لایه ۱ و لایه ۲ را بهتر بشناسید
فعالیت در دنیای هیجانانگیز بلاکچین و رمزارزها، ما را با اصطلاحات و عبارتهای جدیدی مواجه میکند که چهبسا آنچنان که باید با مفهوم آنها آشنا نیستیم؛ بلاکچین (Blockchain) را میتوان به یک اکوسیستم پیچیده تشبیه کرد که از فناوریهای مختلفی مانند «دفترکل توزیعشده» (DLT)، رمزنگاری و شبکه تشکیل شده است. در بستر این اکوسیستم قدرتمند ابزارهای نوآورانهای نظیر رمزداراییها ساخته میشوند که برای درک بهتر نحوه عملکرد آنها باید انواع مفاهیم و اصطلاحات وابسته به این اکوسیستم را بشناسیم؛ بلاکچینهای «لایه یک» (L1) و «لایه دو» (L2) جزو مفاهیم پایه در دنیای بلاکچین محسوب میشوند که در این گزارش قصد داریم به بررسی جامعی از آنها بپردازیم.
عناوین این مقاله:
بلاکچین
بهسادگی، بلاکچینها را میتوان در قالب زنجیرههایی از بلوکهای حاوی اطلاعات دیجیتالی در نظر گرفت که بهعنوان فناوری زیربنایی برای ارزهای دیجیتال و بسیاری از اپلیکیشنها عمل میکنند. این ساختار امکان ذخیرهسازی دادهها را بهصورت کاملن ایمن، شفاف و غیرمتمرکز فراهم میسازد. اگر اینترنت را مانند یک بزرگراه در نظر بگیریم، بلاکچینها همان خودروهای ضدگلوله فوق ایمن هستند که دادههای مهم را در این بزرگراه جابهجا میکنند.
بلاکچینها برای اینکه بتوانند وظیفه اساسی خود را به بهترین نحو دنبال کنند، باید مجهز به سه پارامتر باشند: امنیت، سرعت (مقیاسپذیری) و تمرکززدایی. به عبارت دیگر، یک بلاکچین زمانی ایدهآل محسوب میشود که بتواند از این سه مشخصه که به سهگانههای بلاکچین مشهور هستند، با بالاترین سطح ممکن پشتیبانی کند.
پشتیبانی همزمان از این سه پارامتر، چالشبرانگیز است؛ اینطور تصور کنید که وقتی دو مورد از آنها تقویت میشود، بهصورت خودکار سومی ضعیف خواهد شد. با وجود این، راهحلهای گوناگونی وجود دارد که توسعهدهندهگان برای داشتن همزمان سهگانههای بلاکچین و ایجاد یک شبکه بلاکچینی ایدهآل استفاده میکنند.
بهعنوان مثال، لایهسازی بلاکچینها و ترکیب شبکههای بلاکچینی مختلف لایه یک و لایه دو، یکی از این راهحلها است؛ در این روش، سیستمهای مبتنیبر فناوری بلاکچین از چند شبکه و لایه بلاکچینی تشکیل میشوند که هدف ترکیب آنها تضمین امنیت سیستم کلی خواهد بود. همچنین علت ایجاد این لایههای مختلف، دستیابی به مقیاسپذیری بالا است. در ادامه به معرفی بلاکچینهای لایه یک و لایه دو که فعلن بیشترین موارد استفاده را دارند، خواهیم پرداخت.
شبکه لایه یک: زیربنای بلاکچین
لایه یک که به آن «لایه پایه» هم میگویند، بهعنوان بنیان اصلی و زیرساخت اولیه یک شبکه بلاکچین، شامل مجموعهای از نودها یا سرورهایی است که اطلاعات بلاکچین را ذخیره میکنند. هر شرکتکننده یا نود در این لایه پایه به بررسی و تایید دادهها میپردازد. این فرآیند همانند یک روند دموکراتیک است که در آن هر صدایی (در اینجا، هر نود) برای تصمیمگیری اهمیت دارد.
درست مانند مجلس قانونگذاری که پس از جمعآوری آرا تصمیم گرفته و همه ملزم به عمل طبق قوانین نهایی هستند؛ تمامی قوانین اساسی شبکه، مراحل اجرای مکانیسمهای اجماع، الگوریتمهای رمزنگاری و توکنهای بومی در این لایه تعریف میشوند. وظیفه اصلی لایه یک رسیدن به اجماع، تایید و تسویه تراکنشها است.
