در صنعت بلاکچین، عبارت مقیاسپذیری به افزایش نرخ توان عملیاتی سیستم که بر حسب تراکنش در ثانیه اندازه‌گیری میشود، اشاره دارد. با پذیرش گسترده ارز‌های دیجیتال در زندگی روزمره، لایه‌های بلاک چین در تلاش برای بهبود امنیت شبکه، حفظ سوابق و سایر عملکرد‌ها هستند. بلاک چین اولین لایه از یک اکوسیستم غیرمتمرکز است. به زبان ساده، بلاکچین لایه ۲ یک ادغام شخص ثالث است که در ارتباط با لایه ۱ برای افزایش تعداد گره‌ها و در نتیجه توان عملیاتی سیستم استفاده میشود.
بسیاری از فناوری‌های بلاک چین لایه ۲ در حال حاضر و در این سیستم‌ها از قرارداد‌های هوشمند برای خودکار‌سازی تراکنشها استفاده می‌شوند. در این مقاله هر چیزی که در مورد بلاکچین لایه ۱ و ۲ لازم است بدانید را بررسی می‌کنیم. همچنین به بحث در مورد محدودیت‌ها و آینده بلاک‌چین‌های لایه ۱ و ۲ خواهیم پرداخت.
مقایسه بلاکچین لایه ۱ و ۲
بلاکچین مزیت‌های زیادی مانند افزایش امنیت، تراکنش‌های راحت و ثبت سوابق دارد. با این حال، افزایش پذیرش آن معایب بلاکچین را آشکار کرده است. یکی از این معایب مقیاسپذیری است.
پردازش هر تراکنش در یک سیستم غیرمتمرکز مدت زمان زیادی طول می‌کشد. از این رو، مهندسان بلاکچین برای حل این مشکل زمان، از مقیاس لایه ۲ استفاده می‌کنند. در ادامه هر کدام را جداگانه توضیح می‌دهیم و تفاوت آن‌ها را بررسی می‌کنیم.
چرا مقیاسپذیری یک شبکه بلاکچین اهمیت دارد؟
اصطلاح مقیاس پذیری توسط کارشناسان مختلف به طور متفاوتی تعریف میشود. از سوی دیگر، مقیاسپذیری بلاک چین به ظرفیت سیستم جهت ارائه یک تجربه عالی برای هر کاربر، صرف نظر از تعداد کلی کاربران در هر لحظه خاص، اشاره دارد. مقدار تراکنش‌های انجام شده توسط یک سیستم در هر ثانیه به عنوان خروجی نامیده میشود. در حالی که شبکه پرداخت الکترونیکی ویزا می‌تواند تقریباً ۲۰,۰۰۰ تراکنش در ثانیه را پردازش کند، بلاکچین بیت کوین تنها می‌تواند ۳ تا ۷ تراکنش در ثانیه را انجام دهد.
دلیل آن هم این است که در حالی که بیت کوین از یک سیستم غیر متمرکز استفاده میکند، VisaNet از یک سیستم متمرکز استفاده میکند. برای محافظت از حریم خصوصی کاربران خود، بیت‌کوین به قدرت پردازش و زمان بیشتری نیاز دارد. پذیرش، استخراج، توزیع و اعتبارسنجی توسط یک شبکه نود، همه مراحل مورد نیاز برای هر تراکنش داده هستند.
با تبدیل شدن بیت‌کوین به یکی از بخش‌های مهم تجارت روزمره، مهندسان بلاکچین دائماً در تلاش هستند تا دامنه مدیریت بلاکچین را گسترش دهند. آن‌ها می‌خواهند با توسعه لایه‌های بلاک چین و بهبود مقیاسپذیری بلاکچین لایه ۲، زمان پردازش را کاهش و TPS را افزایش دهند.
