لایههای ۰، ۱، ۲ و ۳ بلاکچین : آشنایی با ساختار و عملکرد لایههای مختلف بلاکچین: چگونه فناوری لایهها مشکلات مقیاسپذیری، امنیت و کارایی را در بلاکچین حل میکند؟
اگر به دنیای ارزهای دیجیتال علاقه دارید، احتمالاً اصطلاحاتی مانند لایه ۱، لایه ۲، زنجیرههای جانبی و لایه ۳ را شنیدهاید. شاید چندین مقاله نیز در این زمینه مطالعه کرده باشید. با این حال، بسیاری از افراد همچنان در درک دقیق این اصطلاحات با مشکل مواجهاند.
برای درک بهتر این لایهها، ابتدا باید مشکلاتی که منجر به ایجاد فناوری بلاکچین شد را بررسی کنیم. سپس به چالشهایی که در مسیر توسعه بلاکچین ایجاد شد و نحوهی حل آنها با استفاده از مفهوم لایههای بلاکچین میپردازیم. در این مقاله، به زبان ساده توضیح میدهیم که لایههای بلاکچین چیستند، چه تفاوتی با یکدیگر دارند و چرا اهمیت دارند.
چرا بلاکچین ایجاد شد؟
از زمانهای قدیم، مردم به صورت مستقیم با یکدیگر معامله میکردند. اما با پیشرفت تمدن و افزایش حجم و پیچیدگی تراکنشها، نیاز به واسطههای قابل اعتماد ایجاد شد؛ واسطههایی که بتوانند میانجی معاملات باشند و منافع طرفین را حفظ کنند. بانکها، دولتها و وکلا از جمله این واسطهها بودند.
اما تکیه بر واسطهها، مشکلاتی مانند هزینههای بالا، کندی فرایندها و از دست رفتن کنترل تراکنشها را به همراه داشت. همین امر موجب شد تا فناوری بلاکچین به عنوان راهحلی نوین و غیرمتمرکز معرفی شود.
بلاکچین: راهحلی برای حذف واسطهها
بلاکچین به عنوان یک سیستم غیرمتمرکز و همتا به همتا، نیاز به واسطهها را از بین میبرد. افراد میتوانند مستقیماً از طریق کیف پولهای دیجیتالی خود تراکنش انجام دهند، بدون اینکه نیازی به بانک یا واسطههای دیگر باشد. به جای استفاده از وکیل، افراد میتوانند از قراردادهای هوشمند استفاده کنند که به صورت خودکار و بدون دخالت انسانی، تراکنشها را اجرا میکند. همچنین، سازمانهای خودمختار غیرمتمرکز (DAO) به هر فرد اجازه میدهند در فرآیندهای تصمیمگیری شرکت کند.
مقیاسپذیری: چالش بزرگ بلاکچین
اگرچه بلاکچین مزایای بسیاری دارد، اما با یک مشکل اساسی روبرو است: مقیاسپذیری. برای مثال، در حالی که شبکههایی مانند PayPal و Visa میتوانند به ترتیب 195 و 1700 تراکنش در ثانیه (TPS) را پردازش کنند، بیتکوین تنها قادر به پردازش 7 TPS است. این تفاوت قابلتوجه باعث ایجاد چالشهایی در پذیرش گسترده بلاکچین شده است. در حالی که بهبود مقیاسپذیری یک راهحل ساده به نظر میرسد، در عمل پیچیدگیهایی دارد که ما را به مفهومی به نام تریلمای بلاکچین میرساند.
معنای تریلمای بلاکچین
تریلمای بلاکچین، مفهومی است که توسط ویتالیک بوترین، بنیانگذار اتریوم، ارائه شده و به سه عامل اصلی بلاکچین اشاره دارد:
- غیرمتمرکزسازی: توزیع قدرت و کنترل در شبکه، بدون وابستگی به نهادهای متمرکز.
- امنیت: حفاظت از تراکنشها و دادهها در برابر حملات و تغییرات غیرمجاز.
- مقیاسپذیری: توانایی شبکه برای پردازش تعداد زیادی از تراکنشها در زمان مناسب.
طبق تریلمای بلاکچین، اگر اولویت ما حفظ امنیت باشد، باید میان غیرمتمرکزسازی و مقیاسپذیری مصالحهای انجام دهیم. به این معنا که افزایش یکی، ممکن است به کاهش دیگری منجر شود.
