راه حل مقیاس پذیری لایه 2 اتریوم

اساسا انواع گوناگون راه حل مقیاس پذیری لایه 2 ارزهای دیجیتال در این راستا طراحی شده اند تا سرعت و کارایی بلاک چین ها را افزایش دهند.
فناوری بلاک چین ویژگی های فوق‌العاده‌ای را در اختیار ما می گذارد؛ از تمرکززدایی، تعاملات غیرقابل اعتماد و سطوح امنیتی بالا گرفته تا ثبت اطاعات و سوابق به شکلی که نتوان در ماهیت آنها تغییر ایجاد کرد. در واقع این قابلیت ها باعث ایجاد بستری جهت توسعه اکوسیستم ارزهای دیجیتال به شکل امروزی شده اند. از طرفی بلاک چین ها با تکیه بر چنین خصوصیاتی است که از نوآوری های تکنولوژیکی پایدار حمایت می کنند. با این حال، یکی از مشکلات اصلی اغلب این شبکه ها، مقیاس پذیری آنها است. در حقیقت مشکلات مقیاس‌پذیری زمانی ایجاد می‌شوند که حجم داده‌های عبوری از بلاک چین به علت ظرفیت‌های ناکافی بلاک چین، با محدودیت مواجه شوند.
حال جهت حل این مشکلات، توسعه دهندگان بلاک چین در حال تلاش برای بهبود دامنه کاری هستند که یک بلاک چین می تواند انجام دهد. این بدان معنا است که بلاک چین ها بتوانند تعداد تراکنش‌های بیشتری در ثانیه انجام داده و در نتیجه زمان پردازش تراکنش ها، سریع‌تر شود. در این بین، یکی از روش هایی که توسعه دهندگان مشغول استفاده از آن هستند، راه حل مقیاس پذیری لایه 2 است که به خودی خود انواع گوناگونی نیز دارد.
از این رو در این مطلب از فکت کوینز قصد داریم تا به مفهوم کلی راه حل مقیاس پذیری لایه 2، انواع مختلف و نحوه عملکرد آنها نگاهی بیندازیم.

چرا استفاده از راه حل مقیاس پذیری ضرورت دارد؟

اساساً انواع راه‌ حل‌‌های مقیاس پذیری می‌توانند با افزودن زمانی اضافه به بلاک چین، بدون نیاز به افزایش اندازه بلاک یا ارائه اقداماتی دیگر که ظرفیت این فناوری برای تمرکززدایی و سطوح بالای امنیت را مختل می‌کند، با مشکلاتی که در بالا به آنها اشاره داشتیم مقابله کند.

راه حل مقیاس پذیری لایه 1

راه حل مقیاس پذیری لایه 1 بلاک چین، با تغییر نحوه عملکرد الگوریتم های اجماع اصلی (مثل گواه اثبات کار بیت کوین یا PoW) در خصوص پردازش داده ها، به بهبود عملکرد آنها کمک شایانی می کند. به عنوان مثال، شبکه اتریوم اکنون در حال حرکت به سمت الگوریتم اجماع گواه اثبات سهام (PoS) است. در حقیقت این الگوریتم جدید استخراج، از تراکنش هایی سریع تر و همچنین استفاده کارآمدتری از انرژی در فرآیند استخراج برخوردار است.
شاردینگ (Sharding) نمونه ای از راه حل مقیاس پذیری لایه 1 است که فرایند احراز هویت و اعتبار سنجی تراکنش ها را به بخش ها یا شاردهایی (Shard) کوچکتر تقسیم می کند. از این رو، بوسیله این راه حل مقیاس پذیری، حجم کار در سرتاسر شبکه نظیر به نظیر (P2P) پخش شده تا قدرت محاسباتی بیشتری از سوی گره های بیشتری به دست آید و در نتیجه بلاک ها سریعتر تکمیل شوند.

با این حال، راه حل مقیاس پذیری لایه 1 تنها راه های موجود برای حل معضل مقیاس پذیری بلاک چین نبوده و راه حل های لایه 2، با ایجاد یک پروتکل اضافی که بر بستر بلاک چین های اتریوم و بیت کوین ساخته شده است، بدنبال حل مشکلات ذکر شده هستند. از طرفی انواع راه‌ حل‌ مقیاس‌پذیری لایه ۲، بدون دستکاری در هیچکدام از خصوصیات غیرمتمرکز یا امنیتی اصلی یک بلاک چین، توان عملیاتی آن را ارتقاء می‌دهند.

