لایه دوم اتریوم چیست؟ معرفی راهکارهای لایه 2 اتریوم

شبکه اتریوم پس از بیت کوین، محبوب‌ترین و شناخته‌شده‌ترین بلاک چین و ارز دیجیتال محسوب می‌شود. در این مطلب قصد داریم مروری جامع بر ساختار لایه اول و دوم Ethereum و همچنین دلیل ایجاد راهکارهای لایه ۲ اتریوم بپردازیم. زنجیره های جانبی اتریوم به رشد این پروژه کمک زیادی کرده‌اند و برخی از آن‌ها خود به عنوان پروژه‌ای مستقل مورد استفاده قرار می‌گیرند.

منظور از لایه دوم اتریوم چیست؟

بلاک چین اتریوم از اصلی‌ترین ارکان امور مالی غیر متمرکز در دنیای ارز دیجیتال است و در هر چه بیشتر شناخته شدن این حوزه به کاربران نقش بسیار مهمی دارد. اما این محبوبیت و پرکاربرد بودن شبکه اتریوم در نبود راهکارهای لایه دوم به نوعی موجب تضعیف جایگاه آن نیز شده است. شبکه اصلی اتریوم (Ethereum Mainnet)، که به نام لایه اول نیز شناخته می‌شود، به طور معمول بسیار پراستفاده است و گاهی سقف تراکنش‌های خرید و فروش اتریوم و دیگر ارزهای مبتنی بر آن در یک روز به ارقام میلیونی می‌رسد، به همین خاطر میزان تقاضای خدمات در این بلاک چین از عرضه آن بسیار بالاتر می‌رود و در نتیجه شبکه اتریوم دچار ازدحام شده و هزینه کارمزد یا گس فی در آن بسیار بالا می‌رود.

با افزایش روز افزون ازدحام بلاک چین اتریوم و هزینه کارمزد شبکه آن، دسترسی کاربران به اپلیکیشن‌های غیر متمرکز یا دی‌اپ‌ها (dApp) کمتر می‌شود. راهکارهای لایه دوم اتریوم (البته این راهکارها را با Ethereum 2 اشتباه نگیرید) به مجموع راه حل‌هایی گفته می‌شود که برای رفع مشکلات مقیاس پذیری و بهبود شبکه اتریوم ایجاد شده‌اند. به بیان دیگر، راهکارهای لایه ۲ اتریوم به وجود آمده‌اند تا استفاده از شبکه Ethereum را برای کاربران عوام آسان‌تر و ارزان‌تر کنند.

ارتباط بین آپگرید اتریوم ۲ و لایه دوم اتریوم چیست؟

با گسترش شایعاتی درباره مرج Ethereum 2 و بعد اجرایی شدن آن در تاریخ 24 شهریور 1401 (15 سپتامبر 2022)، گمان می‌رفت راهکارهای لایه دوم اتریوم از نظر منطقی دیگر بی استفاده شوند و کاربران برای رفع نیازهای خود در بستر بلاک چین Ethereum 2، نیازی به راهکارهای لایه دوم اتریوم نداشته باشند. اما حقیقت به شکل دیگری رقم خورد.

مرج اتریوم 2 در واقع مرحله اول از مجموعه اقداماتی محسوب می‌شود که قرار است در آینده تجربه کاربری و استفاده از این بلاک چین را بهبود بخشند. به بیان دیگر، در مرحله مرج بلاک چین اتریوم صرفا از الگوریتم اثبات کار به اثبات سهام کوچ کرد و تغییر چندانی در سرعت تایید تراکنش‌های آن ایجاد نشد. به همین صورت، مقیاس پذیری آن نیز هنوز به حالت قبل است و در نتیجه راهکارهای لایه دوم اتریوم به روال سابق، مسیر خود را برای بهبود مقیاس پذیری و کاهش هزینه گس فی این شبکه طی خواهند کرد.