راهحلها برای بهبود مقیاسپذیری بلاکچین
زیرساخت بلاکچین از پنج لایه اصلی تشکیل شده است: زیرساخت سختافزاری، داده، شبکه، اجماع، و کاربرد. راهحلهای مقیاسپذیری برای بلاکچین بهینهسازی این لایهها را با هدف دستیابی به شبکهای سریعتر و مقرونبهصرفهتر دنبال میکنند. با اصلاح هر لایه، توسعهدهندگان به دنبال بهبود عملکرد کلی فناوری بلاکچین هستند.
این راهحلها به چهار دسته لایههای ۰، ۱، ۲ و ۳ تقسیم میشوند و نقش مهمی در تلاشهای مستمر برای غلبه بر چالشهای تریلمای بلاکچین ایفا میکنند. هر یک از این لایهها به بهبود عملکرد و مقیاسپذیری فناوری بلاکچین کمک میکنند.
در ادامه، به بررسی این لایهها همراه با مثالها و مشکلات خاصی که هر کدام حل میکنند، خواهیم پرداخت.
لایه 0: ساختار زیربنایی بلاکچین
لایه صفر بهعنوان معماری شبکه بنیادین اکوسیستم بلاکچین عمل میکند و شامل سختافزار، پروتکلها، اتصالات و سایر مؤلفهها است. این لایه میتواند بهعنوان شبکهای از بلاکچینهای متصل به هم در نظر گرفته شود. یکی از ویژگیهای کلیدی لایه صفر، تسهیل قابلیت همکاری بین زنجیرههاست که امکان ارتباط و تعامل بین بلاکچینهای مختلف را فراهم میآورد. این قابلیت برای حل مشکلات مقیاسپذیری در لایههای آینده بلاکچین بسیار حیاتی است.
لایه 0 معمولاً شامل یک توکن بومی است که مشارکت و توسعه در شبکه را تسهیل میکند. این توکن میتواند اهداف مختلفی از جمله تشویق اعتبارسنجان، فعال کردن مکانیزمهای حکمرانی و پشتیبانی از عملکرد کلی شبکه را برآورده کند.
نمونههایی از شبکههای لایه صفر شامل Polkadot، Avalanche، Cardano و Cosmos هستند. این شبکهها اجرای معماری لایه 0 را نشان میدهند و زیرساختی را برای قابلیت همکاری و مقیاسپذیری در اکوسیستم بلاکچین فراهم میکنند.
نحوه عملکرد راهحلهای مقیاسپذیری لایه 0
بلاکچینهای لایه صفر راهحلهای کارآمدی برای مدیریت حجمهای بالای تراکنشها ارائه میدهند، در حالی که امنیت و حریم خصوصی را نیز افزایش میدهند. مزایای کلیدی آنها عبارتند از:
- عملکرد و سرعت بهبودیافته: با استفاده از فناوریهایی مانند شاردینگ و پردازش موازی، بلاکچینهای لایه صفر میتوانند فرآیندهای اجماع و ذخیرهسازی داده را بهینهسازی کنند و توان عملیاتی تراکنش را بهطور قابلتوجهی افزایش دهند.
- هزینههای کاهشیافته: با بهبود عملکرد و مقیاسپذیری، بلاکچینهای لایه صفر هزینههای تراکنش و سایر هزینههای مرتبط را کاهش میدهند و به همین دلیل، پذیرش بلاکچین را برای کسبوکارها و افراد آسانتر میکنند.
- امنیت و حریم خصوصی افزایشیافته: این بلاکچینها از تکنیکهای رمزنگاری پیشرفته برای افزایش امنیت و حریم خصوصی تراکنشها استفاده میکنند، که به محافظت در برابر تقلب و نقضهای امنیتی کمک میکند.
- ادغام آسان با سایر بلاکچینها: لایه صفر بهگونهای طراحی شده است که بهطور یکپارچه با سایر بلاکچینها و فناوریها ادغام شود، که تسهیلکننده ادغام برنامههای غیرمتمرکز و خدمات در سیستمهای موجود است.
لایه 1: پروتکلهای اساسی شبکه بلاکچین
لایه یک، لایه پروتکل بلاکچین است که قوانین و عملکردهای اساسی شبکه را تعریف میکند. بیت کوین، بهعنوان یک بلاکچین لایه 1، از مجموعهای از قوانین برای تأیید تراکنشها و ایجاد بلاکهای جدید استفاده میکند.