رابطه بیت‌کوین و مقیاسپذیری
بیت‌کوین در ابتدا به عنوان یک بلاکچین ساده برای نقل و انتقالات دارایی‌های کاربران ایجاد شد. با این حال، از همان ابتدا با مقیاسپذیری دست و پنجه نرم می‌کرد و این سؤال را ایجاد می‌کرد: اگر تعداد زیادی از افراد شروع به استفاده از بیت‌کوین کنند، چه اتفاقی می‌افتد؟
این را می‌توان به عنوان یکی از مشکلات شبکه در نظر گرفت. هر سیستمی با پهنای باند خود محدود است و تنها می‌تواند تعداد خاصی از تراکنشها را در ثانیه (TPS) انجام دهد. علاوه بر این، هر تراکنش در یک سیستم غیرمتمرکز باید تأیید شود که نیاز به مقدار زیادی ظرفیت ذخیره‌سازی دارد. مشکل مقیاسپذیری بیت‌کوین در سال ۲۰۲۱ به اوج خود رسید. با افزایش محبوبیت بیت‌کوین، ظرفیت پروتکل افزایش یافت در نتیجه از سرعت پردازش به شدت کاسته شد.
چرا استفاده از فناوری لایه ۲ در بلاک چین‌های امروزی ضروری است؟
افزایش تقاضا و هزینه‌های تراکنش بالاتر از اصلی‌ترین دلایل ضرورت استفاده از لایه ۲ است. برای مثال اتریوم را در نظر بگیرید. اتریوم به دلیل فرآیند اجماع خود، چندین برنامه غیرمتمرکز را ایجاد میکند. مکانیزم اجماع در فناوری بلاک چین یک راه حل مقاوم در برابر خطا است که به نود‌های پراکنده اجازه میدهد بر روی یک حالت شبکه به توافق برسند. این روش‌ها اطمینان می‌دهند که همه گره‌ها همگام هستند و در مورد تراکنشها توافق دارند. این امر تغییر یا حمله به بلاکچین اتریوم را بسیار دشوار میکند.
رونق ICO در نتیجه ثبات و امنیت اتریوم ایجاد شد و افراد را تشویق کرد تا ارز‌های خود را در بلاک چین توسعه دهند. در نتیجه، تعداد کاربران اتریوم و همچنین تعداد تراکنشها افزایش یافت. علاوه بر این، هزینه تراکنش یا همان کارمزد گس اتریوم، افزایش یافت.
هنگامی که شبکه بلاک چین بیش از حد استفاده میشود، تراکنش‌های معلق در حافظه جمع می‌شوند و پردازش آن‌ها زمان بیشتری می‌برد. برای حل این موضوع، ماینر‌ها شروع به اولویت‌بندی معاملات با قیمت گس بیشتر کرده‌اند تا آن‌ها را تأیید کنند. این امر هزینه تراکنش را حتی بالاتر می‌برد.
مشکلات بلاک‌چین‌های لایه ۱
در یک سیستم غیرمتمرکز، شبکه لایه ۱ یک بلاک چین است. بیت کوین و اتریوم دو نمونه از این هستند. در مقیاسپذیری لایه ۱، زیربنای بلاکچین برای مقیاسپذیری بیشتر به روز‌رسانی میشود. این راه حل‌ها قوانین پروتکل را تغییر می‌دهند تا ظرفیت و سرعت تراکنش را افزایش دهند و به داده‌ها و کاربران بیشتری اجازه دهند.
در بلاکچین لایه ۱ با افزایش سرعت تأیید بلوک‌ها و ظرفیت انتقال داده یک بلوک، مقیاسپذیری انجام میشود. این روش‌های مقیاس‌بندی وقتی با هم استفاده می‌شوند، توان عملیاتی شبکه را افزایش می‌دهند. با این حال، با افزایش تعداد کاربران بلاک چین، به نظر می‌رسد که لایه ۱ کوتاهی کرده است. در ادامه به برخی از ایرادات این سیستم اشاره شده است.
پروتکل اجماع ناکارآمد
در بلاک‌چین‌های لایه ۱، از الگوریتم اثبات کار قدیمی استفاده میشود. در حالی که این رویکرد نسبت به سایرین ایمن‌تر است، اما سرعت آن محدود است. ماینر‌ها باید الگوریتم‌های رمزنگاری را با استفاده از توان محاسباتی حل کنند. در نتیجه استخراج قدرت محاسباتی و زمان بیشتری می‌برد.
