همه چیز در مورد لایه های1، 2 و 3 بلاکچین
اگر تا الان در بازار ارزهای دیجیتال فعالیت کرده باشید حتما راجع به پروتکل های لایه اول، دوم و حتی لایه سوم بلاکچین شنیده اید.
اگر کنجکاو هستید بدانید این پروتکل ها و لایه های بلاکچین چه هستند و چرا به وجود آمده اند تا آخر این مقاله همراه ما باشید.
فاوری بلاکچین که پایه و اساس بیت کوین است با هدف حذف واسطه هایی مانند بانک ها به وجود آمده است. اما برای رسیدن به این هدف باید سه ویژگی کلیدی را داشته باشد.
این ویژگی ها که اصطلاحا به آن ها سه گانه بلاکچین می گویند عبارتند از: سرعت انجام تراکنش ها یا همان مقیاس پذیری،امنیت بالا و تمرکز زدایی.
بانک ها و شرکت های پرداخت الکترونیکی می توانند چندین هزار تراکنش در ثانیه را تایید کنند.
برای مثال شرکت پرداخت ویزا کارت می تواند بیش از 20000 تراکنش در ثانیه را پردازش کند در حالیکه بیت کوین می تواند حداکثر هفت تراکنش در ثانیه را پردازش کند.
درنتیجه بلاکچین ها برای رسیدن به اهداف خود باید مقیاس پذیری بالایی داشته باشند.
در اینجا بود که برای بالا بردن مقیاس پذیری آن ها لایه های بعدی بلاکچین به وجود آمدند.
سه گانه بلاکچین چیست؟
سه گانه بلاکچین از سه ضلع امنیت، مقیاس پذیری و تمرکز زدایی تشکیل شده است.
جالب است بدانید بلاکچین ها فقط می توانند دو مورد از این سه مورد را داشته باشند.
دانشمدان کامپیوتر در دهه 1980 این موضوع را تحت عنوان نظریه CAP به اثبات رساندند.
این نظریه بیان می کند که ذخیره سازی غیر متمرکز داده که امروزه به صورت بلاکچین درآمده است تنها می تواند دو مورد از سه گانه مقیاس پذیری را داشته باشند.
در نتیجه بلاکچین ها باید یک از سه مورد امنیت، تمرکز زدایی یا مقیاس پذیری را قربانی کنند.
به عنوان مثال شبکه بیت کوین از امنیت بالایی برخوردار است و گره یا نود های آن که تراکنش ها را پردازش و تایید می کنند در سراسر جهان پراکنده شده اند در نتیجه کاملا غیر متمرکز هستند. اما برای اینکه امنیت شبکه برقرار شود چندین گره باید یک تراکنش را تایید کنند که همین مورد باعث کاهش سرعت پردازش تراکنش ها در بلاکچین بیت کوین شده است.
یا بلاکچین سولانا می تواند 29000 تراکنش را در ثانیه را تایید کند؛ اما از امنیت نسبتا پایینی برخوردار است.
جالب است بدانید در چند ماه گذشته شبکه سولانا سه بار قطع شده است که این قطعی ها باعث کاهش امنیت این بلاکچین می شود.
البته توسعه دهندگان این ارز دیجیتال گفته اند که این مشکل دیگر بر طرف شده است.
قبل از اینکه برویم سراغ لایه های بلاکچین باید با تعریف و ارتباط بین سه ویژگی بلاکچین ها آشنا شوید.
1-مقیاس پذیری بلاکچین ها:
مقیاس پذیری در بلاکچین به معنی پردازش و تایید تراکنش ها در مدت زمان یک ثانیه است.
عکس سرعت پردازش بلاکچین ها
2-امنیت:
امنیت، به توانایی ایمن سازی داده ها در بلاکچین در مقابل حملات هکرها اشاره دارد.
3- تمرکز زدایی:
تمرکز زدایی به معنای این است که افراد و نهاد های کمتری به فرایند پردازش تراکنش ها دسترسی داشته باشند.
به عنوان مثال شبکه بیت کوین غیر متمرکز است زیرا ماینرهای آن در سراسر جهان پخش شده اند.