البته ممکن است این شرایط در آینده و پس از اجرای مراحل بعدی مد نظر تیم توسعه دهنده Ethereum 2 مثل شاردینگ (Sharding) تغییر کند، اما به هر روی، در شرایط کنونی راهکارهای لایه دوم اتریوم به قدرت پیش کار خود را ادامه می‌دهند.

فرق بین لایه اول و لایه دوم چیست؟

اصطلاح لایه اول برای بلاک چین اتریوم، بیت کوین و هر شبکه دیگری، به ساختار و معماری پایه بلاکچین اشاره دارد و هر راه حلی که برای بهبود شرایط آن در پروژه‌های دیگر و مستقل ایجاد شود، راهکار لایه دوم (مثل اپتیمیسم که یکی از راهکارهای لایه ۲ اتریوم محسوب می‌شود) نام دارد. برای درک بهتر روش کارکرد راهکارهای لایه دوم اتریوم، در نظر بگیرید که مقیاس پذیری این شبکه پیش از مرج و ارتقا به Ethereum 2 به سادگی و با افزایش حجم هر بلاک و نتیجتا تعداد تراکنش‌های هر بلاک قابل ارتفا بود. اما چنین فرآیندی استخراج اتریوم را به شکلی فزاینده گران‌قیمت می‌کرد و شبکه به چنگ ثروتمندترین افراد با قدرتمندترین ماینرها می‌افتاد، آن هم در حالی که قیمت اتریوم پتانسیل این گرانی استخراج را نداشت.

چنین تمرکزی می‌تواند احتمال حملات مخرب و مرگبار را برای یک شبکه بلاک چینی بالا ببرد. جامعه کاربری اتریوم نیز نمی‌خواستند با اجرای این تغییر در راهکار لایه 1، تمرکززدایی و امنیت شبکه را فدا کنند.

راهکارهای لایه ۲ اتریوم روی شالوده لایه اول ساخته می‌شوند و در عین استفاده از امنیت و تمرکززدایی الگوریتم اجماع لایه 1، مقیاس پذیری و سرعت تراکنش‌ها را به شکلی چشم‌گیر افزایش می‌دهند. لایه اول Ethereum در بهترین حالت خود می‌تواند 15 تراکنش بر ثانیه را اجرا کند، در حالی که راهکارهای لایه ۲ اتریوم توانایی مدیریت 4,000 تراکنش بر ثانیه را نیز دارند. در سال‌های آینده مطمئنا راه حل‌های مقیاس پذیری جدیدی برای لایه اول Ethereum پیدا خواهند شد، اما تا آن زمان راهکارهای لایه 2 اجازه نمی‌دهند کاربران شبکه اتریوم از آن کوچ کنند و بازار خرید اتریوم را گرم نگه می‌دارند.

دلیل استفاده از راهکار لایه دوم اتریوم

با اینکه امنیت و غیر متمرکز بودن لایه اول اتریوم برای بسیاری از کاربران این حوزه جذاب است، همین جذابیت موجب افزایش فشار بر ساختار شبکه شده، به شکلی که تعداد تراکنش‌های روزانه بلاک چین اتریوم گاهی تا 1.5 میلیون می‌رسد و با توجه به اینکه در هر ثانیه تنها 15 عدد تراکنش قابل تایید در لایه 1 اتریوم هستند، شبکه اتریوم و حتی Ethereum 2 بسیار دچار ازدحام می‌شوند.

برای مبارزه با این مشکلات، راهکارهای لایه دوم اتریوم به صورت یک بلاک چین سوار شده بر شبکه اصلی ساخته شدند. این راهکارها در صدد هستند تا به کمک قراردادهای هوشمندی که از الگوریتم اجماع ایمن و غیر متمرکز اتریوم بهره می‌برند، مثل یک واسطه سریع و ارزان میان کاربران و شبکه اتریوم لایه اول ایفای نقش کنند و از بار سنگین تراکنش‌های زیاد آن بکاهند. به بیان دیگر، لایه اول Ethereum مسئولیت امنیت، دسترسی به داده و غیر متمرکز بودن را بر عهده دارد و لایه ۲ اتریوم مسئولیت برطرف کردن مشکلات مربوط به مقیاس پذیری و تعداد تراکنش‌ها.

