راه حل‌های مقیاس‌بندی بلاکچین لایه 1 در مقابل لایه 2

محبوبیت کریپتو و بلاکچین به طور تصاعدی در حال افزایش است و تعداد کاربران و تراکنش‌ها نیز به همین ترتیب در حال بالا رفتن است. در حالی که به راحتی می‌توان فهمید که بلاکچین چقدر انقلابی است، مقیاس‌پذیری – ظرفیت یک سیستم برای رشد در حالی که تقاضای فزآینده را برآورده می‌کند – همیشه یک چالش بوده است.

شبکه‌های بلاکچین عمومی که بسیار غیرمتمرکز و ایمن هستند، اغلب برای دستیابی به توان عملیاتی بالا در تلاش هستند. این اغلب به عنوان سه گانه بلاکچین توصیف می‌شود، که بیان می‌کند که برای یک سیستم غیرمتمرکز عملاً غیرممکن است که به طور همزمان به سطوح بالایی از عدم تمرکز، امنیت و مقیاس‌پذیری دست یابد. به طور واقع بینانه، شبکه‌های بلاکچین می‌توانند تنها دو عامل از سه عامل را داشته باشند.

خوشبختانه، با این حال، هزاران نفر از علاقه‌مندان و متخصصان در حال کار بر روی راه حل‌های مقیاس‌بندی هستند. برخی از این راه حل‌ها برای تغییر در معماری بلاکچین اصلی (لایه 1) طراحی شده‌اند، در حالی که برخی دیگر پروتکل‌های لایه 2 را هدف قرار می‌دهند که در بالای شبکه زیربنایی کار می‌کنند.

مقدمه

با وجود تعداد زیادی بلاکچین و ارزهای دیجیتال، ممکن است ندانید که از زنجیره لایه 1 یا لایه 2 استفاده می‌کنید. پنهان کردن پیچیدگی بلاکچین مزایایی دارد، اما ارزش آن را دارد که سیستمی را که روی آن سرمایه‌گذاری می‌کنید یا از آن استفاده می‌کنید، بشناسید. با این مقاله، تفاوت بین بلاکچین‌های لایه 1 و لایه 2 و راه حل‌های مختلف مقیاس‌پذیری را درک خواهید کرد.

لایه 1 در مقابل لایه 2 در بلاکچین چیست؟

اصطلاح لایه 1 به سطح پایه معماری بلاکچین اشاره دارد. این ساختار اصلی یک شبکه بلاکچین است. بیت کوین، اتریوم و زنجیره بایننس کوین نمونه‌هایی از بلاکچین‌های لایه 1 هستند. لایه 2 به شبکه هایی اشاره دارد که بر روی سایر بلاکچین‌ها ساخته شده اند. بنابراین اگر بیت کوین یک لایه 1 است، شبکه لایتنینگ که در بالای آن اجرا می‌شود نمونه‌ای از لایه 2 است.

بهبود مقیاس‌پذیری شبکه بلاکچین را می‌توان به راه حل‌های لایه 1 و لایه 2 دسته‌بندی کرد. راه حل لایه 1 به طور مستقیم قوانین و مکانیسم‌های بلاکچین اصلی را تغییر می‌دهد. راه حل لایه 2 از یک شبکه خارجی موازی برای تسهیل تراکنش‌ها به دور از زنجیره اصلی استفاده می‌کند.

چرا مقیاس‌پذیری بلاکچین مهم است؟

تصور کنید یک بزرگراه جدید بین یک شهر بزرگ و حومه آن که به سرعت در حال رشد است ساخته شود. با افزایش میزان ترافیک عبوری از بزرگراه و رایج شدن ازدحام – به ویژه در ساعات شلوغی – میانگین زمان برای رسیدن از A به B می‌تواند به میزان قابل توجهی افزایش یابد. جای تعجب نیست، با توجه به اینکه زیرساخت جاده ظرفیت محدودی دارد و تقاضا روز به روز در حال افزایش است. حال، مسئولان چه کاری می‌توانند انجام دهند تا مسافران بیشتری از این مسیر سریعتر تردد کنند؟