ارتباط بین مقیاس پذیری،امنیت و تمرکز زدایی
برای تایید شدن یک تراکنش باید تعدادی از ماینر های شبکه آن را پردازش کنند و در مورد اعتبار و صحت انجام آن تراکنش به توافق برسند.
هر چه بلاکچین تعداد ماینر بیشتری برای تایید تراکنش ها داشته باشد مدت زمانی که طول می کشد تا یک تراکنش تایید می شود بیشتر زمان می برد و سرعت انجام تراکنش ها یا همان مقیاس پذیری کاهش می یابد.
در نتیجه اگر پارامتر امنیت را در بلاکچین ها یکسان در نظر بگیریم، تمرکز زدایی و مقیاس پذیری با هم نسبت معکوس دارند.
یعنی هر چه یک بلاکچین غیر متمرکز تر شود سرعت انجام تراکنش ها کاهش می یابد.
حال با فرض اینکه تمرکز زدایی در دو بلاکچین یکسان باشد. هرچه امنیت در یک بلاکچین که با عنوان نرخ هش آن را میشناسیم افزایش یابد. مدت زمانی که طول می کشد تا یک تراکنش پردازش شود افزایش می یابد.
در نتیجه مقیاس پذیری با امنیت شبکه رابطه مستقیم دارند.
یعنی هر چه امنیت بلاکچینی بیشتر شود به دنبال آن مقیاس پذیری آن نیز افزایش می یابد.
تا اینجا فهمیدیم که چرا یک بلاکچین نمی تواند هر سه ویژگی امنیت، مقیاس پذیری و تمرکز زدایی را با هم داشته باشد.
برای رفع این مشکل بود که لایه های بعدی بلاکچین به وجود آمدند
حالا که با ویژگی های بلاکچین آشنا شدید بهتر است با لایه های مختلف آن نیز آشنا شوید.
لایه صفر در بلاکچین
اولین لایه بلاکچین لایه صفر است.
این لایه از اجزایی تشکیل شده است که باعث راه اندازی و شروع به کار یک بلاکچین می شود.
و به نوعی پایه و اساس بلاکچین را تشکیل می دهند.
اجزای لایه صفر بلاکچین شامل:اینترنت،اتصالات و سخت افزارهایی مانند ماینر ها است که باعث می شوند یک بلاکچین بتواند کار کند.
لایه اول بلاکچین چیست؟
لایه اول بلاکچین که نام دیگر آن بلاکچین بیس یا پایه است برای اولین بار در سال 2009 توسط ساتوشی ناکاموتو مورد استفاده قرار گرفت.
در یک تعریف ساده به بلاکچین هایی که تمامی تراکنش ها را خودشان پردازش، تایید و ذخیره کنند بلاکچین های لایه 1 می گویند.
تمامی این شبکه ها توکن بومی مخصوص به خودشان را دارند و همچنین مقیاس پذیری هر کدام از آن ها با هم تفاوت دارد.
بیتکوین،اتریوم1، لایت کوین، سولانا و بیشتر شبکه هایی که قدمت بالایی دارند همگی در لایه اول بلاکچین طبقه بندی می شوند.
مشکلات لایه 1 بلاکچین
همان طور که در بالا اشاره کردیم لایه های اول نمی توانند هر سه ویژگی بلاکچین را همزمان داشته باشند و همین مورد به بزرگترین مشکل این شبکه ها تبدیل شده است.
اتریوم بهترین مثال برای این مورد است:
تمام تمرکز بلاکچین اتریوم بر روی امنیت بالا و غیر متمرکز بودن است. در نتیجه تعداد تراکنش های انجام شده در یک ثانیه محدود شده است.
از طرفی دیگر بلاکچین اتریوم به دلیل رشد برنامه های مالی غیر متمرکز(dAPPS) بر بستر آن در چند سال اخیر رشد زیادی کرده است و شبکه آن نسبتا شلوغ شده است.
با افزایش کاربران و تراکنش ها مدت زمان بیشتری طول می کشید تا یک تراکنش تایید شود در نتیجه سرعت تایید تراکنش ها و همچنین کارمزد های این شبکه افزایش یافت به طوری که برخی از افراد نمی توانستند با این پلتفرم کار کنند.