انواع راهکارهای لایه دوم اتریوم

با اینکه راهکارهای لایه ۲ اتریوم در نهایت همگی هدفی یکسان دارند و سعی می‌کنند مشکلات مقیاس پذیری این شبکه را رفع کنند، می‌توان آن‌ها را به چند دسته مستقل و گسترده تقسیم کرد. در ادامه این دسته‌ها را بررسی و معرفی می‌کنیم.

کانال‌های وضعیت

کانال‌های وضعیت یکی از انواع راهکارهای لایه دوم بلاک چین‌های بیت کوین و اتریوم هستند. به عنوان نمونه می‌توان شبکه لایتنینگ را نام برد که از یک کانال ارتباطی دو مسیره بدون نیاز به ارسال تراکنش‌ها به ماینرها استفاده می‌کند. به جز شبکه لایتنینگ، از کانال‌های وضعیت در Celer، شبکه راهکار لایه دوم اتریوم به نام Raiden و Liquid Network نیز استفاده می‌شود.

بلاک چین‌های تو در تو

از جمله شبکه‌های بلاک چینی تو در تو می‌تواند به شبکه راهکار لایه دوم OMG Plasma اتریوم اشاره کرد که در آن رابطه‌ای شبیه والد و فرزندی میان دو بلاک چین وجود دارد. در حقیقت راهکار لایه 2 پلاسما اتریوم تراکنش‌ها را اجرا و لایه اول بلاک چین آن‌ها را صادر و تایید می‌کند.

رول آپ‌ها

رول‌ آپ‌ها معروف‌ترین و پراستفاده‌ترین راهکارهای مقیاس پذیری لایه ۲ اتریوم هستند. در این راه حل، تراکنش‌ها تجمیع و خارج از زنجیره اصلی پردازش می‌شوند و بعد برای ثبت نهایی و ماندگار به بلاک چین اصلی برگردانده می‌شوند.

سایدچین‌ها یا زنجیره‌های جانبی

سایدچین در حقیقت مکانیزمی ترکیبی از کانال‌های وضعیت و بلاک چین‌های تو در تو است. سایدچین به کمک پل یا بریج (Bridge) به لایه اول بلاک چین متصل می‌شود، اما الگوریتم اجماع اختصاصی خودش را دارد که موجب می‌شود زنجیره اصلی لایه اول مجبور به اعتبارسنجی تراکنش‌ها نباشد.

مهمترین پروژه های لایه دوم اتریوم

درست مثل شبکه‌های کامپیوتری معمول، شبکه‌های بلاک چینی نیز هر کدام به شکل و اندازه خود محدودیت‌هایی دارند. تا زمانی که بار شبکه از آن حد فراتر نرود، بلاک چین دچار ازدجام نمی‌شود. اما شبکه اتریوم به اندازه‌ای محبوب شده که ازدحام شبکه برای آن به امری معمول و همیشگی تبدیل شده است.

به همین خاطر، توسعه دهندگان پروژه‌های مختلف بلاک چینی تصمیم بر رفع مشکلات اتریوم به کمک راهکارهای لایه دوم گرفتند. هر چند که تعداد این راه حل‌ها بسیار زیاد شده است و هر کدام به شیوه خاص خود برای رسیدن به سرعت بالا و هزینه تراکنش پایین تلاش می‌کنند، تنها چند مورد از این پروژه‌ها توانسته‌اند جای پای خود را میان کاربران دنیای کریپتو باز کنند. در ادامه تعدادی از آن‌ها را نام خواهیم برد.