زنجیره جانبی (Sidechain) چیست؟

زنجیره های جانبی در واقع ترکیبی از راه حل مقیاس پذیری لایه 1 و لایه 2 هستند. در حقیقت زنجیره جانبی نوعی بلاک چین است که به زنجیره اصلی مثل بیت کوین یا اتریوم متصل است. از طرفی این دو بلاک چین (زنجیره جانبی و بلاک چین اصلی) بوسیله یک رابط دو طرفه (2WP) به یکدیگر متصل می شوند. این رابط های دو طرفه نیز پروتکل هایی هستند که امکان انتقال رمزارزها (مثل بیت کوین) را از زنجیره اصلی (مثل بلاک چین بیت کوین) به یک زنجیره لایه 2 (مثل زنجیره های جانبی) را فراهم می سازند. از طرفی این رابط ها درجه ای مشخص از اعتماد شخص ثالث را نیز نیاز خواهند داشت.

بیشتر بخوانید: زنجیره کودک (Childchain) چیست؟ 

از جمله نمونه های زنجیره جانبی، می توانیم به شبکه لیکوئید (Liquid) اشاره داشته باشیم که به زنجیره اصلی بیت کوین (بلاک چین بیت کوین) متصل بوده و درست مثل انواع راه حل مقیاس پذیری لایه 2، هدف آن مقابله با مشکلات مقیاس پذیری مرتبط با بارگذاری فرآیندهای اعتبار سنجی و همچنین پردازش تراکنش ها در بلاک چین است. از این رو، زنجیره اصلی، با تکیه بر این قابلیت های زنجیره جانبی، قادر خواهد بود تا تعداد بیشتری از تراکنش ها را پردازش کند.

زنجیره موازی (Parachain) چیست؟

پاراچین (Parachain) لغت لاتینی است که مخفف عبارت زنجیره های موازی (Parallel Chains) است. همانطور که می توانید تصور کنید، پاراچین ها زنجیره هایی به موازات یکدیگر هستند که در سیستمی از بلاک چین های به هم پیوسته اجرا می شوند. از طرفی همه این زنجیره ها در یک چارچوب ایجاد می شوند که به آنها این امکان را می دهد تا ویژگی های امنیتی یکسانی داشته و از طرفی همه آنها نیز به زنجیره رله مرکزی متصل شوند. با این حال، همه این زنجیره های موازی می توانند به صورت مستقل از هم، جهت رسیدگی به برنامه های منحصر به فرد خود، عمل کنند.

بد نیست بدانید که ایده اصلی پشت این فناوری، شبکه پولکادات (Polkadot) است. نتیجتاً اینکه، زنجیره های جانبی تراکنش‌هایی با سرعت بسیار بالا را امکان‌پذیر می‌کنند؛ چراکه بار کاری شبکه به طور یکسان بین زنجیره های مختلف آن (زنجیره های موازی) توزیع می‌شود.

بیشتر بخوانید: پاراچین های بلاک چین پولکادات راه اندازی شدند

اتریوم 2.0 چیست؟

اتریوم 2.0 به تغییر شبکه اتریوم به سیستمی مبتنی بر PoS یا الگوریتم اجماع اثبات سهامی پایدارتر اشاره دارد که از اشتراک گذاری و همچنین سایر ویژگی های مقیاس پذیری نیز پشتیبانی می کند. در حقیقت این مجموعه از پیشرفت‌ها، مقیاس‌پذیری اتریوم را افزایش داده و آن را با دیگر بلاک‌چین‌های پیشرو در زمینه توان پردازش تراکنش ها همتراز می‌کند. از این رو، سرمایه‌گذاران اتریوم می‌توانند در ازای مشارکت خود در اعتبارسنجی تراکنش های شبکه، کوین های خود را جهت کسب جوایز شبکه به اشتراک بگذارند که این فرایند همان سهام گذاری یا استیکینگ (Staking) است.

