لایه دوم اتریوم چیست ؟ معرفی روش‌های مقیاس‌پذیری در بلاک چین

تکنولوژی دفتر کل توزیع شده با ارائه بیت کوین  در سال 2009 معرفی شد و توانست سیستم پرداخت را دچار تحول شگرفی کند. اتریوم دومین پروژه شگفتی‌ساز در زمینه سیستم‌های غیرمتمرکز بود که توانست با استفاده از ایده قرارداد هوشمند خود کاربردهای بلاک چین را به سایر حوزه‌های فعالیت انسانی مثل بازی، اینترنت اشیا، متاورس، بازی‌های رایانه‌ای و زنجیره تامین گسترش دهد. اگرچه این ایده امکان ایجاد سیستم‌های غیرمتمرکز و امن را برای بسیاری از کاربردها گسترش داد اما وجود محدودیت در تعداد تراکنش‌های شبکه اتریوم باعث افزایش کارمزد و مدت زمان ثبت تراکنش‌ها در آن شد.

بسیاری از پروژه‌های نسل سوم کریپتوکارنسی توانستند با تغییر در الگوریتم اجماع خود و کم رنگ کردن امنیت و عدم تمرکز در شبکه‌های خود به مقیاس‌پذیری بالاتری دست پیدا کنند. در بلاک چین اتریوم پیش از تغییر الگوریتم اجماع که فرآیند بلند مدتی است، روش‌هایی برای افزایش مقیاس‌پذیری شبکه مطرح شد که می‌توانند بدون مشکل امنیتی و متمرکز شدن شبکه مشکل مقیاس‌پذیری را حل کنند. پروژه‌های لایه دوم اتریوم به این پروژه‌ها گفته می‌شود. در این مقاله مفهوم لایه دوم اتریوم چیست را به طور کامل با انواع راه‌حل‌های ارائه شده و ویژگی‌های آن‌ها بررسی می‌کنیم.

لایه دوم اتریوم چیست ؟

«راهکارهای لایه دوم اتریوم» (Ethereum Layer 2 solutions) به پروژه‌های ارز دیجیتال گفته می‌شود که برای افزایش مقیاس‌پذیری پروژه اتریوم و افزایش تعداد تراکنش‌های قابل ثبت در شبکه ایجاد می‌شوند. شبکه اتریوم اولین شبکه ارائه کننده قراردادهای هوشمند است و بسیاری از اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز بر روی این بلاک چین ساخته شده است. وجود تعداد زیادی پروژه غیرمتمرکز بر روی این شبکه، حجم تراکنش‌های انجام شده بر روی شبکه را بسیار بالا برده است در حالی که توانایی اتریوم در ثبت تراکنش‌ها به زور به 20 تراکنش در ثانیه می‌رسد.

حجم زیاد تراکنش‌های موجود در شبکه اتریوم باعث افزایش هزینه کارمزد شبکه شده است و در مواقعی کاربران مجبور به پرداخت ده ها دلار به عنوان هزینه کارمزد به شبکه شده‌اند. وجود این مشکلات در شبکه اتریوم باعث ظهور نسل جدیدی از بلاک چین‌ها با مقیاس‌پذیری بالا شده است. بلاک چین‌های جدید با استفاده از راهکارهایی مثل الگوریتم اجماع اثبات سهام و سایر روش‌های خلاقانه توانسته‌اند مقیاس‌پذیری خود را تا حدود زیادی بالا ببرند و خود را به عنوان رقیب اتریوم مطرح کنند.

اگرچه بسیاری از شبکه‌های بلاک چینی جدید برای رسیدن به مقیاس‌پذیری بالا امنیت و غیرمتمرکز بودن شبکه را کم رنگ کرده‌اند اما به دلیل اهمیت فراوان مقیاس‌پذیری در کاربردهای روزمره بسیاری از معروف ترین ارزهای دیجیتال ترجیح می‌دهند بر روی این پلتفرم‌ها فعالیت کنند. اتریوم برای این‌که بتواند با این پروژه‌های جدید رقابت کند از راه‌حل‌های لایه 1 و 2 استفاده می‌کند. اما تفاوت راهکارهای لایه اول و لایه دوم اتریوم چیست؟ در بخش بعدی به این سوال پاسخ می‌دهیم.

تفاوت لایه 1 و لایه 2 اتریوم چیست ؟

در بخش قبل فهمیدیم که لایه دوم اتریوم چیست و برای چه هدفی مطرح شده است. شبکه اتریوم برای اینکه بتواند مقیاس‌پذیری خود را افزایش دهد، دو نوع راه حل لایه اول و لایه دوم را طراحی و تدوین کرده است. راه حل لایه اول که به آن راه حل آنچین یا درون زنجیره‌ای نیز گفته می‌شود به دنبال حل مشکل مقیاس‌پذیری با انجام تغییرات در شبکه اصلی اتریوم است.

فرض کنید حداکثر اندازه بلاک در یک دفتر کل توزیع شده برابر 1 مگابایت است و مدت زمان لازم برای حل هر بلاک در شبکه 1 دقیقه است. در این شرایط در صورتی که حجم تراکنش‌های اضافه شده به شبکه به 1 مگابایت برسد، تراکنش جدیدی به آن اضافه نخواهد شد تا این که ماینرها بلاک را به بلاک چین اضافه کنند. می‌توان گفت با توجه به این شرایط مقیاس‌پذیری شبکه محدود است. انجام هر کدام از اقدامات زیر می‌تواند مقیاس‌پذیری شبکه را افزایش دهد.