1. شبکه پالیگان (Polygon)
2. شبکه آربیتروم (Arbitrum)
3. شبکه لوپرینگ (Loopring)
4. شبکه ایمیوتبل ایکس (Immutable X)
5. زنجیره ایکس دای (xDai)

رول آپ در پروژه‌های لایه دوم اتریوم

راهکارهای لایه ۲ اتریوم نوع خاصی از راه حل‌های بلاک چینی هستند صدها تراکنش را خارج از زنجیره اصلی لایه اول پردازش می‌کنند، سپس آن‌ها را به شکل یک داده فشرده در می‌آورند و به شبکه اصلی برمی‌گردانند تا هر کسی که به درستی آن شک دارد، بتواند خود آن را بررسی کند. به این طریق، راهکارهای لایه 2 رول آپ نه تنها از امنیت خارق‌العاده بلاک چین اتریوم بهره مند می‌شوند، بلکه گس فی آن را نیست ده تا صد برابر کاهش می‌دهند.

البته تمام سیستم‌های رول‌آپ در واریز، برداشت و تایید تراکنش‌ها دخیل هستند، اما می‌توان گفت انواع مختلف آن به شیوه‌های متفاوت داده‌های به دست آمده پس از انجام تراکنش‌ها را به لایه اول برمی‌گردانند.

رول‌آپ‌های اپتیمیسم

رول‌آپ‌های اپتیمسیم به صورت موازی با شبکه اصلی لایه اول Ethereum فعالیت می‌کنند و تراکنش‌های آن را مورد پردازش قرار می‌دهند و بعد داده‌های به دست آمده را پس می‌فرستند. دلیل اصلی استفاده کاربران از این راهکارهای لایه 2 اترویوم، هزینه کارمزد بسیار کمتر آن‌ها نسبت به شبکه اصلی Ethereum است. اگر یک تراکنش مشکوک به فیک و تقلبی بودن باشد، می‌توان آن را با الگوریتم‌های خاص رول‌آپ بررسی کرد.

در این سناریو، رول‌آپ پردازش تراکنش را با استفاده از داده وضعیت موجود بررسی می‌کند. بر خلاف رول‌آپ‌های ZK (از راهکارهای لایه دوم اتریوم که پایین‌تر توضیح داده می‌شود)، خروج از رول‌آِپ و بازگشت دادن دارایی‌ها به لایه اول زمان بیشتری لازم خواهد داشت. با این حال تا زمانی که تراکنش درون رول آپ انجام شود، کاربران از سرعت بالای آن لذت خواهند برد.

به طور کلی، رول‌آپ‌های اپتیمیسم با ماشین مجازی اتریوم و زبان برنامه نویسی سالیدیتی همخوانی دارند، که این یعنی هر فرآیندی که روی لایه اول شبکه اتریوم ممکن باشد، روی لایه دوم نیز ممکن خواهد بود. از جمله معروف‌ترین رول آپ‌های اپتیمیسم می‌توان به شبکه آربیتروم (Arbitrum)، اپتیمیسم (Optimism) و بوبا (Boba) اشاره کرد.

رول آپ‌های زد کی (ZK)

بر خلاف رول‌آپ‌های اپتیمیسم، رول آپ‌های زد کی برای اعتبارسنجی اصالت تراکنش‌ها گواه‌های رمزنگاری شده صادر می‌کنند. این گواه‌ها که به لایه اول فرستاده می‌شوند نام گواه اعتبار را بر خورد دارند، اما نام اختصاری SNARK یا STARK نیز به آن‌ها داده می‌شود.

رول‌آپ‌های ZK به این علت کارآمدتر هستند که وضعیت یا استیت تمام تراکنش‌ها را روی راهکارهای لایه ۲ اتریوم نگهداری می‌کنند و این وضعیت تنها از طریق گواه‌های اعتبار به روز رسانی می‌شود. از آنجا که رول‌آپ‌های ZK به تمام داده‌های تراکنش احتیاجی ندارند، ساده‌تر می‌توانند بلاک‌ها را اعتبارسنجی و رمز ارز اتر را به لایه اول بلاک چین اتریوم ارسال کنند. گواه اعتبار (که قرارداد رول‌آپ زد کی آن را قبول می‌کند) پیش از این ارسال، اصالت تراکنش را تایید کرده است.