همچنین بخوانید: استیک بهتر است یا کشت سود؟ تفاوت این دو در چیست؟

هش گراف (Hashgraph) چیست؟

هش‌ گراف‌ها در قالب قلمرو بلاک چین نبوده و به‌کلی یک فناوری متفاوت در نظر گرفته می‌شوند. با این حال، از بسیاری از جهات مشابه فناوری دفتر کل توزیع شده (DLT) هستند. علاوه بر این، بر خلاف بلاک چین، حق امتیاز یا پتنت (Patent) هش‌ گراف‌ها به ثبت رسیده و تنها دفتر کلی که حق استفاده از آن را دارد،هدرا هش گراف (Hedera Hashgraph) است.

بطور کلی، هدرا هش گراف پس از بیت کوین و اتریوم، خود را به عنوان نسل سوم فناوری دفتر کل عمومی معرفی می کند. این فناوری که از مقیاس پذیری باورنکردنی 10000 TPS (تراکنش در هر ثانیه) برخوردار است، هزینه ها و مصرف انرژی شبکه و البته زمان پردازش تراکنش ها را نیز شدیداً کاهش می دهد.

راه حل مقیاس پذیری لایه 2 و انواع آن

بطور کلی راه حل مقیاس پذیری لایه 2، بایستی امنیت زیربنایی زنجیره اصلی خود را به ارث برده باشد. جدا از این، از آنجایی که ممکن است زنجیره‌های جانبی از شبکه‌ها یا اعتباردهنده‌های دیگری جهت تامین امنیت خود استفاده کنند، راه حل مقیاس پذیری لایه ۲ با به ارث بردن امنیت خود، مستقیماً از سوی زنجیره اصلی، به نوعی متمایز بحساب می آید.

بیشتر بخوانید: لایه ۲ اتریوم، این شبکه را نجات نخواهد داد!

از طرفی راه‌ حل‌ مقیاس پذیری لایه 2، شامل 2 راه حل اصلی است که عبارتند از رول آپ های دانش صفر (zero-knowledge rollups) و رول آپ های خوش‌بینانه (optimistic rollups). در حقیقت موتورهای مقیاس‌پذیری لایه 2 و راه‌ حل‌ هایی مثل استارک ور (Starkware)، خوش بینی یا آپتیمیزم (Optimism) و آربیتروم (Arbitrum) نوعی مقیاس‌پذیری را برای بلاک چین‌ها فراهم می‌کنند تا تعداد زیادی از صرافی‌ها و پلتفرم‌های ارز دیجیتال بتوانند از شبکه‌هایی مانند اتریوم استفاده کنند.

رول آپ های دانش صفر (Zero-Knowledge Rollups)

رول آپ های دانش صفر (ZK-Rollups) مجموعه‌ای از داده‌هایی هستند که توسط یک قرارداد هوشمند در زنجیره اصلی به وثیقه گذاشته می‌شوند؛ در حالی که برای پردازش و محاسبه به خارج از زنجیره منتقل می‌شوند. همچنین این رول آپ ها در عرض حدودا یک دقیقه قادر به تولید یک بلاک با توانایی پردازش 2000 TPS هستند. از این رو، دانش صفر به این معنی است که تمامی تأییدکنندگان بدون اینکه این حقیقت را برای یکدیگر فاش کنند میدانند که همگی اطلاعات یکسانی دارند.

اساساً این راه حل مقیاس پذیری لایه 2، به علت ذخیره سازی خارج از زنجیره (Off-chain) داده ها، بهتر از لایه 1 عمل می کند. در حقیقت در این راه حل مقیاس پذیری لایه 2، داده های مهم مربوط به قراردادهای هوشمند، کمتر از بلاک چین های لایه 1 درخواست می شوند که این موضوع باعث صرفه جویی میزان زیادی از قدرت پردازش شبکه شده و نتیجتاً اینکه کمتر از ظرفیت بلاک چین جهت اعتبار سنجی تراکنش ها استفاده می شود. از این رو، کارمزد گس (Gas Fee) کاهش پیدا کرده و معاملات سریعتر و ارزان تری را شاهد هستیم.