• افزایش حداکثر اندازه هر بلاک
• کاهش زمان مورد نیاز برای اضافه کردن بلاک به بلاک چین
• کاهش حجم داده‌های ثبت شده در بلاک چین به منظور افزایش تعداد تراکنش‌ها
• استفاده از چند لایه موازی در کنار لایه اصلی که به یکدیگر متصل هستند برای افزایش تعداد تراکنش‌های قابل ثبت
• استفاده از راهکارهای اجماع سریع

روش‌های ذکر شده در بالا همگی به صورت درون زنجیره‌ای می‌توانند باعث افزایش مقیاس‌پذیری و کاهش هزینه کارمزدها شوند اما باید توجه داشت که برخی از آن‌ها مثل روش اول و دوم ممکن است تبعات امنیتی برای شبکه داشته باشند. اگر به بررسی سوال بیت کوین چگونه کار می کند بپردازید و آن را با پروژه‌هایی مثل لایت کوین و بیت کوین کش مقایسه کنید، متوجحه خواهید شد که تفاوت آن‌ها با بیت کوین بیشتر در این موارد است.

مشکل دیگری که وجود دارد این است که اجرای برخی از این راه‌حل‌ها مثل تغییر الگوریتم اجماع زمان‌بر است. شبکه اتریوم از میان راه‌حل های لایه اول تغییر الگوریتم اجماع از PoW به PoS را به همراه شاردینگ در دستور کار خود داده است اما به دلیل بلند مدتی بودن این فرآیند راهکارهای لایه دوم را نیر در دستور کار خود قرار داده است.

راهکارهای لایه دوم بر خلاف راهکارهای لایه اول برون زنجیره‌ای هستند و یک بلاک چین مجزا برای خود دارند. هدف از ارائه این راهکارها این است که حجم زیادی از داده‌های تراکنش‌ها خارج از رنجیره‌های اصلی پردازش و نگهداری شوند تا بدین طریق شبکه بتواند حجم بیشتری از تراکنش‌ها را تائید و ثبت کند. برای انجام این کار ورش‌های مختلفی ارائه شده است که هر کداتم ویژگی‌های خاص خود را دارند. در ادامه بررسی می‌کنیم که انواع راهکارهای لایه دوم اتریوم چیست و جه ویژگی‌هایی دارند.

انواع راهکار های لایه دوم اتریوم چیست ؟

از بخش قبل فهمیدیم که راهکار لایه دوم اتریوم چیست و چه تفاوتی با راهکارهای لایه اول یا درون زنجیره‌ای دارد. راه‌حل‌های لایه دوم اتریوم از نظر مدل تامین امنیت خود به دو دسته مجزا از هم تقسیم می‌شوند. دسته اول این راهکارها امنیت خود را به صورت مستقیم از اجماع لایه اصلی اتریوم تامین می‌کنند. «رول آپ‌ها» (Rollups) و «کانال‌های پرداخت» (State channels) از جمله این روش‌ها هستند. به دلیل امنیت بالای شبکه اصلی اتریوم این روش‌ها از امنیت بالایی برخوردار هستند.

دسته دوم پروژه‌های مقیاس‌پذیری برون زنجیره‌ای پروزه‌هایی هستند که بلاک چین‌های جدید با اشکال متنوع دارند و امنیت خود را به صورت مجزا از شبکه اصلی تامین می‌کنند. این پروژه‌ها با شکه اصلی ارتباط دارند و به همین دلیل به عنوان راهکار افزایش مقیاس‌پذیری شبکه اتریوم مطرح می‌شوند.

روش‌های «زنجیره جانبی» (sidechain)، «ولیدیوم» (Validium) و «پلاسما» (plasma) روش‌های مطرح در این بخش هستند. امنیت این روش‌ها کاملا وابسته به روش اجماع و کاربران زنجیره جدید است. در ادامه مقاله با بررسی جزئیات بیشتر به بررسی انواع راهکارهای لایه دوم اتریوم چیست می‌پردازیم.

رول آپ در پروژه‌های لایه دوم اتریوم چیست ؟

ایده اصلی رول آپ‌ها جمع‌آوری تراکنش‌ها در خارج از زنجیره اصلی و رول کردن ده‌ها تراکنش در یک تراکنش اصلی در شبکه اتریوم است. تراکنش‌های رول آپ‌ها در خارج از زنجیره عملیاتی می‌شوند اما داده آن‌ها به شبکه اصلی اتریوم ارسال می‌شود. این کار باعث می‌شود که روش رول آپ امنیت شبکه اصلی اتریوم را برای تراکنش‌ها داشته باشد. رول آپ‌ها را می‌توان بر اساس روش مورد استفاده برای ارسال اطلاعات به شبکه اصلی به دو دسته «رول آپ خوش بینانه» (Optimistic Rollups) و « رول آپ دانش صفر» (Zero-Knowledge Rollups) تقسیم کرد. در ادامه به بررسی جزئیات این دو روش خواهیم پرداخت.

رول آپ خوش بینانه در لایه دوم اتریوم چیست ؟

رول آپ خوش‌بینانه توسط مجموعه‌ای از قرادادهای هوشمند شبکه اتریوم مدیریت می‌شود. تراکنش‌های انجام شده کاربران در این پروژه‌ها خارج از زنجیره اصلی شبکه اتریوم عملیاتی می‌شوند. سپس اطلاعات این تراکنش‌ها به صورت تجمیع شده و در یک تراکنش به قرارداد رول آپ در شبکه اتریوم ارسال می‌شود. اطلاعات تراکنش‌های ارسال شده به قرارداد هوشمند رول آپ در شبکه اتریوم غیرقابل تغییر است و یک زنجیره جدید تشکیل می‌دهد که به آن زنجیره رول آپ خوش بینانه گفته می‌شود.

