شبکه‌های لایه 2 از تکنولوژی‌های مختلف برای حل مشکلات مقیاس‌پذیری در بلاک چین‌های لایه 1 مثل اتریوم استفاده می‌کنند.

در سال‌های اخیر، زیرساخت بلاک چین توسعه یافته و حالا متشکل از اکوسیستمی شامل شبکه‌های لایه 1 و لایه 2 است.

در این مقاله، به بررسی تفاوت‌های بین این دو شبکه پرداخته و توضیح می‌دهیم که شبکه‌های لایه 2 و سایر روش‌های مقیاس‌پذیری مثل زنجیره‌های جانبی، چگونه به حل چالش‌های مقیاس‌پذیری بلاک چین‌های لایه 1 کمک می‌کنند.

شبکه لایه 2 چیست؟

به زبان ساده شبکه‌های لایه 2 بلاک چین‌هایی هستند که روی شبکه‌های لایه 1 مثل اتریوم مستقر می‌شوند. در این سیستم، شبکه لایه 1 نقش لایه زیرساخت و امنیت شبکه‌های بعدی را داشته و وظایفی مثل اعتبارسنجی تراکنش‌ها و دستیابی به اجماع نظر را برعهده دارد.

شبکه‌های لایه 2 از تکنولوژی‌های مختلف برای حل مشکلات مقیاس‌پذیری لایه 1 استفاده می‌کنند که در اثر هزینه بالای تراکنش‌ها و کم بودن توان عملیاتی ایجاد می‌شوند.

مثلاً طبق اطلاعات اتراسکن، اتریوم در حال حاضر 14 تراکنش در ثانیه اجرا می‌کند. این در حالیست که در شبکه ویزا، هر ثانیه 65 هزار تراکنش اجرا می‌شود.

مشکلات مقیاس‌پذیری در هنگام افزایش فعالیت شبکه تشدید شده و معمولاً در چنین مواقعی کارمزد تراکنش‌ها (که به آن گس هم گفته می‌شود) به همراه تراکم شدید افزایش پیدا کرده و تراکنش‌ها کندتر اجرا می‌شوند.

در سال 2017، ویتالیک بوترین سازنده اتریوم مسئله‌ای به نام "سه راهی مقیاس‌پذیری" را برای شبکه‌های بلاک چین مطرح کرد که طبق آن، اجرای هزاران تراکنش در ثانیه در چنین شبکه‌هایی همزمان با حفظ امنیت و تمرکززدایی شبکه کار بسیار سخت و چالش برانگیزی است.

طبق این نظریه که از علوم کامپیوتر آمده، هر شبکه در هر لحظه تنها می‌تواند متمرکز بر دو مورد از این سه ویژگی شود.

راهکار اتریوم برای مسئله مقیاس‌پذیری، انتخاب امنیت و تمرکززدایی حداکثری برای لایه 1 و برون سپاری مسئله مقیاس‌پذیری به لایه 2 است.

شبکه‌های مقیاس‌پذیری چطور کار می‌کنند؟

شبکه‌های مقیاس‌پذیری، سعی دارند با پیاده سازی انواع راهکارها چالش‌های مقیاس‌پذیری شبکه‌های لایه 1 را حل کنند.

رویکرد این شبکه‌ها شامل بسته بندی تراکنش‌ها یا پردازش آنها به شکل برون زنجیره‌ای با استفاده از زنجیره‌های جانبی یا رولاپ‌های لایه 2 است.

زنجیره‌های جانبی

زنجیره‌های جانبی یا سایدچین‌ها، بلاک چین‌هایی هستند که مستقل از زنجیره لایه 1 اجرا شده و توکن و مکانیزم اجماع خودشان را دارند.

این راهکارها با استفاده از یک پل به بلاک چین لایه 1 متصل می‌شوند. این پل‌ها از یک قرارداد هوشمند برای قفل کردن دارایی‌ها از زنجیره لایه 1 استفاده کرده و وضعیت این توکن‌ها را در زنجیره جانبی ذخیره می‌کنند. ارزش این توکن‌ها هم به دارایی قفل شده میخکوب شده است.