راه حل این مشکل استفاده از الگوریتم اثبات سهام است. این رویکرد اجماع، بلوک‌های داده تراکنش جدید را بر اساس وثیقه سهام اعضای شبکه تأیید میکند و در نتیجه رویه کارآمدتری را به همراه دارد.
حجم کاری بیش از حد
با افزایش تعداد کاربران، حجم کار روی بلاک چین لایه ۱ افزایش یافته است. در نتیجه سرعت و ظرفیت پردازش کند خواهد شد. برای حل این مشکل نیز، شاردینگ پیشنهاد شده است. به زبان ساده، شاردینگ وظیفه اعتبارسنجی و احراز هویت تراکنشها را به بخش‌های کوچک‌تر و آسان‌تر برای مدیریت تقسیم میکند. در نتیجه، حجم کار ممکن است در شبکه توزیع شود تا از قابلیت محاسباتی بیشتر نود‌ها استفاده شود. از آنجایی که شبکه این خرده‌ها را به صورت موازی پردازش میکند، می‌توان چندین تراکنش را به صورت متوالی به طور همزمان پردازش کرد.
راه حل‌های مقیاسپذیری لایه ۲ چیست؟
بلاکچین لایه ۲ برای افزایش کارایی روی لایه بومی استفاده میشود. لایه ۲ به طور مؤثر تراکنشها را با انتقال بخشی از فشار تراکنش از بلاک چین لایه ۱ به طراحی سیستم دیگر تخلیه میکند. لایه ۲ پردازشها را انجام میدهد و برای نهایی شدن نتیجه به لایه ۱ گزارش میدهد. از آنجایی که این معماری اکثر بار پردازش داده را بر عهده می‌گیرد، ازدحام شبکه کاهش می‌یابد. علاوه بر کاهش حجم کاری لایه ۱، مقیاسپذیری نیز انجام میشود.
شبکه لایتنینگ بیت کوین، یک راه حل مقیاسپذیری لایه ۲ است که به طور همزمان بار بیت کوین را برداشته و به آن گزارش میدهد. در نتیجه، شبکه لایتنینگ سرعت پردازش بلاک چین بیت کوین را افزایش میدهد. شبکه لایتنینگ همچنین قرارداد‌های هوشمند را به شبکه لایه۱ بیت کوین اضافه میکند.
۴ راه حل مقیاسپذیری بلاکچین لایه ۲
۱. بلاک چین تو در تو (پلاسما)
بلاک چین لایه ۲ لایه‌ای است که روی دیگری اجرا میشود. در اصل، لایه ۱ تنظیمات را ایجاد میکند، در حالی که لایه ۲ رویه‌ها را انجام میدهد. در یک بلاکچین اصلی، ممکن است چندین لایه بلاک چین وجود داشته باشد. برای درک بهتر آن را یک شرکت در نظر بگیرید. به جای اینکه یک نفر (مثلاً مدیر) همه کار‌ها را انجام دهد، مدیر وظایف را به زیردستان محول کرد که پس از اتمام به مدیریت گزارش دادند. در نتیجه، حجم کاری مدیر کاهش می‌یابد در حالی که مقیاسپذیری افزایش یافته است. پروژه اومیسگو OMG Plasma از این راه حل استفاده میکند.
۲. کانال‌ها
استفاده از کانال‌ها امکان ارتباط دو طرفه بین شرکت‌کنندگان بلاک چین را فراهم میکند. از آنجایی که هیچ شخص ثالثی درگیر این فرآیند نیست – مانند یک ماینر – شرکت‌کنندگان ممکن است زمان انتظار را کاهش دهند.
نحوه عملکرد آن به شرح زیر است:
- شرکت‌کنندگان در قرارداد‌های هوشمند توافق می‌کنند که از قبل بخشی از لایه پایه را ببندند.