ارسال مجموعه‌ای از تراکنش‌های خارج از زنجیره به صورت یک تراکنش در شبکه اصلی، هزینه هر تراکنش را به شکل معناداری کاهش می‌دهد. علاوه بر این، روش‌های فشرده‌سازی استفاده شده باعث کاهش حجم داده ذخیره شده در شبکه اصلی می‌شود. خوش بینانه بودن رول آپ به این معنی است که فرض می‌شود تراکنش‌های خارج از زنجیره‌ اضافه شده به بلاک چین اصلی معتبر هستند و هیچ اثباتی برای داده‌های ارسال شده به شبکه اصلی در کنار داده‌های تراکنش ارائه نمی‌شود.

رول آپ‌های خوش بینانه برای این که بتوانند امنیت اطلاعات را تامین کنند و صحت تراکنش‌ها را بررسی کنند از روشی به نام «اثبات تقلب» (Fraud Proof) استفاده می‌کنند. پس از ارسال تراکنش‌های تجمیع شده به شبکه اصلی اتریوم، یک پنجره زمانی با عنوان «مدت زمان چالش» (challenge period) ایجاد می‌شود که در آن هر کسی می‌تواند نتیجه تراکنش رول آپ را با محاسبه اثبات تقلب به چالش بکشد. اگر چالش اثبات تقلب موفق شود، پروتکل رول آپ تمام تراکنش‌ها را از اول عملیاتی و وضعیت رول آپ را با اطلاعات جدید به روزرسانی می‌کند.

نتیجه دیگر اثبات تقلب این است که کاربری که (sequencer) مسئول اضافه کردن تراکنش اشتباه به بلاک است جریمه می‌شود. اگر چالش رد شود و تراکنش‌ها همگی درست باشند، پس از اتمام زمان چالش، تراکنش معتبر شناخته شده و به شبکه اتریوم ارسال می‌شود. در این حین کاربران می‌توانند بر روی یک بلاک تائید نشده رول آپ به ایجاد تراکنش ادامه دهند اما باید بدانند که در صورتی که تراکنش‌های آن‌ها بر اساس تراکنش‌های اشتباه قبلی باشد کلیه تراکنش‌ها به حالت قبلی برگشت داده خواهند شد.

رول آپ‌های خوش بینانه علاوه بر قراردادهای هوشمند در شبکه اتریوم، یک ماشین مجازی خارج از زنجیره اصلی دارند که انجام محاسبات و ذخیره‌سازی وضعیت حساب کاربران با استفاده از آن انجام می‌شود. ماشن مجازی آفلاین در واقع محل فعالیت اپلیکیشن‌های لایه دوم و محل نگهداری وضعیت حساب‌ها است که به عنوان لایه دوم برای زنجیره رول آپ واقع در شبکه اتریوم عمل می‌کند.

یکی از ویزگی‌های مثبت رول آپ‌های خوش بینانه این است که اجرای برنامه‌های نوشته شده برای «ماشین مجازی اتریوم» (Ethereum Virtual Machine | EVM) در آن‌ها ممکن است. ماشین مجازی آفلاین طراحی شده بسیار به ماشین مجازی اتریوم نزدیک است و اثبات تقلب محاسبه شده به صورت درون زنجیره‌ای به شبکه اتریوم اجازه می‌دهد تا اعتبار تغییر حالت‌های محاسبه شده در ماشین مجازی آفلاین را بررسی و درست کند. بنابراین، اتریوم صحت محاسبات خارج از زنجیره و در دسترس بودن داده‌های پشت محاسبات را برای رول آپ خوش بینانه تضمین می‌کند و به همین دلیل گفته می‌شود که امنیت این روش مشابه با امنیت شبکه اصلی است.

رول آپ دانش صفر در لایه دوم اتریوم چیست ؟

در بخش قبل فهمیدیم که رول آپ خوش بینانه در لایه دوم اتریوم چیست و چگونه باعث افزایش مقیاس‌پذیری اتریوم می‌شود. یک روش دیگر به نام دانش صفر برای رول آپ‌ها وجود دارد که در آن علاوه بر ارسال تجمیع شده تراکنش‌ها به شبکه اتریوم، اثبات رمزنگاری شده از تراکنش‌ها نیز به اتریوم ارسال می‌شود که نشان‌دهنده معتبر بودن تراکنش‌های ارسال شده است. داده‌های ارسال شده از تراکنش‌های آفلاین به شبکه به صورت فشرده هستند و تغییراتی که باید در وضعیت شبکه اتریوم ایجاد شود را مشخص می‌کنند.

وضعیت رول آپ دانش صفر در قرارداد هوشمند ذخیره شده در شبکه اتریوم نگهداری می‌شود. برای به روزرسانی این وضعیت، نودهای فعال در رول آپ باید اسناد معتبر بودن تراکنش‌ها را برای اعتبارسنجی ارائه کنند. اسناد معتبر بودن تراکنش‌ها در واقع یک تضمین رمزنگاری هستند که نشان می‌دهند تغییر حالت پیشنهاد شده توسط رول آپ واقعا نتیجه اجرای دسته تراکنش‌های موجود است. این به این معنی است که رول آپ‌های دانش صفر برای نهایی کردن تراکنش‌ها در اتریوم تنها نیاز به ارائه اسنتاد معتبر بودن تراکنش‌ها هستند و نیازی به ارسال داده تمام تراکنش‌ها به صورت آن چین نیست.