از این توکن‌های کپی شده، برای اجرای تراکنش استفاده شده و بعد از آن می‌توان آنها را نابوده کرده و توکن‌های قفل شده در زنجیره لایه 1 را آزاد کرد.

رولاپ‌ها

رولاپ‌ها رویکرد متفاوتی دارند. این سیستم‌ها چندین تراکنش را سر جمع کرده و در قالب یک تراکنش به بلاک چین لایه 1 ارسال می‌کنند تا امکان پردازش آنها با سرعتی بسیار بالاتر فراهم شود.

رولاپ‌ها شامل دو نوع خوشبینانه و دانش صفر هستند.

رولاپ‌های خوشبختانه فرض می‌کنند که همه داده‌های تجمیع شده معتبر هستند و به افراد امکان می‌دهند که بعداً بر سر تراکنش‌ها اختلاف ایجاد کنند تا مشخص شود که تراکنش‌ها درست و معتبر بوده‌اند یا خیر. تراکنش مورد مناقشه مستقیماً به شبکه لایه 1 ارسال می‌شود تا اختلاف در آنجا حل شود و در صورتی که مشخص شود یکی از دو طرف اشتباه کرده، توکن‌های استیک شده را از دست می‌دهد.

رولاپ‌های دانش صفر از اثبات دانش صفر استفاده می‌کنند. اثبات دانش صفر یک تکنیک رمزنگاری است که می‌توان از آن برای اثبات دانستن چیزی، بدون افشای مستقیم اطلاعات مربوطه استفاده کرد. در این روش، تراکنش‌ها دسته بندی شده و به صورت برون زنجیره‌ای اجرا می‌شوند. دسته تکمیل شده هم با استفاده از یک اثبات دانش صفر به زنجیره لایه 1 ارسال می‌شود که نشان می‌دهد تغییرات پیشنهادی برای وضعیت، درست هستند.

راهکارهای مهم مقیاس‌پذیری اتریوم

تعدادی زنجیره جانبی و لایه 2 وجود دارند که روی اتریوم یا در کنار آن ساخته شده و هر کدام یک راهکار فنی خاص را برای مقیاس‌پذیری لایه 1 ارایه می‌دهند. طبق داده‌های CoinGecko در حال حاضر یعنی نوامبر 2024 راهکارهای زیر بر اساس کل ارزش قفل شده، بزرگترین زنجیره‌های اتریوم هستند.

بیس (Base)

بیس که با حمایت اکسچنج کوین بیس راه‌اندازی شد، روی راهکار مقیاس‌پذیری آپتیمیسم ساخته شده و خیلی زود توانست تبدیل به یکی از برترین بازیگران حوزه لایه 2 شود. در واقع بیس ظرف تنها 11 روز به رکورد 1 میلیون آدرس رسید. به گفته برایان آرمسترانگ مدیر عامل کوین بیس، این اکسچنج قصد عرضه توکن برای بیس را ندارد و قرار است بیس بسیار وسیع‌تر و فراتر از یک پروژه تحت هدایت کوین بیس باشد.

آربیتروم (Arbitrum)

آربیتروم که توسط Offchain Labs عرضه شده، از رولاپ‌های خوشبینانه برای افزایش مقیاس اتریوم استفاده کرده و قابلیت پشتیبانی از 40 هزار تراکنش را در ثانیه دارد (که این رقم برای اتریوم، 14 تراکنش در ثانیه است). در ماه مارس سال 2023 آربیتروم توکن بومی ARB خودش را برای حاکمیت بر این شبکه عرضه کرد و کنترل پروژه در اختیار یک DAO (سازمان مستقل غیرمتمرکز) قرار گرفت که از اعضای جامعه آربیتروم تشکیل شده است.

پالیگان (Polygon)

پالیگان که به نام رسمی شبکه متیک شناخته می‌شود، یک رویکرد چند جانبه برای مقیاس‌پذیری داشته و از چندین راهکار مختلف استفاده می‌کند مثل زنجیره POS اصلی، زنجیره‌های پلاسما، رولاپ‌های دانش صفر و رولاپ‌های خوشبینانه. هدف از طراحی پالیگان این بوده که فراتر از یک راهکار مقیاس‌پذیری عمل کرده و به عنوان پلتفرمی برای راه‌اندازی بلاک چین‌های تعامل‌پذیر عمل کند. در سپتامبر 2024، مهاجرت این پروژه از توکن بومی خودش متیک به یک توکن جدید به نام POL تکمیل شد.