- سپس آن‌ها ممکن است مستقیماً با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و نیاز ماینر‌ها را از بین ببرند.
- آن‌ها پس از تکمیل مجموعه کامل تراکنش، وضعیت کانال نهایی را به بلاک چین اضافه می‌کنند.
کانال‌ها ممکن است در شبکه Raiden اتریوم و شبکه لایتنینگ بیت کوین یافت شوند. شبکه لایتنینگ به کاربران امکان میدهد چندین تراکنش کوچک را در مدت زمان کوتاهی انجام دهند. از سوی دیگر، Raiden به کاربران اجازه میدهد تا قرارداد‌های هوشمند را از طریق کانال‌های شخصی اجرا کنند. کانال‌ها مانند شبکه لایتنینگ کاملاً ایمن هستند. از سوی دیگر، بلاک چین لایه ۱ اتریوم، تمام تراکنشها را در یک دفتر کل قابل حسابرسی عمومی پیگیری میکند.
۳. ساید‌چین‌ها (SideChains)
ساید‌چین‌ها یا زنجیره‌های جانبی یکی دیگر از راه حل‌های مقیاسپذیری لایه ۲ هستند. زنجیره جانبی یک زنجیره تراکنش است که امکان پردازش همزمان تعداد زیادی تراکنش را فراهم میکند. این یک فرآیند اجماع جداگانه از لایه بومی دارد. برای بهبود مقیاسپذیری و سرعت پردازش، این تکنیک را می‌توان بهینه‌سازی کرد. زنجیره اصلی باید داده‌های تراکنش را تأیید کند، امنیت را حفظ کند و اختلافات را در این مورد حل کند.
تفاوت سایدچین با کانال‌ها در این است که در سایدچین همه تراکنشها در دفتر کل به صورت عمومی ثبت می‌شوند. علاوه بر این، اگر یک سایدچین آسیب‌پذیری امنیتی داشته باشد، تأثیری بر سایر زنجیره‌های جانبی یا زنجیره اصلی لایه پایه ندارد.
۴. رول‌آپ‌ها (Rollups)
Rollupها راه حل‌های مقیاس‌بندی بلاک چین لایه ۲ هستند که تراکنش‌های خارج از بلاک چین لایه ۱ را انجام می‌دهند و سپس داده‌ها را از تراکنشها در بلاک چین لایه ۲ آپلود می‌کنند. لایه ۱ می‌تواند مجموعه‌ها را ایمن نگه دارد زیرا داده‌ها در لایه پایه هستند.
رول‌آپ‌ها از نظر امنیت به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- رول‌آپ‌های آپتیمیستیک: این‌ها بر این فرض استوار هستند که تراکنشها به طور پیش فرض مشروع هستند. در نتیجه، آن‌ها فقط در صورت وجود چالش از محاسبه برای شناسایی تقلب استفاده می‌کنند.
- رول‌آپ‌ها با دانش صفر: این مجموعه‌ها محاسبات را خارج از زنجیره انجام می‌دهند. سپس شواهد اعتبار به لایه پایه یا زنجیره اصلی ارسال میشود.
رول‌آپ‌ها به نفع کاربران است؛ زیرا به افزایش توان عملیاتی تراکنش، مشارکت آزاد و کاهش هزینه‌های گس کمک می‌کنند.
محدودیت‌های لایه ۱ و لایه ۲
لایه‌های بلاکچین مزایای متعددی دارد. به عنوان مثال، هنگامی که لایه پایه اصلاح میشود، مزیت کلیدی راه حل‌های لایه ۱ این است که توسعه‌دهندگان مجبور نیستند چیزی به معماری موجود اضافه کنند. از طرف دیگر، راه حل‌های مقیاس‌بندی لایه ۲، با پروتکل لایه پایه تداخلی ندارند. بعلاوه، این روش‌ها به کاربران اجازه می‌دهند تا چندین تراکنش کوچک را بدون پرداخت هزینه‌های گزاف تراکنش یا اتلاف وقت در انتظار تأیید ماینر انجام دهند. با این حال، هر دوی این سطوح بلاک چین دارای محدودیت‌هایی هستند که باید در نظر گرفته شوند:
اضافه شدن به پروتکل‌های موجود
سخت‌ترین جنبه لایه‌های بلاک چین، ادغام آن‌ها در سیستم‌های فعلی است. بیت کوین و اتریوم هر دو دارای ارزش بازار میلیارد‌ها دلار هستند. هر روز، کاربران میلیون‌ها دلار معامله می‌کنند. در نتیجه، پیچیده‌تر کردن فرآیند با افزودن کد‌های غیرضروری و آزمایش کردن، منطقی نیست، زیرا این کار هزینه زیادی دارد.