رول آپ های خوش بینانه (Optimistic Rollups)

رول آپ های خوش‌بینانه بر روی لایه اصلی یا بلاک چین اصلی اتریوم اجرا می‌شوند تا تعداد زیادی از قراردادهای هوشمند این بلاک چین، بدون بارگذاری بیش از حد شبکه اجرا شوند؛ این در حالی است که این رول آپ ها همچنان از همان سطوح امنیتی زنجیره اصلی اتریوم بهره می برند. از طرفی این تجمیع کننده‌های داده (Data Aggregators) هستند که جهت افزایش سرعت تراکنش ها ریشه‌های مرکل (Merkle Roots) را محاسبه می‌کنند؛ اما با این وجود، توان عملیاتی کمتری نسبت به نمونه هایی مثل پلاسما (Plasma) و رول آپ های دانش صفر را ارائه می دهند.

جدا از این، تفاوت اصلی این رول آپ ها در قیاس با رول آپ های دانش صفر این است که تراکنش های لایه 2 نیازمند زمان بیشتری هستند. در واقع رول آپ های خوش‌بینانه قبل از به‌روزرسانی وضعیت و جهت بررسی ریشه‌های مرکل، بایستی به اعتبارسنج ‌های خارجی تکیه کنند. با این حال، مزیت رول آپ های خوش‌بینانه در این است که می‌توانند دقیقاً مشابه بلاک چین اصلی، از قراردادهای هوشمند پشتیبانی کنند.

پلاسما (Plasma)

راه حل مقیاس پذیری لایه 2 پلاسما اتریوم (Ethereum Plasma)، از بلاک زنجیره های کودک یا ثانویه (Childchains) استفاده می کنند که در فرایند تأیید و اعتبار سنجی، به زنجیره اصلی کمک می کنند. از طرفی زنجیره های پلاسما، مشابه قراردادهای هوشمند یا زنجیره های جانبی شبکه پولکادات هستند؛ با این حال، آنها از برخی از جهات دارای ساختاری متفاوت هستند تا بدین شکل بخشی از بار پردازش تراکنش ها را از زنجیره اصلی گرفته و منجر به افزایش مقیاس پذیری شبکه شوند.

برترین راه حل‌های مقیاس پذیری لایه 2 اتریوم

استارک ور (Starkware)؛ برترین راه حل مقیاس پذیری لایه 2 اتریوم

استارک ور یکی از ارائه دهنده های راه حل مقیاس پذیری لایه 2 اتریوم است که از 3 محصول استارک نت (StarkNet)، استارک اکس (StarkEx) و قاهره (Cairo) برخوردار است. StarkNet یک راه حل غیرمتمرکز لایه دوم ZK-rollup بدون مجوز جهت رفع مشکل مقیاس پذیری بلاک چین اتریوم است. از این رو، بوسیله این راه حل غیر متمرکز، توسعه دهندگان می توانند قراردادهای هوشمند خود را بدون مجوز در شبکه آزمایشی StarkNet مستقر کنند. از طرفی، مزیت اصلی استارک نت این است این توانایی را در اختیار اپلیکیشن های غیر متمرکز قرار می دهد تا به مقیاس پذیری نامحدود دسترسی پیدا کنند؛ در حالی که کماکان بتوانند از ترکیب پذیری و امنیت بلاک چین اصلی اتریوم نیز بهره مند شوند.

جدا از استارک نت، Cairo نیز زبان تورینگ کامل (Turing-complete) استارک ور است که نقش پشتیبانی استارک نت و استارک اکس را ایفا می کند. در حقیقت قاهره این امکان را فراهم می سازد تا اپلیکیشن های غیر متمرکز بوسیله استارک ها (STARK) به مقیاس پذیری دست پیدا کنند.

بیشتر بخوانید: رول آپ ها؛ برترین راه‌حل لایه ۲ جهت رفع مشکل مقیاس‌پذیری اتریوم

خوش بینی یا آپتیمیزم (Optimism)

آپتیمیزم اتریوم یک زنجیره رول آپ خوش‌بینانه است که با ماشین مجازی اتریوم یا EVM (Ethereum Virtual Machine) سازگاری دارد. از طرفی مزیت اصلی استفاده از رول آپ خوش بینانه این است که سریع، ساده و فوق العاده ایمن است و کاربران می توانند دارایی های دیجیتال خود را بوسیله دروازه خوش بینانه اتریوم (Optimistic Ethereum Gateway) به داخل و خارج از این شبکه بلاک چین منتقل کنند.

