بررسی پروژه های لایه 2 و حل چالش‌ مقیاس‌پذیری در شبکه‌های بلاکچینی

پروژه‌های لایه 2 (Layer 2) در بلاکچین به عنوان یکی از راه‌حل‌های نوآورانه برای حل چالش‌های مقیاس‌پذیری در شبکه‌های بلاکچینی مطرح شده‌اند. در حالی که بلاکچین‌های معروفی مانند اتریوم با مشکلاتی مانند هزینه بالای تراکنش‌ها و کندی در پردازش مواجه هستند، لایه 2 به عنوان یک پاسخ به این مشکلات توانسته‌اند به طور چشمگیری سرعت پردازش تراکنش‌ها را افزایش داده و هزینه‌ها را کاهش دهند. این پروژه‌ها با ارائه راه‌حل‌هایی مانند Rollups، Sidechains و Plasma به گسترش قابلیت‌های بلاکچین‌ها کمک کرده و آن‌ها را برای استفاده در کاربردهای گسترده‌تری، از جمله مالی غیرمتمرکز (DeFi)، توکن‌های غیرمثلی (NFTs) و حتی بازی‌ها آماده کرده‌اند.

هدف این مقاله، بررسی و تحلیل پروژه‌های لایه 2 و مقایسه آن‌ها با یکدیگر است تا نحوه عملکرد، مزایا، معایب و کاربردهای مختلف این تکنولوژی‌ها روشن‌تر شود. در این راستا، به تحلیل جزئیات تکنولوژی‌های مختلف لایه 2، مانند ZK-Rollups، Optimistic Rollups، Sidechains و Plasma پرداخته می‌شود و چالش‌ها و فرصت‌های پیش روی این تکنولوژی‌ها نیز بررسی خواهند شد. در نهایت، آینده پروژه‌های لایه 2 در راستای بهبود مقیاس‌پذیری بلاکچین‌ها و کاربرد آن‌ها در صنعت‌های مختلف مورد تحلیل قرار خواهد گرفت.

پروژه‌های لایه 2 به طور کلی نقش کلیدی در توسعه فناوری بلاکچین و گسترش کاربردهای آن ایفا می‌کنند و در آینده‌ای نزدیک، شاهد تأثیرات مثبت آن‌ها در صنعت‌های مختلف خواهیم بود.

مفهوم لایه 2:

پروژه‌های لایه 2 (Layer 2) به عنوان یک راهکار نوآورانه به منظور حل مشکل مقیاس‌پذیری بلاکچین‌ها طراحی شده‌اند. بلاکچین‌ها، به ویژه در شبکه‌هایی مانند اتریوم و بیت‌کوین، با محدودیت‌هایی در پردازش حجم بالای تراکنش‌ها روبرو هستند. لایه 2 به راه‌حل‌هایی اطلاق می‌شود که بر روی لایه اصلی بلاکچین (لایه 1) ساخته می‌شوند و وظیفه دارند مقیاس‌پذیری را افزایش دهند، هزینه‌های تراکنش را کاهش دهند و سرعت تراکنش‌ها را بهبود بخشند، بدون اینکه امنیت و غیرمتمرکز بودن شبکه اصلی به خطر بیفتد.

هدف پروژه‌های لایه 2:

هدف اصلی این پروژه‌ها، افزایش ظرفیت بلاکچین‌های لایه 1 است بدون اینکه نیاز به تغییرات بنیادین در ساختار اصلی شبکه‌ها باشد. این راه‌حل‌ها از فناوری‌های مختلف مانند Rollups، کانال‌های پرداخت و Sidechain‌ها برای رسیدن به این هدف استفاده می‌کنند.

پروژه‌های لایه 2 به عنوان یکی از مهم‌ترین نوآوری‌های بلاکچینی، نقش اساسی در حل مشکلات مقیاس‌پذیری، کاهش هزینه‌ها و افزایش سرعت پردازش تراکنش‌ها ایفا می‌کنند. این پروژه‌ها، با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های مختلفی همچون Optimistic Rollups، ZK-Rollups، Sidechains و Plasma، توانسته‌اند محدودیت‌های بلاکچین‌های لایه 1 را کاهش داده و امکان پذیرش گسترده‌تر فناوری بلاکچین را فراهم آورند.