با توجه به ارائه اسناد اعتبارسنجی تراکنش‌ها در این روش نیازی به مدت زمان چالش نیست و کاربران می‌توانند به راحتی و بدون نیاز به صبر دارایی‌های خود را بین لایه اصلی ولایه رول آپ جابجا کنند. مهم‌ترین بخش رول آپ دانش صفر بخش ارائه «اسناد یا شواهد اعتبار» (Validity Proofs) است. برای درک این مساله یک مثال از نحوه ثبت تراکنش در رول آپ دانش صفر را بررسی می‌کنیم.

فرض کنید علی 10 توکن به دوستش رضا می‌فرستد. اپراتور رول آپ دانش صفر 10 توکن به حساب رضا اضافه و 10 توکن از حساب علی کم می‌کند و سپس هش اطلاعات به روزشده کاربران را تولید می‌کند و با استفاده از آن ریشه درخت مرکل رول آپ را بازسازی می‌کند و ریشه مرکل جدید را به قرارداد هوشمند آنچین در اتریوم ارسال می‌کند. قرارداد هوشمند رول آپ در اتریوم این اطلاعات را دریافت می‌کند اما تغییرات مدنظر را اعمال نمی‌کند. نود رول آپ باید اثبات کند که ریشه مرکل جدید ارائه شده از به روزرسانی درست در وضعیت رول آپ ایجاد شده است.

نودهای رول آپ دانش صفر این کار را با تولید اسناد اعتبار که یک تعهد رمزنگاری مختصر برای تایید صحت تراکنش‌های رول آپ است انجام می‌دهند. اسناد اعتبار به ما این امکان را می‌دهد که صحت یک جمله را بدون اینکه خود جمله را مشخص کنیم تایید کنیم. رول آپ دانش صفر نیز از این اسناد برای صحت تغییرات حالت خارج از زنجیره استفاده می‌کند بدون این که به اجرای دوباره تراکنش‌ها در شبکه اصلی نیاز داشته باشد. اسناد اعتبار به دو شکل «ZK-SNARKs» و «ZK-STARKs» ارائه می‌شوند.

راه حل مقیاس‌پذیری کانال پرداخت

در بخش قبل فهمیدیم که روش  رول آپ‌ها برای افزایش مقیاس‌پذیری در لایه دوم اتریوم چیست. کانال پرداخت یا کانال حالت یک راه مقیاس‌پذیری لایه دوم دیگر است که به طور مستقیم از امنیت اتریوم استفاده می‌کند. در شبکه اتریوم برای تایید تراکنش‌ها تمام نودها باید تراکنش را تایید و در دفتر کل خود ثبت کنند. علاوه بر این، برای حفظ غیرمتمرکز بودن شبکه نودها باید حجم تراکنش‌ها را در یک محدوده تعریف شده مدیریت کنند. کانال پرداخت با فراهم کردن امکان تعامل کاربران به صورت برون زنجیره‌ای این محدودیت‌ها را از بین می‌برد.

به طور ساده می‌توان گفت کانال‌ پرداخت پروتکل ساده همتا به همتا است که به دو کاربر درگیر در کانال اجازه انجام بی‌شمار تراکنش و ارسال نتیجه نهایی به بلاک چین اصلی را می‌دهد. بدین ترتیب تعداد زیادی تراکنش به صورت برون زنجیره‌ای و با هزینه ناچیز ثبت می‌شود و نتیجه آن‌ها تنها به صورت یک تراکنش آن چین در بلاک چین اصلی ثبت می‌شود. کانال پرداخت برای اثبات این که داده‌های نهایی نتیجه مجموعه معتبری از تراکنش‌های میانی است از رمرنگاری استفاده می‌کند. یک قرارداد هوشمند «چند امضایی» (Multisig) از صحت امضای تراکنش‌ها توسط ظرفیت درگیر تراکنش اطمینان حاصل می‌کند.

بنابراین با استفاده از کانال پرداخت حجم زیادی از تراکنش‌های کاربران خارج از زنجیره اصلی انجام می‌شود و همین مساله حجم تراکنش‌های شبکه اصلی و هزینه کارمزد تراکنش‌ها را کاهش می‌دهد. هر کانال به وسیله قرارداد هوشمند چند امضایی موجود در شبکه اتریوم مدیریت می‌شود. برای ایجاد کانال، کاربران قرارداد کانال را به همراه توکن‌های ارز دیجیتال خود به شبکه اتریوم به صورت آنچین ارسال می‌کنند. با ایجاد کانال تمام تراکنش‌های دو طرف بدون اینکه به شبکه اصلی ارسال شود توسط دو طرف امضا و ثبت می‌شود.

برای بستن کانال ایجاد شده کاربران باید آخرین وضعیت توافق شده بر روی آن را به صورت درون زنجیره‌ای به شبکه اتریوم ارسال کنند. پس از آن بر اساس آخرین وضعیت دارایی‌های موجود در کانال پرداخت توسط قرارداد هوشمند بین دو کاربر توزیع می‌شود. در سیستم‌های مبتنی بر کانال پرداخت یا کانال وضعیت تمام کاربران نیاز به ایجاد کانال بین یکدیگر ندارند و سیستم با پیدا کردن مسیری از افراد واسطه انجام تراکنش بین کاربران را ممکن می‌کند.