این لایه شامل خود بلاکچین است که یک دفتر کل غیرمتمرکز و توزیعشده از تمام تراکنشهای شبکه را شامل میشود. شبکههای لایه 1 بهعنوان پایهای برای ساخت سایر برنامهها و شبکهها، مانند شبکههای لایه 2، عمل میکنند.
نحوه عملکرد راهحلهای مقیاسپذیری لایه 1
راهحلهای مقیاسپذیری لایه 1 با هدف افزایش ظرفیت و توان پردازش تراکنشهای بلاکچین طراحی شدهاند. این راهحلها شامل:
- افزایش سرعت ایجاد بلاک: با افزایش نرخ ایجاد بلاکهای جدید، تعداد تراکنشهای پردازششده در یک بازه زمانی مشخص افزایش مییابد.
- افزایش اندازه بلاک: با افزایش اندازه بلاک، شبکه قادر است تراکنشهای بیشتری را در هر بلاک ذخیره کند.
- تغییر پروتکل اجماع: تغییر پروتکل اجماع، مانند انتقال از اثبات کار (PoW) به اثبات سهام (PoS)، میتواند سرعت تراکنشها را افزایش داده و هزینهها را کاهش دهد.
- شاردینگ: تقسیم دادههای بلاکچین به بخشهای کوچکتر که بهطور همزمان پردازش میشوند، ظرفیت پردازش تراکنشها را بهطور قابلتوجهی افزایش میدهد.
معایب لایه 1
با وجود اهمیت بنیادین، بلاکچینهای لایه 1 با چالشهایی مواجه هستند. یکی از این چالشها تریلمای مقیاسپذیری است که به معامله بین غیرمتمرکزسازی، امنیت و مقیاسپذیری مربوط میشود. دستیابی همزمان به هر سه مورد تقریباً غیرممکن است و معمولاً یک مصالحه لازم است.
علاوه بر این، سرعت تراکنشها میتواند کند و هزینهها بالا باشد، بهویژه در زمان ازدحام شبکه. منابع محاسباتی بالای موردنیاز در اکثر بلاکچینهای لایه 1 اغلب باعث کاهش تجربه کاربری و ایجاد انگیزه برای توسعه راهحلهای لایه 2 میشود.
مزایا و معایب استفاده از هر نوع بلاکچین
درک مزایا و معایب هر لایه بلاکچین برای تصمیمگیریهای آگاهانه در انتخاب راهحل مناسب ضروری است. در ادامه، مزایا و معایب لایههای مختلف بلاکچین بررسی میشود:
لایه ۱
مزایا:
- امنیت بالا: لایه ۱ با استفاده از مکانیزمهای اجماع قوی، امنیت دادهها و تراکنشها را تضمین میکند.
- غیرمتمرکز بودن: این لایه بهطور کامل غیرمتمرکز است و از کنترل متمرکز جلوگیری میکند.
- تثبیتشده: تکنولوژیهای لایه ۱ بهخوبی تثبیت شدهاند و مدت زمان زیادی است که در حال استفاده هستند.
معایب:
- مقیاسپذیری محدود: توانایی پردازش تراکنشها به تعداد محدودی محدود است.
- سرعت تراکنش کندتر: زمان تأیید تراکنشها ممکن است بالا باشد.
- هزینههای بالاتر: هزینههای تراکنش و اجرای قراردادهای هوشمند معمولاً بالاتر است.
لایه ۲
مزایا:
- مقیاسپذیری بهبودیافته: پردازش تراکنشها خارج از زنجیره اصلی به افزایش مقیاسپذیری کمک میکند.
- تراکنشهای سریعتر: کاهش زمان تأیید تراکنشها و افزایش سرعت پردازش.
- هزینههای پایینتر: هزینههای تراکنش و پردازش کاهش مییابد.
معایب:
- امکان کاهش امنیت: ممکن است بهدلیل پردازش خارج از زنجیره، امنیت کاهش یابد.
- پیچیدگی بیشتر: ممکن است برای کاربران جدید پیچیده و دشوار باشد.
لایه ۳
مزایا:
- کاربرپسند: طراحی شده برای ارائه تجربه کاربری ساده و راحت.
- عملکردهای گسترده: قابلیتهای متنوع و پیشرفته را ارائه میدهد.
- پتانسیل پذیرش گسترده: امکان جذب کاربران بیشتر و پذیرش وسیعتر.