در مقایسه بین این تکنولوژی‌ها، هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. ZK-Rollups با امنیت بالا و اثبات‌های ریاضی، راهکاری سریع و کارآمد برای پردازش تراکنش‌ها ارائه می‌دهند، در حالی که Optimistic Rollups با ساختاری ساده‌تر، هزینه‌های کمتری دارند اما به زمان بیشتری برای نهایی شدن تراکنش‌ها نیاز دارند. Sidechains و Plasma نیز بسته به نوع کاربرد، می‌توانند گزینه‌های مناسبی برای افزایش بهره‌وری شبکه‌های بلاکچینی باشند.

با رشد و پذیرش بلاکچین در صنایع مختلف، پروژه‌های لایه 2 نه‌تنها در بخش مالی غیرمتمرکز (DeFi) و بازارهای NFT بلکه در حوزه‌های بازی‌سازی، زنجیره تأمین، بهداشت، هویت دیجیتال و اینترنت اشیا (IoT) نیز تأثیرگذار خواهند بود. بهبود امنیت، تعامل بهتر بین لایه‌ها و همگرایی با فناوری‌هایی مانند هوش مصنوعی و محاسبات ابری، می‌تواند آینده‌ای روشن برای این پروژه‌ها رقم بزند.

چالش‌ها و فرصت‌ها:

پروژه‌های لایه 2 با وجود مزایای فراوان، چالش‌هایی نیز دارند. یکی از مهم‌ترین چالش‌ها، تعامل و هم‌خوانی با شبکه‌های اصلی است. همچنین، هر تکنولوژی لایه 2 خود مزایا و معایب خاصی دارد که باید در انتخاب بهترین گزینه برای کاربردهای مختلف در نظر گرفته شود.

تأثیرات لایه 2 بر صنعت بلاکچین:

استفاده از پروژه‌های لایه 2 تأثیرات قابل توجهی بر صنعت بلاکچین خواهد داشت. یکی از مهم‌ترین مزایای آن‌ها این است که بدون تغییرات اساسی در بلاکچین اصلی، مقیاس‌پذیری بهبود پیدا می‌کند. این به معنای افزایش کارایی و کاهش هزینه‌ها است که به طور مستقیم بر پذیرش عمومی و تجاری بلاکچین‌ها تأثیر می‌گذارد.

نقش توسعه‌دهندگان در موفقیت لایه 2:

پروژه‌های لایه 2 موفق به طور عمده به توسعه‌دهندگان و جامعه توسعه‌دهندگان بستگی دارند. این افراد باید بتوانند این پروژه‌ها را به درستی پیاده‌سازی کنند و مطمئن شوند که تمام مشکلات فنی و اقتصادی حل شده است. به همین دلیل، توانمندی جامعه توسعه‌دهندگان در پذیرش و اجرای پروژه‌های لایه 2 نقش بسیار مهمی در موفقیت آنها ایفا می‌کند.

انواع تکنولوژی‌های لایه 2

کانال‌های پرداخت: یکی از ساده‌ترین و قدیمی‌ترین راه‌حل‌های لایه 2، کانال‌های پرداخت مانند پرداخت‌های دوطرفه و لایتنینگ نتورک در شبکه بیت‌کوین است. این سیستم‌ها به دو طرف اجازه می‌دهند که تراکنش‌ها را خارج از زنجیره اصلی بلاکچین انجام دهند و در نهایت فقط نتیجه نهایی آن‌ها به بلاکچین اصلی ارسال می‌شود. این فرآیند هزینه‌های تراکنش را به شدت کاهش می‌دهد و سرعت آن را بهبود می‌بخشد.