مشکل مهم کانال‌های پرداخت در خروج از کانال است. برای اینکه خروج از کانال نهایی شود باید کاربران درگیر در کانال هر دو اعلان خروج کنند. در صورتی که یکی از کاربران به هر دلیلی این کار را انجام ندهد، دارایی‌های طرف مقابل قفل می‌شود. برای رسیدگی به این مشکلات و مشکلات مشابه، روش‌های مختلفی در پروژه‌های ارز دیجیتال مثل «سلر» (CELR) ارائه شده است. در بخش ب عد به بررسی سوال ساید چین در لایه دوم اتریوم چیست می‌پردازیم.

راه حل ساید چین در لایه دوم اتریوم چیست ؟

در بخش‌های قبلی فهمیدیم که امن ترین راه حل‌های لایه دوم اتریوم چیست و چرا این راه‌حل‌ها امن هستند. سایدچین‌ها اولین دسته از راه حل‌های لایه دوم اتریوم هستند که امنیت آن‌ها به صورت مجزا از شبکه اتریوم تامین می‌شود. ساید چین که با نام زنجیره جانبی نیز شناخته می‌شود یک بلاک چین جدا است که به موازات اتریوم فعالیت می‌کند و با یک «پل» (Bridge) دو طرفه به شبکه اتریوم وصل است. وجود این پل باعث می‌شود که کاربران بتوانند بخش زیادی از تراکنش‌های خود را به جای شبکه اصلی در ساید چین اجرایی کنند و بدین ترتیب مقیاس‌پذیری شبکه را افزایش دهند.

ساید چین‌ها می‌توانند الگوریتم اجماع متفاوتی نسبت به شبکه اصلی اتریوم داشته باشند و متغیرهای تعریف شده برای شبکه نیز به کل متفاوت باشد. از آن‌جایی که سایدچین‌ها امنیت شبکه اتریوم را به ارث نمی‌برند، اطلاعات تراکنش‌های انجام شده در ساید چین نیز به شبکه اتریوم ارسال نمی‌شود و در بلاک چین خود سایدچین ذخیره و نگهداری می‌شود. امنیت سایدچین‌ها به اعتبارسنج‌ها و ماینرهای خود شبکه وابسته است. سایدچین‌ها برای افزایش مقیاس‌پذیری حدی از امنیت و غیرمتمرکز بودن را فدا می‌کنند.

سایدچین‌ها معمولا از الگوریتم اجماع سریع مثل «Proof of Authority» و «Delegated Proof of Stake» استفاده می‌کنند و نودهای مجزای خود را دارند. با این حال بسیاری از سایدچین‌ها با ماشین مجازی اتریوم سازگار هستند و به راحتی می‌توان با استفاده از آن‌ها برنامه‌های غیرمتمرکز ساخته شده بر روی اتریوم را اجرا کرد. برای اینکه یک بلاک چین به عنوان ساید چین اتریوم شناخته شود باید امکان انتقال ارزهای دیجیتال بین این دو بلاک چین فراهم شود. پل‌های بلاک چینی برای ایجاد این تعامل‌پذیری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پل‌ها از قراردادهای هوشمند ایجاد شده در شبکه اصلی اتریوم و ساید چین برای کنترل انتقال دارایی‌های بین این دو شبکه استفاده می‌کنند. با وجود این که پل‌ها در انتقال ارزهای دیچیتال بین دو بلاک چین به کاربران کمک می‌کنند اما این انتقال به صورت فیزیکی انجام نمی‌شود. در واقع پل‌های بلاک چینی از روش «ضرب و سوزاندن توکن» (Mint and Burn) برای انتقال ارزش بین دو بلاک چین استفاده می‌کنند. «پلیگون» (Polygon) اصلی‌ترین ساید چین اتریوم است که بسیاری از برنامه‌های ساخته شده بر روی اتریوم در آن اجرا می‌شوند.

راهکار پلاسما در لایه دوم اتریوم چیست ؟

از بخش قبل فهمیدیم که روش مقیاس‌پذیری ساید چین در لایه دوم اتریوم چیست و امنیت ساید چین‌ها به چه شکل تامین می‌شود. یک پاسخ دیگر به سوال راهکارهای لایه دوم اتریوم چیست پلاسما است. زنجیرهای پلاسما در امتداد بلاک چین‌های اصلی ساخته می‌شوند و به آن‌ها زنجیره‌های فرزند گفته می‌شود. هر زنجیره فرزند از زنجیرهای والد جدا می‌شود و با استفاده از قرارداد هوشمند ایجاد شده در زنجیره والد مدیریت می‌شود. قرارداد پلاسما به عنوان یک پل عمل می‌کند که امکان انتقال دارایی‌ها بین شبکه اصلی اتریوم و زنجیرهای پلاسما را فراهم می‌کند.

با این تعریف احتمالا به این تیجه رسیده‌اید که پلاسما همان ساید چین است و تفاوتی بین آن‌ها وجود ندارد. ویژگی مهمی که پللاسما را از ساید چین جدا می‌کند این است که پلاسما تا اندازه‌ای از امنیت شبکه اتریوم برای افزایش امنیت خود استفاده می‌کند. کاربران برای اتصال به شبکه پلاسما توکن‌های ارز دیجیتال خود را در قرارداد پلاسما در شبکه اتریوم قفل می‌کنند. اپراتورهای پلاسما با مشاهده این وضعیت مقدار مشابه توکن‌ها را در شبکه پلاسما ایجاد می‌کنند. حال کاربر می‌تواند با دارایی خود تراکنش‌ها را به صورت برون زنجیره‌ای در پلاسما ثبت کند.