مکانیسم اجماع در بلاکچین
هر شبکه بلاکچین لایه یک، دارای یک ارز دیجیتال اختصاصی است که به آن توکن بومی گفته میشود. این توکن مانند ارز محلی آن شبکه عمل میکند و جهت پرداخت هزینه خدمات شبکه مانند ارسال دارایی، ساخت توکن جدید یا اجرای قراردادهای هوشمند استفاده میشود. هر کدام از این شبکهها، روش خاص خود را برای تایید و ثبت تراکنشها و بهطور کلی برای تعیین قوانین شبکه دارند که به آن «مکانیسم اجماع» (Consensus Mechanism) میگویند. در جدول زیر چند نمونه از شبکههای لایه یک و مکانیسمهای اجماع آنها آورده شده است.
| شبکه بلاکچین L1 | مکانیسم اجماع | ارز دیجیتال |
|---|---|---|
| بیتکوین | اثبات کار (PoW) | BTC |
| اتریوم | اثبات سهام (PoS) | ETH |
| آلگورند | اثبات سهام (PoS) | ALG |
| کاردانو | اثبات سهام (PoS) | ADA |
| هدر | اثبات سهام (PoS) | HBAR |
مکانیسمهای اجماع مختلف، سطوح متفاوتی از سرعت، امنیت و میزان غیرمتمرکز بودن را ارایه میدهند. به این معنی که هر کدام از این شبکهها بیشتر روی یکی از این ویژگیهای سهگانه بلاکچین تمرکز داشته و ممکن است در ویژگیهای دیگر کمی ضعیفتر باشند. برای مثال، بعضی شبکهها امنیت و عدم تمرکز را بسیار مهم میدانند، اما ممکن است تراکنش در آنها کندتر انجام شوند.
اثبات کار (Proof of Work):
در این مکانیسم، ماینرها با حل مسایل پیچیده ریاضی، بلوکهای جدید را به بلاکچین اضافه و در ازای آن پاداش دریافت میکنند. این روش به انرژی محاسباتی زیادی نیاز دارد. همچنین از سهگانههای بلاکچین دو پارامتر امنیت و تمرکززدایی را بهخوبی حفظ میکند، اما در مقیاسپذیری ضعیفتر است.
اثبات سهام (Proof of Stake):
در این مکانیسم، اعتبارسنجها با قفل کردن مقداری از ارز دیجیتال محلی شبکه، حق تایید بلوکهای جدید را کسب میکنند. هرچه سهام بیشتری داشته باشند، شانس بیشتری برای تایید بلوک و دریافت پاداش دارند. این روش به انرژی محاسباتی کمتری نیاز دارد. همچنین نسبتبه اثبات کار، مقیاسپذیرتر است، اما مقیاسپذیری آن در اغلب مواقع ایدهال نیست و به ارتقا نیاز دارد.
بلاکچین یک فناوری بسیار پیچیده و جدید است که میتواند پیامدهایی را برای نحوه انجام تراکنشها در سراسر سیستم مالی داشته باشد.
«جانت یلن» (Janet Yellen) وزیر خزانهداری ایالات متحده آمریکا
بهطور کلی، ویژگیهای شبکههای بلاکچینی لایه یک را میتوان در این سه مورد معرفی کرد:
امنیت زیاد:
بهدلیل ماهیت غیرمتمرکز و استفاده از مکانیسمهای اجماع قوی، امنیت بسیار بالایی دارند.
شفافیت کامل:
تمام تراکنشها بهصورت عمومی در بلاکچین ثبت شده و قابلمشاهده هستند.
مقیاسپذیری محدود:
یکی از چالشهای اصلی لایه اول، مقیاسپذیری است. با افزایش تعداد تراکنشها، سرعت شبکه کاهش یافته و در برخی موارد به افزایش کارمزدها منجر خواهد شد
راهحلهای بسیاری برای ارتقای سرعت بلاکچینهای لایه یک وجود دارد که پرداختن به آنها خارج از موضوع این مقاله است. با وجود این، میتوانید سه روش جامع زیر را در نظر بگیرید:
- افزایش اندازه بلوکها: در این حالت میتوانیم تعداد تراکنشهای بیشتری در هر بلوک جا بدهیم. اما ممکن است امنیت کمتر شود.
- تقسیم بلاکچین به بخشهای کوچکتر: بلاکچین را به چند قسمت تقسیم کنیم که هر قسمت کار خودش را انجام دهد. در این حالت سرعت و درعینحال پیچیدگی بیشتر میشود.
- تغییر روش تایید تراکنشها: برخی روشها مانند اثبات سهام، سریعتر از اثبات کار هستند؛ با وجود این، کوچکردن از یک مکانیسم اجماع به دیگری چهبسا چالشهای خاص خود را دارد.
با وجود این سه روش چالشبرانگیز و همانطور که پیشتر اشاره شد، استفاده از شبکههای بلاکچین لایه دو میتواند یکی از بهترین گزینهها برای افزایش مقیاسپذیری بلاکچینهای لایه یک باشد.