مثلث مقیاسپذیری
عبارت مثلث مقیاس پذیری توسط ویتالیک بوترین، مخترع اتریوم، برای توصیف توانایی یک بلاک چین در ایجاد تعادل بین سه ویژگی بیولوژیکی امنیت، مقیاسپذیری و تمرکززدایی ابداع شد.
هر سیستم بلاک چین می‌تواند تنها دو فاکتور بالا را در یک زمان داشته باشد. در نتیجه، یکی از ویژگی‌های اصلی فناوری بلاکچین موجود همیشه باید به خطر بیفتد. بیت کوین یک نمونه عالی از این موضوع محسوب می شود؛ در حالی که بلاک چین آن تمرکززدایی و امنیت را بهینه کرده است، مقیاسپذیری خود را قربانی کرده و باید بگوییم که این موضوع تقصیر او نیست.
آینده بلاکچین لایه ۱ و ۲ چگونه است؟
یکی از دلایلی که در حال حاضر پذیرش جریان اصلی کریپتو در تجارت بلاک چین غیرممکن است، مقیاسپذیری است. با افزایش تقاضا برای ارز‌های دیجیتال، نیاز به گسترش فناوری‌های بلاک چین نیز افزایش می‌یابد. از آنجایی که هر دو سطح بلاک چین مجموعه‌ای از محدودیت‌های خاص خود را دارند، پاسخ نهایی ایجاد سیستمی خواهد بود که بتواند مشکل مقیاسپذیری را حل کند.
کلام آخر
برای حل مشکلی که بالاتر ذکر شد دو روش کاهش مشکل مقیاسپذیری و جستجوی جایگزین‌های امکان‌پذیر وجود دارد. مانند تلاشی که شبکه اتریوم برای تغییر الگوریتم خود و ایجاد اتریوم ۲.۰ میکند. سؤال اصلی این است که آیا لایه‌های بلاک چین و مقیاسپذیری لایه ۲ در آینده گذرا خواهند بود یا دائمی؟ هیچ کس در آن زمان به طور قطع نمی‌داند.
سوالات متداول
راه حل مقیاسپذیری لایه ۲ چیست؟
بلاک چین لایه ۲ برای افزایش کارایی روی لایه بومی استفاده میشود و فشار تراکنشها را از لایه یک برمیدارد. لایه ۲ پردازشها انجام میدهد و برای نهایی شدن نتیجه به لایه ۱ گزارش میدهد.
مثلث مقیاسپذیری چیست؟
یک مثلث مقیاسپذیری توانایی یک بلاک چین در ایجاد تعادل بین سه ویژگی بیولوژیکی امنیت، مقیاسپذیری و تمرکززدایی را توصیف میکند؛ همچنین بلاک چینها تنها دو فاکتور را میتوانند همزمان داشته باشند.
بیت کوین کدام فاکتورها را در برمی‌گیرد؟
بیت کوین تمرکززدایی و امنیت را بهینه کرده است اما مقیاسپذیری خود را قربانی کرده و باید بگوییم که این موضوع تقصیر او نیست.
نکته: توجه داشته باشید این مقاله صرفا با هدف راهنمایی و آشنایی نوشته شده و آکادمی ارز دیجیتال ارزتودی مسئولیتی در مقابل تصمیمات افراد یا عواقب مالی آن ندارد.