پلاسما  تراکنش‌ها را خارج از زنجیره انجام می‌دهد اما خود در لایه اصلی انریوم مستقر است تا بدین ترتیب از تضمین‌های امنیتی اتریوم بهره ببرد. نهایی کردن تراکنش‌ها در خارج از زنجیره نیازمند اطلاع از وضعیت زنجیره پلاسما است. به همین دلیل اپراتورهای تولید بلاک در زنجیره پلاسما به صورت دوره‌ای تعهدات و تغییرات وضعیت را در شبکه اتریوم منتشر می‌کنند. تعهد‌های ارائه شده به صورت تکنیک‌های رمزنگاری هستند که درستی ارزش یا جمله را بدون منتشر کردن اطلاعات اصلی تایید می‌کند. در پلاسما این تعهدات به شکل ریشه‌های مرکل است.

ریشه‌های مرکل برای ارائه اطلاعات در مورد وضعیت تراکنش‌‌های خارج از زنجیره ه شبکه اتریوم بسیار مهم هستند. می‌توانید ریشه‌های مرکل را به عنوان نقاط ذخیره‌سازی اطلاعات تراکنش‌های انجام شده در نظر گرفت. ریشه مرکل در واقع اثبات می‌کند که وضعیت زنجیره پلاسما در نقطه X در زمان به چه شکل است. کاربران برای خروج از پلاسما از قراردادهای هوشمند استفاده می‌کنند. در صورتی که مشکل در تراکنش‌های آفچین وجود داشته باشد پلاسما از مکانیزم «اثبات تقلب» (fraud proofs) برای بررسی استفاده می‌کنند.

پلاسما و ساید چین هر دو می‌توانند از الگوریتم‌های اجماع متفاوتی نسبت به شبکه اصلی اتریوم استفاده کنند. تفاوت این است که زنجیره پلاسما برای هر بلاک خود باید ریشه مرکل آن را به شبکه اصلی اتریوم ارسال کند اما در ساید چین چنین فرآیندی انجام نمی‌شود. ریشه‌های بلاک اطلاعات کوتاهی هستند که برای تایید اطلاعات تراکنش‌های انجام شده بر روی زنجیره پلاسما استفاده می‌شوند.

راه حل ولیدیوم در لایه دوم اتریوم چیست ؟

ولیدیوم یکی دیگر از روش‌های مقیاس‌پذیری در لایه دوم اتریوم است که یکپارچگی تراکنش‌ها را همانند رول آپ دانش صفر با استفاده از «اسناد اعتبار» (Validity Proof) تامین می‌کند اما داده‌های تراکنش را در شبکه اصلی اتریوم ذخیره نمی‌کند. ذخیره‌سازی داده‌ها به صورت خارج از زنجیره اگرچه مشکلات امنیتی دارد اما مقیاس‌پذیری را به شکل گسترده‌ای افزایش می‌دهد. امنیت زنجیره ولیدیوم با ارسال اسناد دانش صفر به شبکه اتریوم تامین می‌شود و با داشتن این اطلاعات تغییر وضعیت در ولیدیدوم به شکل امن صورت می‌گیرد.

دارایی‌های کاربران ولیدیوم به وسیله یک قرارداد هوشمند در شبکه اتریوم کنترل می‌شود. خارج کردن سرمایه از ولیدیوم همانند رول آپ دانش صفر به سرعت انجام می‌شود. زمانی که اسناد اعتبار برای درخواست برداشت در شبکه اصلی اتریوم تایید شد، کاربر می‌تواند با ارائه «اسناد مرکل» (Merkel Proof) برداشت خود را نهایی کند. سند مرکل وجود تراکنش برداشت کاربر را در بک مجموع تراکنش تایید شده را تایید می‌کند که همین مساله به قرارداد آنچین اجازه پردازش درخواست برداشت و انتقال ارزها به کیف پول ارز دیجیتال کاربر را می‌دهد.

ولیدیوم همانند رول آپ دانش صفر بیشتر برای کاربردهای ساده مثل پرداخت یا تبدیل توکن‌های ارز دیجیتال به یکدیگر مناسب است. استفاده از این روش برای فعالیت‌های عمومی شبکه اتریوم که به وسیله ماشین مجازی اتریوم انجام می‌شوند بسیار سخت است. البته برخی از پروژه‌های ولیدیوم با کامپایل کدهای زبان‌های برنامه نویسی EVM و تبدل آن‌ها به بایت‌کد حل این مساله را راحت‌تر کرده‌اند اما همچنان بسیاری زا کدهای موجود این قابلیت را ندارند و ولیدیوم ابزار مناسبی برای تعامل با ماشین مجازی اتریوم نیست.

برخی از پروژه‌های ارز دیجیتال مثل «Volition» امکان استفاده همزمان از روش‌های رول آپ دانش صفر و ولیدیوم را برای کاربران فراهم می‌کنند. ولیدیوم در مقایسه با رول آپ دانش صفر سریع‌تر است و کاربران با استفاده از آن می‌توانند تراکنش‌های بیشتری با هزینه کمتری را در بلاک چین ثبت کنند. در مقابل، امنیت رول آپ دانش صفر به نسبت ولیدیوم بسیار بالا است  و کاربران محاقفظه کار می‌توانند از این روش برای افزایش امنیت ارزهای دیجیتال خود استفاده کنند.

راه حل‌های ترکیبی لایه دوم اتریوم چیست ؟

در بخش‌های قبلی فهمیدیم که اصلی‌ترین راهکارهای لایه دوم اتریوم چیست و مزایا و معایب هر کدام از آن‌ها به چه صورت است. برخی از پروژه‌های ارز دیجیتال از ترکیبی از راه‌حل‌های ارئه شده در لایه دوم اتریوم برای افزایش مقیاس‌پذیری استفاده می‌کنند. روش‌های معرفی شده برای افزایش مقیاس‌پذیری اتریوم هر کدام مزایا و معایبی دارند. استفاده همزمان از این راه‌حل‌ها می‌تواند به ایجاد پروژه‌های قوی‌تر کمک می‌کند.