همان طور که گفتیم اتریوم نتوانست مقیاس پذیری خود را حفظ کند و برای حفظ امنیت و غیر متمرکز بودن خود ویژگی مقیاس پذیری خودش را قربانی کرد.
شبکه بیتکوین هم مانند اتریوم است و تمرکز خودش را بر روی غیر متمرکز بودن و امنیت بالا گذاشته است و شلوغ شدن شبکه و افزایش تراکنش ها باعث شد تا سرعت انجام تراکنش ها در بیت کوین کاهش یابد.
همین موضوع باعث ایجاد مشکلات زیادی در این بلاکچین های لایه 1 شد اما راه حل چیست؟
راه حل مشکلات لایه 1 بلاکچین
مقیاس پذیری پایین در بلاکچین های لایه 1 با سه راهکار اثبات سهام، شاردینگ و لایه 2 بلاکچین بر طرف شده است.
1-اثبات سهام:
در این راهکار به جای استفاده از ماینرها برای پردازش تراکنش ها که به آن اثبات کار(POW) می گویند کاربران مقداری از رمز ارز های خود را به عنوان وثیقه در شبکه قرار می دهند و تراکنش ها، از این طریق پردازش و تایید می شود.
جالب است بدانید بلاکچین اتریوم قرار است تا پایان سال 2022 به طور کامل از اثبات کار(POW) به اثبات سهام(POS) منتقل شود.
2-شاردینگ
شاردینگ(Sharding) یک راه حل دیگر برای حل مشکل مقیاس پذیری لایه 1 است.
شاردینگ به زبان ساده تراکنش های بلاکچین را به قسمت های کوچکتر و آسان تر برای پردازش و مدیریت تقسیم می کند. در نتیجه حجم کار بین ماینر های شبکه توزیع می شود.
با این روش دیگر نیازی نیست یک ماینر مدت زمان زیادی را صرف کند تا تمام محاسبات یک تراکنش را به تنهایی محاسبه و تایید کند.
به طور کلی شاردینگ موجب بالارفتن سرعت انجام محاسبات و همین طور امنیت بیشتر در بلاکچین می شود.
شاردینگ (Sharding) و راهکار های مقیاس پذیری
لایه 2 بلاکچین چیست؟
به شبکه ها یا بلاکچین هایی که در بالای لایه پایه ساخته می شوند لایه دوم بلاکچین می گوییم.
به عبارت دیگر به راهکاریی که موجب مقیاس پذیری بیشتر لایه پایه می شود لایه 2 می گویند.
لایه دوم ها همان طور که گفتیم با هدف افزایش سرعت تراکنش ها و مقیاس پذیری بیشتر لایه 1 به وجود آمدند.
از آنجایی که راه حل های لایه 2 تراکنش ها را در خارج از بلاکچین اصلی پردازش و تایید می کنند به آن ها راهکارهای بیرون زنجیره‌ای (off-chain)هم می گویند.
پروتکل های لایه دو برای افزایش مقیاس پذیری، برخی از تراکنش ها و معاملات را از زنجیره اصلی حذف می کنند و خودشان آن ها را بصورت مستقل پردازش و تایید می کنند. در آخر هم مجددا تراکنش ها را به لایه 1 منتقل می کنند تا در آن جا ذخیره شود.
با این کار لایه 1 فقط اطمینان حاصل می کند که تراکنش های خارج از زنجیره به درستی انجام شوند و از مقررات پیروی کنند. در کنار آن امنیت شبکه را نیز برقرار می کند.
برای مثال: در یک شرکت به جای اینکه مدیر تمامی کار ها را انجام دهد آن ها را بین کارکنان شرکت تقسیم می کند و خودش بر روند انجام کارها نظارت می کند. در نتیجه حجم کاری مدیر کاهش می یابد و کار ها سریع تر انجام می شود.
در حال حاضر بسیاری از بلاکچین ها در حال پیاده سازی لایه دوم خودشان هستند.
دو نمونه از مهم ترین لایه دوم ها شبکه لایتینگ بیت کوین (Bitcoin Lightning Network) و پلاسما اتریوم (Ethereum Plasma) است.