بلاکچین لایه دو: لایه نوآوری
در فضای مبتنیبر بلاکچین، لایه دوها درست در نقش دستیاری ایجاد شدهاند که با ساماندهی کارهای ساده به حفظ تمرکز رییس خود بر کارهای مهم کمک میکند. سپس از این طریق، شبکههای لایه دو راهحلی برای برخی محدودیتهای شبکههای لایه یک هستند که نقش همان رییس در مثال ذکرشده را دارند.
به بیان تخصصیتر، یک شبکه لایه دو بهجای پردازش هر تراکنش روی شبکه پایه، بیشتر تراکنشها را خارج از شبکه اصلی پردازش و آنها را بهصورت یک تراکنش واحد روی شبکه اصلی ثبت میکند. بهاینترتیب با کاهش بار روی شبکه لایه یک، توان عملیاتی بلاکچین مربوطه را تقویت میکند؛ نقش کارمندی را تصور کنید که بخواهد خلاصهای از تراکنشهای یک روز را در گزارشی بنویسد یا فروشندهای که در آخر روز همه فروشها را جمعبندی میکند.
شبکههای بلاکچینی لایه دو، در مقایسه با بلاکچینهای لایه یک ویژگیهای زیر را شامل میشوند:
مقیاسپذیری بالا:
با انتقال بخشی از محاسبات به خارج از بلاکچین اصلی، لایههای دوم بهطور قابلتوجهی مقیاسپذیری را افزایش میدهند.
سرعت بالاتر:
تراکنشها در لایه دوم بسیار سریعتر از لایه اول پردازش میشوند.
کارمزد کمتر:
با کاهش بار روی شبکه، کارمزد تراکنشها نیز کاهش مییابد.
همانطور که بلاکچینهای لایه یک روشهای مختلفی برای اجماع دارند، هر شبکه لایه دوم نیز مکانیسمها و روشهای مختلفی برای انتقال تراکنشها به لایه پایه خود دارد. برخی از مهمترین روشهای بلاکچینهای لایه دو عبارت است از:
۱. کانالهای پرداخت (Payment Channels):
در این روش، دو شرکتکننده با استفاده از تکنولوژی خاص، یک کانال پرداخت خصوصی بین خود ایجاد میکنند. سپس تراکنشهای بین آنها، در این کانال بهصورت آفلاین و خارج از بلاکچین اصلی انجام شده و تنها نتیجه نهایی به بلاکچین پایه ارسال میشود. بهعنوان مثال، شبکه لایه دو «لایتنینگ نتورک» (Lightning Network) در بلاکچین اصلی بیتکوین، از این روش استفاده میکند.
مزایا: سرعت بالا، هزینه کم
معایب: نیاز به نگهداری دایمی کانال و ظرفیت محدود کانال
۲. رولآپها (Rollups):
در این روش، تعدادی تراکنش بهصورت گروهی (batch) و فشرده پردازش میشوند. همچنین تنها یک اثبات مبتنیبر ریاضی از صحت این تراکنشها به زنجیره اصلی ارسال میشود. در این حالت سرعت و هزینه به ترتیب بیشتر و کمتر میشود. بهعنوان مثال، دو پروژه «پالیگان» (Polygon) و «استارکنت» (StarkNet) بهعنوان بلاکچینهای لایه دو شبکه اصلی اتریوم هستند که از فناوری رولآپ استفاده میکنند.
مزایا: مقیاسپذیری بالا، امنیت قوی
معایب: تکنولوژی پیچیده، کاهش تمرکززدایی
روش افزایش کارایی بلاکچین با استفاده از رولآپها خود دو نوع مختلف دارد:
رولآپهای خوشبینانه (Optimistic Rollups):
در این روش، فرض بر این است که همه تراکنشها معتبر هستند و در صورت وجود هرگونه تقلب، چالشهایی ایجاد میشود.
رولآپهای دانش صفر (Zero-Knowledge Rollups):
این روش صحت و اعتبار تراکنشها را بدون افشای اطلاعات اضافی اثبات میکند؛ سپس از این طریق امنیت را تقویت میبخشد.
بلاکچین یک سیستم شفاف و غیرقابل دستکاری است که اعتماد را از افراد و سازمانها میگیرد و به قوانین ریاضی میسپارد.
«آدام دراپر» (Adam Draper) بنیانگذار بوستویسی (Boost VC)
۳. زنجیرههای جانبی (Sidechains):
روش مبتنیبر زنجیرههای جانبی، شامل یک بلاکچین مستقل کوچکتر میشود که به شبکه اصلی متصل است. تراکنشها در این زنجیره پردازش خواهند شد. سپس به بلاکچین اصلی منتقل میشوند.