مساله دیگری که در ارتباط با استفاده از این راه‌حل ها وجود دارد این است که ممکن است برای یک کاربرد خاص یکی از این روش‌ها مناسب‌تر از روش‌های دیگر باشد. به همین دلیل استفاده از یکی روش دیگر تنها برای جبران برخی از نقاط ضعف مد نظر روش اصلی استفاده شود. پروژه ارز دیجیتال سلر از جمله پروژه‌های قوی است که از ترکیبی از روش‌های کانال پرداخت، ساید چین و رول آپ دانش صفر برای ایجاد کانال‌های پرداخت و پل‌های بلاک چینی استفاده می‌کند.

بهترین پروژه های لایه دوم اتریوم چیست ؟

در بخش قبل به طور کامل به بررسی راه‌حل‌های لایه دوم اتریوم چیست پرداختیم. روش‌های لایه دوم برای افزایش مقیاس‌پذیری شبکه اتریوم ارائه شدند و در طی مدت زمان کم توانستند جایگاه مناسبی در میان پروژه‌های ارز یدیجیتال پیدا کنند. در حالی که برخی از پروژه‌های لایه دوم اهداف عمومی همانند خود شبکه اتریوم دارند برخی دیگر هدف خود را محدود به یک حوزه خاص کرده‌اند. در این بخش می‌خواهیم به سوال بهترین پروژه‌های لایه دوم اتریوم چیست بپردازیم و چندین پروژه معروف در این حوزه را بررسی کنیم.

پلیگون معروف‌ترین پروژه لایه دوم اتریوم

پلیگون معروف‌ترین پروژه لایه دوم اتریوم است که توانسته است با استفاده از راهکارهای مختلف مقیاس‌پذیری تعداد تراکنش‌های شبکه اتریوم را که در حدود 13 تا 17 تراکنش است به 7 هزار تراکنش افزایش دهد که قابل مقایسه با سیستم پرداخت ویزا است. پلیگون به عنوان یک بلاک چین سریع در کنار اتریوم فعالیت می‌کند و از چندین ساید چین ایجاد شده است. سایدچین‌های پلیگون همگی از الگوریتم اجماع اثبات سهام برای اجماع استفاده می‌کنند اما هر کدام روش مقیاس‌پذیری مخصوص خود را دارند.

در حال حاضر پلیگون از رول آپ‌های خوش بینانه و دانش صفر به همراه پلاسما برای افزایش مقیاس‌پذیری استفاده می‌کند. این شبکه با معرفی zkEVM توانست راه‌حل‌های مبتنی بر رول آپ دانش صفر را برای راه‌اندازی قراردادهای هوشمند اتریوم و استفاده مستقیم از آن‌ها ایجاد کند. این راه‌حل یکی از اصلی‌ترین معایب این نوع رول آپ‌ها در برابر رول آپ خوش بینانه را پوشش داد که باتوجه به ویژگی‌های آن می‌تواند اصلی‌ترین راه حل مقیاس‌پذیری اتریوم باشد.

آربیتروم راه حل مقیاس‌پذیری متنی بر رول آپ خوش بینانه

یکی دیگر از پروژه‌های لایه دوم عمومی اتریوم مربوط به آربیتروم است که از روش رول آپ خوش بینانه برای افزایش مقیاس‌پذیری استفاده می‌کند. آربیتروم با ماشین مجازی اتریوم سازگار است و به همین دلیل پروژه‌های ساخته شده بر روی اتریوم به راحتی قابل انتقال به آربیتروم هستند. مشکل اصلی این پروژه در مدت زمان لازم برای خارج کردن دارایی‌ها از شبکه آربیتروم است که برای اثبات عدم تقلب در تراکنش‌ها وجود دارد. این مشکل با ارائه پل‌های بین لایه دوم و لایه اول قابل حل است.

آربیتروم در حال حاضر کوین مخصوص به خود را ندارد و برای پرداخت تراکنش‌ها از اتریوم استفاده می‌کند. در مقایسه با پلیگون هزینه کارمزدها در این پروژه بالا است اما امنیت آربیتروم به دلیل اتصال مستقیم به شبکه اتریوم بهتر است. با ارائه zkEVM در پلیگون کار پروژه‌های لایه دوم رول آپ خوش بینانه برای رقابت بسیار سخت‌تر از گذشته شده است زیرا این نوآوری مزیت رول آپ خوش بینانه در انتقال راحت پروژه‌های اتریوم را کم رنگ می‌کند. پروژه آربیتروم ممکن است در آینده توکن مخصوص خود را ارائه کند به همین دلیل احتمال ایردراپ آن برای کاربران فعال در شبکه وجود دارد.

آپتیمیزم و رول آپ خوش بینانه

آپتیمیزم یکی از پروژه‌های بزرگ لایه دوم اتریوم است که همانند «آربیتروم» (Arbitrum) از رول آپ خوش بینانه به عنوان تکنولوژی زیرساخت خود استفاده می‌کند. ماشین مجازی این پروژه با ماشین مجازی اتریوم سازگار است و توسعه‌دهندگان به راحتی می‌توانند از ابزارهای توسعه اتریوم برای ایجاد پروژه در آپتیمزم استفاده کنند و برنامه‌های قبلی خود را به این بلاک چین انتقال دهند. با وجود تمام ویژگی‌های مشترک آربیتروم و آپتیمیزم دارای تفاوت‌هایی باهم هستند.