از طرفی پروژه هایی که به دنبال استقرار اپلیکیشن های خود در بلاک چین اتریوم هستند، می توانند فرمی را جهت قرار گرفتن در لیست سفید آپتیمیزم ارسال کنند و پروژه هایی که معیارهای مد نظر شبکه جهت راه اندازی را داشته باشند، ظرف مدت 2 هفته تایید خواهند شد. بعنوان مثال، صرافی یونی سواپ در جولای 2021 (تیر ماه 1400) اعلام کرد که نسخه 3 قراردادهای هوشمند یونی سواپ (Uniswap V3) یا نسخه آلفا آن را در شبکه اصلی Optimistic Ethereum راه اندازی کرده است.

بیشتر بخوانید: قراردادهای هوشمند Uniswap v3 بر بستر پالیگان اجرا خواهد شد

آربیتروم (Arbitrum)

آربیتروم نیز یکی از انواع راه حل مقیاس پذیری لایه 2 است که جهت افزایش سرعت و همچنین مقیاس پذیری قراردادهای هوشمند اتریوم طراحی گردیده است. این راه حل در عین این قابلیت ها، می تواند برخی دیگر از ویژگی های مربوط به حریم خصوصی را نیز به این شبکه بلاک چین اضافه کند. در حقیقت این پلتفرم لایه 2 به توسعه دهندگان این اجازه را می دهد تا بدون اینکه امنیت لایه 1 به خطر بیفتد، قراردادها و تراکنش های اصلاح نشده EVM را بر روی لایه 2 اجرا کنند.

علاوه بر این، آربیتروم خود را یکی از راه ‌حل های مقیاس‌پذیری ایده‌آل برای اپلیکیشن های حوزه دیفای می داند که قابلیت استفاده از رول آپ آربیتروم را نیز جهت مقیاس‌ پذیری تمامی قراردادهای هوشمند در اختیار بلاک چین اتریوم قرار می‌دهد. همچنین بد نیست بدانید که Offchain Labs که شرکت سازنده آربیتروم است، در 31 آگوست 2021 (9 شهریور ماه 1400)، Arbitrum One که نسخه بتای شبکه اصلی اتریوم خود است را منتشر کرد. این شرکت همچنین اعلام داشت که تامین مالی سری دوم (Series B funding) این پروژه 120 دلار و ارزش شرکت نیز 1.2 میلیارد دلار برآورد شده است.

تامین مالی سری دوم، تامین مالی یک کسب و کار از طریق سرمایه گذاری (از جمله سرمایه گذاران خصوصی و سرمایه گذاران خطرپذیر و …) است و عموماً وقتی برگزار می شود که شرکت یا پروژه مد نظر به نقطه عطف خاصی در توسعه تجارت خود دست پیدا کرده و مرحله راه اندازی اولیه را پشت سر گذاشته باشد.

پالیگان (Polygon)

پالیگان که پیش از این با نام متیک (Matic) شناخته می شد، یک پلتفرم در حال ظهور و یکی از انواع راه حل‌های مقیاس پذیری لایه 2، جهت توسعه شبکه های بلاک چینی مبتنی بر اتریوم و اتصال آنها به یکدیگر است. پالیگان اساساً کلیه ابزارها و مؤلفه های مهم مورد نیاز توسعه دهندگان برای ایجاد نمونه هایی بهینه از شبکه بلاک چین اتریوم را در خود دارد. در حقیقت پالیگان می تواند مجموعه کاملی از ویژگی های یک بلاک چین مستقل همچون حاکمیت (Governance) و مقیاس پذیری (Scalability) را ارائه دهند. علاوه بر این، بوسیله این پلتفرم توسعه دهندگان از انعطاف پذیری بیشتری جهت توسعه اپلیکیشن ها و بلاک چین های خود برخوردار خواهند بود. ضمناً پالیگان شدیداً امنیت شبکه اتریوم را نیز ارتقاء خواهد داد.