یکی از راه حل‌ها بهبود خود بزرگراه، اضافه کردن خطوط اضافی به هر طرف جاده است. با این حال، این همیشه عملی نیست، زیرا راه حل گران قیمتی است که برای کسانی که قبلاً از بزرگراه استفاده می‌کنند، مشکلات قابل توجهی ایجاد می‌کند. یک جایگزین این است که خلاق باشید و رویکردهای مختلفی را در نظر بگیرید که با ایجاد تغییرات در زیرساخت‌های اصلی مرتبط نیستند، مانند ساخت جاده‌های خدماتی اضافی یا حتی راه‌اندازی یک خط حمل و نقل ریلی سبک در امتداد بزرگراه.

در دنیای فناوری بلاکچین، بزرگراه اولیه لایه 1 (شبکه اصلی) خواهد بود، در حالی که جاده‌های خدمات اضافی راه حل‌های لایه 2 (شبکه ثانویه برای بهبود ظرفیت کلی) خواهند بود.

بیت کوین، اتریوم و پولکادات همگی بلاکچین‌های لایه 1 محسوب می‌شوند. آن‌ها بلاکچین‌های لایه پایه هستند که تراکنش‌ها را برای اکوسیستم مربوطه خود پردازش و ثبت می‌کنند و دارای یک ارز دیجیتال بومی هستند – که معمولاً برای پرداخت هزینه‌ها و ارائه ابزارهای گسترده‌تر استفاده می‌شود.

Polygon یکی از نمونه‌های راه‌حل مقیاس‌بندی لایه ۲ برای اتریوم است. شبکه Polygon مرتباً نقاط بازرسی را به شبکه اصلی اتریوم اختصاص می‌دهد تا وضعیت آن را به روز کند. قابلیت توان عملیاتی عنصر حیاتی یک بلاکچین است. این معیاری از سرعت و کارایی است که نشان می‌دهد چه تعداد تراکنش را می‌توان در یک بازه زمانی خاص پردازش و ثبت کرد. با افزایش تعداد کاربران و افزایش تعداد تراکنش‌های همزمان، استفاده از بلاکچین لایه 1 می‌تواند کند و گران شود. این امر به ویژه در مورد بلاکچین‌های لایه 1 که از مکانیسم اثبات کار در مقابل اثبات سهام استفاده می‌کنند صادق است.

مشکلات لایه 1 فعلی

بیت‌کوین و اتریوم نمونه‌های خوبی از شبکه‌های لایه ۱ با مشکلات مقیاس‌پذیری هستند. هر دو شبکه را از طریق یک مدل اجماع توزیع شده ایمن می‌کنند. این بدان معنی است که همه تراکنش ها قبل از تأیید اعتبار توسط چندین گره تأیید می‌شوند. گره‌های به اصطلاح ماینینگ همگی برای حل یک معمای پیچیده محاسباتی با هم رقابت می‌کنند و ماینرهای موفق با ارز دیجیتال اصلی شبکه پاداش دریافت می‌کنند. به عبارت دیگر، همه تراکنش‌ها قبل از تایید نیاز به تایید مستقل چندین گره دارند. این یک روش کارآمد برای ثبت و ضبط داده‌های صحیح و تأیید شده در بلاکچین است و در عین حال خطر حمله توسط بازیگران بد را کاهش می‌دهد. با این حال، هنگامی که شبکه‌ای به محبوبیت اتریوم یا بیت کوین دارید، تقاضای توان عملیاتی تبدیل به یک مشکل روزافزون می‌شود. در مواقع شلوغی شبکه، کاربران با زمان تایید کندتر و کارمزد تراکنش بالاتر مواجه خواهند شد.

روش‌های مقیاس‌بندی لایه 1 چگونه کار می‌کنند؟

چندین گزینه برای بلاکچین‌های لایه 1 وجود دارد که می‌تواند توان عملیاتی و ظرفیت کلی شبکه را افزایش دهد. در مورد بلاکچین‌هایی که از Proof of Work استفاده می‌کنند، انتقال به Proof of Stake می‌تواند گزینه‌ای برای افزایش تراکنش در ثانیه (TPS) و در عین حال کاهش هزینه‌های پردازش باشد. با این حال، دیدگاه‌های متفاوتی در جامعه ارزهای دیجیتال در مورد مزایا و پیامدهای بلندمدت اثبات سهام وجود دارد.