روش مورد استفاده برای اثبات درستی تراکنش‌ها در این دو روش باهم متفاوت است و آربیتروم از روش پیشرفته‌تری برای این کار استفاده می‌کند. علاوه بر این ماشین مجازی استفاده شده در آربیتروم به گونه‌ای است که علاوه بر زبان سالیدیتی مخصوص ماشین مجازی اتریوم امکان کار با زبان‌های برنامه نویسی دیگر نیز برای آن وجود دارد. وجود توکن‌های حاکمیتی در آپتیمیزم، توسعه پروژه را غیرمتمرکز کرده است اما همچنان ارائه بلاک‌ها به صورت نسبتا متمرکزی در هر دو پروژه دنبال می‌شود.

آزتک راه حل حریم خصوصی لایه دوم اتریوم چیست ؟

آزتک تنها راه حل لایه دوم اتریوم است که علاوه بر استفاده از رول آپ دانش صفر برای افزایش مقیاس‌پذیری توانسته است با استفاده از همین تکنولوژی حریم خصوصی را نیز به لایه دوم اضافه کند. این راهکار به کاربران اجازه می‌دهد به کلیه برنامه‌های غیرمتمرکز مستقر در اتریوم با سرعت بالا، هزینه کمتر و با حفظ حریم خصوصی دسترسی داشته باشند.

در حال حاضر اصلی‌ترین پروژه ساخته شده بر پایه این تکنولوژی پلتفرم انتقال پول «Zk.Money» است که با استفاده از آن می‌توان تراکنش‌های خصوصی ارسال کرد. در حال حاضر این پلتفرم از اتریوم دای و بیت کوین پشتیبانی می‌کند و قابلیت استیک آن‌ها نیز وجود دارد. مرحله بعدی پیشرفت این پروژه افزایش تعداد توکن‌ها و اضافه کردن قابلیت ترید به پلتفرم است.

راهکار لایه دوم بیت کوین چیست ؟

در بخش قبلی با معروف‌ترین پروژه‌های لایه دوم اتریوم آشنا شدیم. اگرچه کلید واژه لایه دوم بیشتر برای شبکه اتریوم مطرح شده است اما راه حل مقیاس ‌پذیری برای اولین بار در شبکه بیت کوین اعمال و اجرایی شده است. معروف‌ترین و کاربردی ترین راه حل لایه دوم بیت کوین «لایتنینگ» (Lightning) نام دارد که از روش کانال پرداخت برای افزایش مقیاس‌پذیری استفاد ه می‌کند.

در لایتنینگ کاربران کانال‌های پرداخت همتا به همتا را بین یکدیگر در شبکه بیت کوین ایجاد می‌کنند و مقداری بیت کوین به این حساب شارژ می‌کنند. پس از آن هر تعداد تراکنش بین طرفین می‌تواند بدون این که در شبکه اصلی بیت کوین ثبت شود، صورت بگیرد. در نهایت زمانی که کاربران می‌خواهند به شبکه اصلی برگردند می‌توانند نتیجه نهایی تمام تراکنش‌های خارج از زنجیره را به عنوان یک تراکنش به شبکه بیت کوین اضافه کنند. بنابراین در این حالت کاربران تنها دو تراکنش در شبکه ثبت می‌کنند و هزینه مربوط به آن‌ها را می‌پردازند در حالی که در این میان هزاران تراکنش دیگر انجام شده است.

ارتباط بین اتریوم 2 و لایه دوم اتریوم چیست ؟

پاسخ کوتاه به این سوال این است که هیچ ارتباطی بین اتریوم 2 و لایه دوم اتریوم وجود ندارد. اتریوم 2 نسخه به‌روز شده شبکه بلاک چینی اتریوم است که در آن راه حل‌های لایه اول مقیاس‌پذیری مثل تغییر الگوریتم اجماع از اثبات کار به اثبات سهام و «شاردینگ» (Sharding) بر روی شبکه اصلی اعمال می‌شود. اتریوم 2 نسخه با سرعت بالا برای شبکه اتریوم خواهد بود که الگوریتم اجماع اثبات سهام دارد.

راه حل‌های لایه دوم اتریوم همگی می‌توانند بر روی اتریوم 2 نیز اعمال شوند. طبق اطلاعات ارائه شده از طرف توسعه‌دهندگان، پروژه اتریوم با ایجاد اتریوم 2 و استفاده از راه حل‌های لایه دوم در آن‌ها اتریوم قادر به ثبت بیش از 100 هزار تراکنش در ثانیه خواهد بود. پیش‌بینی‌های حاکی از آن است که راه حل‌های مبتنی بر رول آپ به خصوص رول آپ دانش صفر شانس بیشتری برای همه‌گیری خواهند داشت.

جمع‌بندی

مقیاس‌پذیری یکی از مشکلات اساسی بلاک چین‌های مادر است که حل این مشگل با حفظ امنیت و عدم تمرکز شبکه برای آینده بلاک چین بسیار حیاتی است. در این مقاله علاوه بر پاسخ به سوال راه حل لایه دوم اتریوم چیست به بررسی سوالاتی مانند انواع راهکارهای لایه دوم اتریوم چیست و ارتباط بین اتریوم 2 و لایه دوم اتریوم چیست پرداختیم. معرفی برخی از پروژه‌های معروف لایه دوم اتریوم بخش مهم دیگر این مقاله بود. در آینده و به خصوص با ارائه اتریوم 2 بحث راهکارهای لایه دوم بیش از گذشته اهمیت پیدا خواهند کرد.