آپتیمیسم (Optimism)

آپتیمیسم که در ژانویه 2021 راه‌اندازی شد، از رولاپ‌های خوشبینانه استفاده می‌کند که در آنها فرض بر این است که همه تراکنش‌های داخل رولاپ معتبر هستند. آپتیمیسم داده‌های رولاپ‌های خودش را با یک توالی ساز فشرده سازی کرده و بعد داده‌های تراکنش را به زنجیره اصلی اتریوم ارسال می‌کند. اعتبارسنج‌های هر رولاپ یک هفته وقت دارند تا درباره رولاپ‌هایی که حس می‌کنند حاوی داده‌های جعلی هستند، بررسی و تحقیق انجام دهند.

اسکرول (Scroll)

اسکرول که تقریباً در فضای لایه 2 تازه وارد محسوب می‌شود، در اکتبر 2023 راه‌اندازی شد. این پلتفرم از اثبات دانش صفر برای دسته بندی اثبات‌ها استفاده کرده و از سازگاری سطح بایت کد استفاده می‌کند. همچنین این پلتفرم از ماشین مجازی اتریوم هم پشتیبانی می‌کند؛ در نتیجه با ابزارها و اپلیکیشن‌های مبتنی بر EVM سازگار است. توکن اسکرول یعنی SCR در ایردراپ اکتبر 2024 رونمایی شد.

بلاست (Blast)

بلاست که در فوریه 2024 رونمایی شد، نسبت به سایر شبکه‌های لایه 2 یکسری ویژگی متمایز دارد؛ مثل بازده بومی برای اتریوم و استیبل کوین‌ها. ایردراپ توکن این پروژه یعنی BLAST هم در تابستان امسال اجرا شد.

آینده شبکه‌های لایه 2

شبکه‌های لایه 2، بخش مهمی از نقشه راه آینده اتریوم هستند و ویتالیک بوترین امیدوار است که چنین راهکارهایی، مقیاس‌پذیری اتریوم را تا 100 هزار تراکنش در ثانیه ارتقاء دهند.

بوترین یکسری طرح خاص هم برای همگرایی دو استراتژی مقیاس‌پذیری اتریوم یعنی شاردینگ و پروتکل‌های لایه 2 معرفی کرده و قرار است بر اساس نقشه راه این پروژه یعنی The Surge بلاک چین‌های لایه 2 راهکارهای رمزنگاری مثل SNARK را برای حفظ جامعیت تراکنش‌ها پیاده سازی کنند. همچنین، بوترین تلاش دارد تا شبکه‌های لایه 2 هم اصول بنیادی اتریوم مثل بی نیازی به اعتماد، آزاد بودن و مقاوم بودن در برابر سانسور را به ارث ببرند.

شبکه‌های لایه 2 محدود به اتریوم نیستند و در ژوئن 2024، کدنویس‌های BitcoinOS ادعا کردند که برای اولین بار، یک اثبات دانش صفر را برای مین نت بیت کوین تأیید کرده‌اند که این حرکت می‌تواند امکان استفاده از رولاپ‌ها را برای افزایش مقیاس‌پذیری بیت کوین فراهم کند. سولانا هم در حال تقویت فعالیت‌های لایه 2 خودش از طریق شبکه Sonic SVM است.

در عین حال، روزبروز برای اتریوم هم شبکه‌های لایه 2 جدیدی رونمایی می‌شوند. در اکتبر 2024، اکسچنج یونی سواپ خبر از طرح‌هایی برای توسعه شبکه لایه 2 خودش با استفاده از فناوری آپتیمیسم داد و اکسچنج کراکن هم قصد دارد راهکار لایه 2 مبتنی بر آپتیمیسم مخصوصی به نام Ink را عرضه کند.