راه حل‌های مقیاس‌بندی در شبکه های لایه 1 معمولاً توسط تیم توسعه پروژه معرفی می‌شوند. بسته به راه حل، جامعه باید شبکه را هارد فورک یا سافت فورک کند. برخی از تغییرات کوچک، مانند به‌روزرسانی SegWit بیت‌کوین، سازگار با گذشته هستند. تغییرات بزرگتر، مانند افزایش اندازه بلوک بیت کوین به 8 مگابایت، به هارد فورک نیاز دارد. این دو نسخه از بلاکچین را ایجاد می‌کند، یکی با به روز رسانی و دیگری بدون.

گزینه دیگری برای افزایش توان عملیاتی شبکه، اشتراک‌گذاری است. این عملیات یک بلاکچین را در چندین بخش کوچکتر تقسیم می‌کند که می‌توانند داده‌ها را به طور همزمان پردازش کنند نه متوالی.

روش‌های مقیاس بندی لایه 2 چگونه کار می‌کنند؟

همانطور که بحث شد، راه حل‌های لایه 2 به شبکه‌های ثانویه متکی هستند که به صورت موازی یا مستقل از زنجیره اصلی کار می‌کنند.

جمع آوری‌ها Rollups

مجموعه‌های دانش صفر (متداول‌ترین نوع) تراکنش‌های لایه 2 خارج از زنجیره را بسته‌بندی می‌کنند و آنها را به عنوان یک تراکنش در زنجیره اصلی ارسال می‌کنند. این سیستم ها از اثبات اعتبار برای بررسی صحت تراکنش‌ها استفاده می‌کنند. دارایی‌ها با یک قرارداد هوشمند پل زدنی روی زنجیره اصلی نگهداری می‌شوند و قرارداد هوشمند تأیید می‌کند که مجموعه طبق برنامه عمل می‌کند. این امنیت شبکه اصلی را با مزایای یک مجموعه کم مصرف منابع فراهم می‌کند.

زنجیره‌های جانبی Sidechains

زنجیره‌های جانبی شبکه‌های بلاک چین مستقلی هستند که مجموعه‌ای از اعتباردهنده‌های خاص خود را دارند. این بدان معنی است که قرارداد هوشمند پل زدن در زنجیره اصلی اعتبار شبکه زنجیره جانبی را تأیید نمی کند. بنابراین، باید اطمینان داشته باشید که زنجیره جانبی به درستی کار می کند زیرا می تواند دارایی های زنجیره اصلی را کنترل کند.

کانال‌های دولتی State channels

کانال دولتی یک محیط ارتباطی دو طرفه بین طرفین معامله است. طرفین بخشی از بلاکچین را بسته و آن را به یک کانال تراکنش خارج از زنجیره متصل می‌کنند. این معمولاً از طریق یک قرارداد هوشمند از پیش توافق شده یا یک امضای چندگانه انجام می‌شود. سپس طرفین یک تراکنش یا دسته‌ای از تراکنش‌ها را خارج از زنجیره انجام می‌دهند، بدون اینکه بلافاصله داده‌های تراکنش را به دفتر کل توزیع شده اصلی (یعنی زنجیره اصلی) ارسال کنند. پس از تکمیل تمام تراکنش‌های مجموعه، «وضعیت» نهایی کانال برای اعتبارسنجی به بلاک چین پخش می‌شود. این مکانیسم امکان بهبود سرعت تراکنش و افزایش ظرفیت کلی شبکه را فراهم می‌کند. راه حل‌هایی مانند شبکه لایتنینگ بیت کوین و رایدن اتریوم بر اساس کانال‌های دولتی عمل می‌کنند.