1_ شبکه لایتینگ بیت کوین
شبکه لایتینگ بیت کوین همانند اکثر لایه دوم ها بر اساس روش state channels کار می کند.
در این روش تراکنش ها خارج از بلاکچین اصلی یا اصطلاحا در کانال دیگری پردازش و تایید می شود سپس به بلاکچین لایه 1 انتقال پیدا می کند و در آن جا ذخیره می شود.
با استفاده از این روش بلاکچین بیت کوین از امنیت و غیر متمرکز بودن لایه 1 بهره مند می شود و در کنار آن سرعت انجام تراکنش ها نیز افزایش می یابد.
2-شبکه پلاسما اتریوم
اتریوم با استفاده از روش زنجیره کناری (Sidechain) کار می کند.
ساید چین ها (Sidechain) بلاکچین های فرعی هستند که در کنار زنجیره اصلی اجرا می شوند و بیشتر برای تراکنش های انبوه مورد استفاده قرار می گیرند.
به دلیل رشد بالای برنامه های غیر متمرکز در بلاکچین اتریوم و محبوبیت روز افزون این شبکه، لایه دوم های بسیاری برای اتریوم بوجود آمدند که معروف ترین آن ها شبکه پالیگان یا همان متیک (matic) است.
لایه 3 بلاکچین چیست؟
تا به اینجا آموختیم که مهم ترین مشکل لایه اول بلاکچین مقیاس پذیری پایین آن ها بود.
اما با روی کار آمدن لایه بعدی بلاکچین این مشکل تا حدودی بر طرف شد.
با این حال لایه های دوم بلاکچین، هنوز هم مشکلاتی داشتند.
مهم ترین معضل پروژه های این لایه عدم ارتباط بین یکدیگر بود.
به طور دقیق تر یعنی بلاکچین های لایه 2 نمی توانستند با یکدیگر ارتباط داشته باشند و به تبادل اطلاعات و تراکنش ها با هم بپردازند.
به طور مثال در پروژه های دیفای که در حوزه وام دهی فعالیت می کنند در عوض وثیقه ای که قرار می دهید به شما وام می دهند.
حالا فرض کنید قصد دارید بیت کوین را به عنوان وثیقه، در پروژه ای که بر بستر بلاکچین اتریوم فعالیت می کند قرار دهید و وام بگیرید.
اگر لایه 3 بلاکچین وجود نداشت شما قادر به انتقال بیت کوین به شبکه اتریوم نبودید.
عدم ارتباط بین بلاکچین ها به همین موضوع اشاره دارد یعنی شما نمی توانید بیت کوین را به شبکه اتریوم ارسال کنید.
برای رفع همین مشکل بود که پروژه های لایه سومی پولکادات (Polkadot)، وان چین(Wanchain) و آیون (Aion) برای ارتباط بین بلاکچین ها به وجود آمدند.
البته تعدادی از پروژه ها مانند سلر نتورک (celer network) قبل از به وجود آمدن لایه 3 بلاکچین این کار را انجام می دادند اما مشکلی اصلی این پروژه ها متمرکز بودنشان بود.
لایه سوم فقط برای ارتباط بین بلاکچین ها به وجود نیامده است. یکی دیگر از کاربرد های آن ارتباط دادن دنیای واقعی با بلاکچین ها است.
ارز دیجیتال چین لینک برای رفع همین مورد به وجود آمد.
چین لینک داده های اطلاعاتی شرکت ها و موسسات سنتی را با استفاده ساز و کاری به اسم اوراکل ها جمع آوری می کند و آن ها را در بلاکچین ثبت می کند.
با این کار ارتباط بین شرکت ها و دنیای سنتی با بلاکچین برقرار می شود.
شرکت های بزرگ گوگل، اوراکل و SWIFT با چین لینک همکاری می کنند و با استفاده از این شبکه توانسته اند بلاکچین را در سیستم سنتی خود ادغام کنند.
البته ارتباط بین بلاکچین ها با یکدیگر و دنیای واقعی تنها کارایی لایه سوم بلاکچین نیست.
تولید و راه اندازی برنامه های غیر متمرکز (DAPPS) بر بستر بلاکچین و حفظ حریم خصوصی از دیگر کاربرد های لایه سوم بلاکچین است.