البته در کنار این خوبی‌ها باید در نظر داشت که رول‌آپ‌های ZK با ماشین مجازی اتریوم همخوانی ندارند و بیشتر روی پردازش اپلیکیشن‌هایی تمرکز دارند که کمتر به فناوری بلاک چین مرتبط هستند. از جمله رول‌آپ‌های ZK مشهور میتوان به دی وای دی ایکس (dYdX)، لوپرینگ (Loopring) و زد کی سینک (zkSync) اشاره کرد.

راه حل ساید چین در لایه دوم اتریوم

همانطور که در پروژه‌هایی نظیر XDai و Polygon PoS مشاهده شد، یک زنجیره جانبی یا سایدچین در حقیقت بلاک چینی مستقل و منطبق بر ماشین مجازی اتریوم و راهکار لایه دوم آن است که به کمک بریج‌ها موازی با شبکه اصلی فعالیت می‌کند. از انجا که هر کدام از این سایدچین‌ها الگوریتم اجماع خاص خود را دارند و امنیت آن‌ها بر عهده لایه اول Ethereum نیست، نمی‌توان آن‌ها را راهکارهای لایه دوم نامید، اما در هر صورت زنجیره جانبی رفتاری دقیقا مشابه شبکه اصلی دارد، چرا که از ماشین مجازی اتریوم پشتیبانی می‌کند. گفتنی است که کار کردن با زنجیره‌های جانبی خطرناک‌تر از شبکه اصلی است، چرا که  کاربران دارایی‌های خود را نه به بلاک چین اصلی، بلکه به یک راهکار لایه دو سپرده‌اند.

راه حل ولیدیوم در لایه دوم اتریوم

ولیدیوم‌ها نیز از گواه‌های اعتبار مشابه رول آپ‌های زد کی استفاده می‌کنند، اما برخلاف آن‌ها، داده خود را در لایه اول بلاک چین ذخیره نمی‌کنند. چندین زنجیره اعتبارسنجی می‌توانند موازی با یکدیگر کار کنند و هر کدام از آن‌ها قادر به پردازش حدود 10 هزار تراکنش بر ثانیه هستند. اما از آنجا که زبان‌های برنامه نویسی خاصی برای کار کردن با این مدل از راهکارهای لایه دوم اتریوم لازم است، پشتیبانی از قراردادهای هوشمند عمومی کمتر شده.

هم سایدچین‌ها و هم ولیدیوم‌ها هر دو انواعی از بلاک چین هستند که به صورت موازی با اتریوم فعالیت می‌کنند و توسط بریج به شبکه اصلی آن متصل می‌شوند. امنیت ویلیدیوم‌ها و ساید چین‌ها توسط شبکه اتریوم تامین نمی‌شود و به همین خاطر آن‌ها را راهکارهای لایه 2 خوبی نمی‌دانند، برخلاف رول آپ‌های اپتیمیسم و زد کی. با این حال درست مثل راه حل‌های لایه دوم سرعت انجام تراکنش بالا و هزینه گس فی بسیار پایینی دارند.

راهکار لایه دوم بیت کوین چیست؟

راهکارهای لایه دوم بیت کوین به پروتکل‌هایی اشاره دارد که برای کارایی بیشتر لایه اول بلاک چین ان ساخته شده‌اند. این کارایی بیشتر به طور معمول به معنای پردازش سریع‌تر و هزینه گس فی کمتر است. بیشتر راه حل های لایه 2 مشکلات فنی لایه اول را با پردازش برون‌زنجیره‌ای تراکنش‌ها و بعد انتقال آن‌ها در قالب یک فایل داده‌ای بزرگ به لایه اول رفع می‌کنند.

پروتکل‌های لایه 2 را می‌توان شبکه‌های مستقلی دانست که روی شبکه اصلی لایه 1 سوار شده‌اند. راهکارهای لایه دوم بیت کوین در مقایسه با اتریوم بسیار کم‌تعدادتر هستند و از معروف‌ترین آن‌ها می‌توان به شبکه لایتنینگ (Lightning)، شبکه لیکوئید (Liquid) و لایه امنی (Omni) اشاره کرد.

تهیه شده در بیت 24