همچنین بخوانید: توکن حاکمیتی (Governance Token) چیست؟

با این تفاسیر، با توجه به طولانی شدن فرایند انتقال از اتریوم به اتریوم 2.0، پالیگان کم کم در حال بدل گشتن به یکی از محبوب ترین انواع راه حل مقیاس پذیری لایه 2 اتریوم است. از طرفی، بدون در نظر گرفتن روند رو به نزول فعلی در بازار، باز هم این شبکه به صورت تصاعدی در حال گسترش و رشد بوده و ارزش توکن بومی آن یعنی Matic، هم اکنون در محدوده 2 دلار (قیمت فعلی 2.11 دلار) در نوسان است. علاوه بر این، پالیگان توانسته تا با بسیاری از شرکای تجاری محبوب مثل شبکه آمبرلا (Umbrella Network)، Kambria Open Innovation، گرف لینک (Graphlink) و Mogul Productions نیز همکاری های برجسته ای داشته باشد.

زنجیره xDAI؛ جالب ترین راه حل مقیاس پذیری لایه 2 اتریوم

آخرین راه حل مقیاس پذیری لایه ۲ اتریوم نیز XDAI Chain است. اساساً زنجیره xDAI یک زنجیره جانبی (Sidechain) مبتنی بر بلاک چین اتریوم است که با تکیه بر توانایی کاربران در پردازش تراکنش‌ها، می تواند به تراکنش هایی سریع تر و ارزان تر دست پیدا کند. در حقیقت زنجیره xDAI از الگوریتم اجماع گواه اثبات سهام (PoS) جهت کمک به کاربران کمک می کند تا توکن بومی خود یعنی xDAI را به عنوان سهام در شبکه قرار دهند ( این توکن را در شبکه استیک کنند) تا بدین ترتیب به اعتبار سنج های (Validators) شبکه بدل گردند. دقت داشته باشید که توکن xDAI در حقیقت یک توکن پایدار یا استیبل کوین (Stable Coin) است.

جدا از این موارد، رشد مداوم اکوسیستم xDAI باعث شده تا با پروژه ها و پلتفرم های مختلف مشارکت داشته و بیش از پیش شاهد گسترش و تقویت این اکوسیستم باشیم. در حال حاضر، پلتفرم xDAI شرکای قابل توجه زیادی مثل Unifty، چین لینک (Chainlink)، Ramp Network، CardStack، HOPR، سوشی سواپ (SushiSwap)، انکر (Ankr) و… دارد.

سخن پایانی

در چند وقت اخیر، شاهد این بوده ایم که تعدادی از انواع راه حل مقیاس پذیری لایه 2 اتریوم توانسته اند تا در راستای حل مشکل مقیاس پذیری و کارمزدهای بالای تراکنش های شبکه اتریوم، به پیشرفت های زیادی دست پیدا کنند. در واقع، مقیاس پذیری یکی از نیازهایی است که با کسب آن می توانیم بیش از پیش به پذیرش گسترده شبکه بلاک چین اتریوم امیدوار باشیم. علاوه بر این، کارمزدهای کمتر تراکنش ها در شبکه اتریوم نیز می تواند کاربران بیشتری را به استفاده از این بلاک چین ترغیب کند. از این رو، انواع راه حل مقیاس پذیری لایه 2، با برخورداری از محاسبات خارج از زنجیره، راه حلی مطلوب را پیش پای مشکل افزایش بار در شبکه اتریوم می گذارند.
انواع مختلف راه‌ حل‌ های مقیاس پذیری لایه ۲ اتریومی که در این مطلب به آنها اشاره داشتیم، از پتانسیل بالایی جهت امیدوار کردن کاربران به چشم‌انداز پیش روی بلاک چین اتریوم برخوردار هستند. از سوی دیگر، توجه به این نکته نیز بسیار مهم است که بسیاری از انواع راه حل مقیاس پذیری لایه 2 اتریوم که به آنها اشاره داشتیم، هم اکنون در مراحل توسعه یا آزمایش هستند. بنابراین، ممکن است مدتی طول بکشد تا شامل اجرایی شدن کامل آنها باشیم.