بلاک چین‌های تو در تو Nested blockchains

این راه حل متکی به مجموعه‌ای از زنجیره‌های ثانویه است که در بالای بلاک چین اصلی و «والد» قرار دارند. بلاک چین‌های تودرتو بر اساس قوانین و پارامترهای تعیین شده توسط زنجیره مادر عمل می‌کنند. زنجیره اصلی در اجرای تراکنش‌ها شرکت نمی‌کند و نقش آن به حل اختلاف در مواقع ضروری محدود می‌شود. کار روزانه به زنجیره‌های «کودکی» واگذار می‌شود که پس از تکمیل شدن از زنجیره اصلی، تراکنش‌های پردازش‌شده را به زنجیره اصلی بازمی‌گردانند. پروژه پلاسمای OmiseGO نمونه‌ای از راه حل بلاک چین تودرتو در لایه 2 است.

محدودیت‌های روش‌های مقیاس بندی لایه 1 و لایه 2

هر دو راه حل لایه 1 و لایه 2 دارای مزایا و معایب منحصر به فردی هستند. کار با لایه 1 می‌تواند موثرترین راه حل را برای بهبود پروتکل در مقیاس بزرگ ارائه دهد. با این حال، این بدان معناست که اعتبارسنجی‌ها باید متقاعد شوند که تغییرات را از طریق هارد فورک بپذیرند.

یکی از مثال‌های احتمالی که در آن اعتبارسنجی‌ها نمی‌خواهند این کار را انجام دهند، تغییر از Proof of Work به Proof of Stake است. ماینرها با این سوئیچ به یک سیستم کارآمدتر درآمد خود را از دست خواهند داد و آنها را از بهبود مقیاس‌پذیری منع می‌کند. لایه 2 راه بسیار سریع‌تری برای بهبود مقیاس‌پذیری ارائه می‌دهد. با این حال، بسته به روش مورد استفاده، می‌توانید تا حد زیادی امنیت بلاکچین اصلی را از دست بدهید. کاربران به شبکه‌هایی مانند اتریوم و بیت‌کوین برای انعطاف‌پذیری و سابقه امنیتی اعتماد دارند. با حذف جنبه‌های لایه 1، اغلب باید برای کارایی و امنیت به تیم و شبکه لایه 2 تکیه کنید.

بعد از لایه 1 و لایه 2 چه اتفاقی می‌افتد؟

یک سوال کلیدی این است که آیا با مقیاس پذیرتر شدن لایه 1، حتی به راه حل‌های لایه 2 نیاز خواهیم داشت. بلاکچین‌های موجود شاهد پیشرفت‌هایی هستند و شبکه‌های جدید با مقیاس پذیری خوب در حال حاضر ایجاد شده‌اند. با این حال، زمان زیادی طول می‌کشد تا سیستم‌های اصلی مقیاس پذیری خود را بهبود بخشند، و تضمینی نیست. محتمل‌ترین گزینه این است که لایه 1 روی امنیت تمرکز کند و به شبکه‌های لایه 2 اجازه دهد تا خدمات خود را برای موارد استفاده خاص تنظیم کنند. در آینده نزدیک، به دلیل جامعه بزرگ کاربران و توسعه‌دهندگان، شانس زیادی وجود دارد که زنجیره‌های بزرگی مانند اتریوم همچنان تسلط داشته باشند. با این حال، مجموعه اعتبار سنجی غیرمتمرکز بزرگ و شهرت قابل اعتماد آن، پایه‌ای محکم برای راه حل‌های لایه 2 هدفمند ایجاد می‌کند.

جمع‌بندی

از زمان شروع کریپتو، جستجو برای مقیاس‌پذیری بهبود یافته، رویکردی دو جانبه با بهبودهای لایه 1 و راه‌حل‌های لایه 2 ایجاد کرده است. اگر سبد رمزنگاری متنوعی دارید، احتمال زیادی وجود دارد که در حال حاضر در معرض هر دو شبکه لایه 1 و لایه 2 قرار داشته باشید. اکنون، تفاوت‌های بین این دو و همچنین رویکردهای متفاوتی را برای مقیاس‌بندی که ارائه می‌دهند، درک می‌کنید.