معایب:
- مرحله اولیه: هنوز در مراحل توسعه و بلوغ است.
- وابستگی به لایههای زیرین: عملکرد و امنیت آن به ثبات و امنیت لایههای زیرین بستگی دارد.
قابلیت همکاری در لایه ۲ و ۳: اتصال بلاکچینهای مختلف
راهحلهای لایه ۲ و ۳ برای مقیاسپذیری و قابلیت همکاری بلاکچینها بسیار حیاتی هستند. این راهحلها به شبکههای بلاکچین امکان میدهند تا تراکنشهای بیشتری را پردازش کرده و با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، که منجر به ایجاد سیستمهای قویتر و انعطافپذیرتر میشود. با پیشرفت و پذیرش مستمر این راهحلها، میتوان انتظار داشت که فناوری بلاکچین در آیندهای نزدیک قدرتمندتر و تحولآفرینتر شود.
آینده بلاکچین: پیشرفتهای لایههای ۰، ۱، ۲ و ۳ بلاکچین
پیشرفتهای مداوم در لایههای ۰، ۱، ۲ و ۳، عملکرد، مقیاسپذیری و قابلیت همکاری بلاکچینها را بهبود میبخشد. این پیشرفتها به استفاده بهتر از فناوری بلاکچین در کاربردهای مختلف، از خدمات مالی تا مدیریت زنجیره تأمین و فراتر از آن، کمک میکنند.
پیشرفتها در لایه ۰: تمرکز بر بهبود زیرساختهای سختافزاری و الگوریتمهای اجماع و رمزنگاری مقاوم در برابر حملات کوانتومی برای افزایش سرعت و امنیت شبکههای بلاکچین.
بهبودهای لایه ۱: شامل توسعه روشهای اجماع سریعتر و کارآمدتر، شاردینگ، و پردازش موازی برای افزایش مقیاسپذیری و کاهش هزینههای تراکنش.
نوآوریهای لایه ۲ و ۳: در لایه ۲، بهبود عملکرد با پردازش تراکنشها خارج از زنجیره و تسویه آنها درون زنجیره. در لایه ۳، پیشرفتهای قابل توجهی در ارتباطات بین زنجیرهای و پروتکلهای مبادله غیرمتمرکز برای بهبود قابلیت همکاری و انتقال یکپارچه دادهها و ارزش.
نقش لایههای ۰، ۱، ۲ و ۳ بلاکچین در ساخت آینده غیرمتمرکز
لایههای ۰، ۱، ۲ و ۳ نقشهای کلیدی در ساخت یک آینده غیرمتمرکز با بهبود عملکرد، مقیاسپذیری، امنیت و قابلیت همکاری بلاکچینها ایفا میکنند:
- لایه ۰: زیرساخت فیزیکی و سختافزاری بلاکچین که شامل شبکهها و پروتکلهای بنیادین است.
- لایه ۱: پروتکلهای اصلی و مکانیزمهای اجماع که هسته بلاکچین را تشکیل میدهند.
- لایه ۲: راهحلهای مقیاسپذیری که به پردازش تراکنشها خارج از زنجیره کمک میکنند.
- لایه ۳: لایهای که به بلاکچینها و dApps امکان میدهد تا بهطور یکپارچه با یکدیگر تعامل کنند و دادهها و ارزشها را مبادله کنند.
نتیجهگیری لایههای ۰، ۱، ۲ و ۳ بلاکچین: از زیرساخت تا کاربردهای پیشرفته
در حالی که تریلمای بلاکچین چالشی در دستیابی همزمان به غیرمتمرکزسازی، امنیت و مقیاسپذیری ایجاد میکند، تلاشها برای بهینهسازی عملکرد و ظرفیت در حال ادامه است. لایههای مختلف بلاکچین با ویژگیها و مزایای خاص خود، به ساخت یک اکوسیستم بلاکچین کارآمدتر، مقیاسپذیرتر و ایمنتر کمک میکنند. درک لایههای مختلف و پیشرفتهای آنها برای هر کسی که در این فضای در حال تکامل فعالیت میکند، ضروری است. با پیشرفت مداوم فناوری بلاکچین، انتظار میرود که لایهها و زیرلایههای جدیدی با ویژگیها و عملکردهای منحصر به فرد ظهور کنند و اکوسیستم بلاکچین را غنیتر سازند.