مزایا: سرعت و انعطافپذیری بالا، امکان سفارشیسازی
معایب: نیاز به مکانیسمهای امنیتی قوی برای اتصال به شبکه اصلی
۴. حالتهای پلاسما (Plasma):
در این روش، یک زنجیره جانبی ایجاد میشود که از قراردادهای هوشمند برای مدیریت تراکنشها استفاده میکند.
مزایا: مقیاسپذیری بالا، امنیت
معایب: پیچیدگی فنی بالا
عوامل موثر در انتخاب یک روش لایه دو مناسب
انتخاب بهترین مکانیسم لایه دو در یک بلاکچین پایه به عوامل مختلفی بستگی دارد:
نوع بلاکچین: هر بلاکچینی ویژگیها و محدودیتهای خاص خود را دارد.
نوع کاربرد: برخی از کاربردها به سرعت بالا، برخی به امنیت بالا و برخی به قابلیت برنامهنویسی بیشتر نیاز دارند.
سطح امنیت موردنیاز: هر مکانیسم لایه دو سطح امنیت متفاوتی را ارایه میدهد.
پیچیدگی فنی: برخی از مکانیسمها پیچیدگی فنی بالاتری داشته و به تیم توسعه قویتری نیاز دارند.
بهعنوان مثال، در اکوسیستم اتریوم «هزینههای گس» (Gas fee) (کارمزد تراکنش – این هزینه بهعنوان پاداش به اعتبارسنجها برای تایید تراکنشها در بلاکچین پرداخت میشود) میتواند بسیار متغیر و زمان انجام تراکنش کند باشد؛ از این رو، برنامهنویسان بیشتر تمایل دارند که به کاربران خود امکان تعامل با یک شبکه لایه دوم نظیر پالیگان بدهند و از این طریق، روند کاهش هزینهها و تاخیر انجام تراکنشها را مدیریت کنند.
تفاوتهای بین لایه یک و لایه دو
درحالیکه هدف هر دو لایه بهبود کارایی بلاکچین است، هر کدام رویکرد متفاوتی دارند. لایه یک از طریق دستیابی به اجماع و اعتبارسنجی تراکنشها عمل میکند؛ بهطوریکه هر نود (گره) دادهها را تایید کرده و بر امنیت و غیرمتمرکز بودن تاکید دارد. موردی که چهبسا به کاهش سرعت و مقیاسپذیری منجر خواهد شد. در مقابل، شبکههای لایه دو امکان افزایش سرعت و کاهش هزینه تراکنشها را فراهم میکند، اما اغلب برای تامین امنیت خود، به لایه یک وابسته هستند.
بلاکچین میتواند اینترنت را از کنترل چند شرکت بزرگ خارج کند و به مردم قدرت بیشتری بدهد.
«اولاف کارلسون–وی» (Olaf Carlson-Wee)
مدیرعامل صندوق پالیچین کپیتال (Polychain Capital)
سخن پایانی
ترکیب لایه یک و دو در کاربردهای مدرن
امروزه پلتفرمهای مختلف بهطور هوشمندانهای از هر دو لایه برای تضمین امنیت بالای تراکنشها و بدون هرگونه کاهش کارایی استفاده میکنند. از پرداختهای همتا به همتای آنی گرفته تا زنجیرههای تامین، این همافزایی در حال شکل دادن به عصر جدیدی از کاربردهای بلاکچین است. هر دوی بلاکچینهای لایه یک و دو نقش مهمی در دنیای ارزهای دیجیتال ایفا میکنند. لایه یک بهعنوان بنیان اصلی و لایه دوم برای بهبود مقیاسپذیری و کارایی مورد استفاده قرار میگیرند. انتخاب بین این دو لایه به نیازهای خاص هر پروژه بستگی دارد. زیرا هر کدام از این روشها مزایا و معایب خود را دارند.
بعضی پروژهها از ترکیب لایه یک و دو استفاده میکنند که بهترین نتیجه را بگیرند. با اینکه شبکههای لایه ۱ و ۲ ممکن است در ظاهر با هم متفاوت باشند، اما بخشی از یک سیر تکاملی مشترک هستند. در واقع لایه یک و دو مانند دو دست هستند که با هم کار میکنند. لایه یک فراهمکننده پایهای محکم و لایه دو برای افزایش سرعت و راحتی ایجاد شده است؛ به این ترتیب، در کنار هم نویدبخش آیندهای هستند که در آن بلاکچینها نهتنها کاربردی بلکه کارآمد، مقیاسپذیر و در مقیاس جهانی جهانی دسترسپذیر خواهند بود.
منابع
https://zerocap.com/insights/snippets/what-are-layer-1-and-layer-2-blockchains/
https://hedera.com/learning/distributed-ledger-technologies/layer-1-vs-layer-2
https://www.investopedia.com/what-are-layer-1-and-layer-2-blockchain-scaling-solutions
