طور انعطاف پذیر با الزامات منحصر به فرد و معاوضه های قابل قبول انبوهی از پروژه های dApp در حال توسعه سازگار شوند، کلید آینده بلاک چین هستند.

اکوسیستم به عنوان یک کل بزرگتر از مجموع اجزای آن است، و راه‌حل‌های لایه ۲ مختلف می‌توانند وجود داشته باشند و در هماهنگی با هم کار کنند تا به تقاضاهای فزاینده پذیرش جریان اصلی پاسخ دهند وبا انتقال به دنیای وب 3.0، به کاهش ازدحام و جلوگیری از نقاط شکست ادامه دهند.