Rollup‌ها: Rollup‌ها یکی از پیشرفته‌ترین راه‌حل‌های لایه 2 هستند که به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: Optimistic Rollups و ZK-Rollups. این تکنولوژی‌ها تلاش دارند تا تراکنش‌های زیادی را به‌صورت فشرده در یک بسته جمع کنند و تنها نتیجه نهایی آن را به بلاکچین اصلی ارسال نمایند. این کار باعث کاهش فشار بر شبکه اصلی می‌شود و در عین حال امنیت بلاکچین حفظ می‌شود.

• Optimistic Rollups: این نوع از Rollup‌ها فرض می‌کنند که تراکنش‌ها معتبر هستند مگر اینکه اثبات خلاف آن ارائه شود.
• ZK-Rollups: این نوع از Rollup‌ها از اثبات‌های صفر دانش (ZKPs) برای تایید صحت تراکنش‌ها استفاده می‌کنند.

Sidechain‌ها: Sidechain‌ها بلاکچین‌های مستقل هستند که از طریق یک پل به بلاکچین اصلی متصل می‌شوند. این فناوری به کاربران این امکان را می‌دهد که دارایی‌های خود را از بلاکچین اصلی به Sidechain منتقل کنند و تراکنش‌های خود را با هزینه پایین‌تر و سرعت بالاتر انجام دهند. یکی از مشهورترین نمونه‌های استفاده از Sidechain‌ها، Polygon است که به‌عنوان یک شبکه لایه 2 برای اتریوم شناخته می‌شود.

2.4 Plasma: این Plasma یک ساختار لایه 2 است که برای ایجاد زیرشبکه‌هایی که مستقل از شبکه اصلی عمل می‌کنند، طراحی شده است. این پروژه از ساختار درختی استفاده می‌کند که به طور غیرمتمرکز می‌تواند تراکنش‌ها را در سطح بالاتر انجام دهد و تنها در صورت لزوم، داده‌ها و وضعیت نهایی به بلاکچین اصلی ارسال می‌شوند.

مزایا و معایب تکنولوژی‌های لایه 2

هر یک از تکنولوژی‌های لایه 2 مزایا و معایب خاص خود را دارند که ممکن است بر انتخاب استفاده از آنها تأثیر بگذارد. برای مثال:

• کانال‌های پرداخت: سرعت بسیار بالا و هزینه‌های پایین دارند، اما محدودیت در کاربرد و نیاز به اعتماد در بین دو طرف را می‌توان از معایب آنها دانست.
• Rollup‌ها: مقیاس‌پذیری بالا و تعامل آسان با بلاکچین اصلی دارند، اما پیچیدگی در پیاده‌سازی می‌تواند چالش‌برانگیز باشد.
• Sidechain‌ها: انعطاف‌پذیری بالا دارند، اما نیاز به امنیت بالا در خود Sidechain وجود دارد.

بررسی پروژه‌های لایه 2 در بلاکچین‌های مختلف

اتریوم و Rollups: اتریوم به عنوان یکی از معروف‌ترین بلاکچین‌ها، برای حل مشکلات مقیاس‌پذیری خود از تکنولوژی‌های لایه 2 مانند Rollup‌ها استفاده می‌کند. این راه‌حل‌ها می‌توانند تراکنش‌ها را با سرعت بالاتر و هزینه‌های پایین‌تر نسبت به شبکه اصلی اتریوم پردازش کنند. به خصوص Optimistic Rollups و ZK-Rollups در پروژه‌های مختلف DeFi و DApp‌ها به کار گرفته می‌شوند.

بیت‌کوین و لایه 2: شبکه بیت‌کوین به طور سنتی از مقیاس‌پذیری کمتری نسبت به سایر بلاکچین‌ها برخوردار است، اما با استفاده از لایتنینگ نتورک به‌عنوان یک پروژه لایه 2، این مشکل برطرف شده است. لایتنینگ نتورک تراکنش‌ها را خارج از زنجیره اصلی پردازش کرده و در نهایت نتیجه نهایی را به بلاکچین بیت‌کوین ارسال می‌کند.

3.3 پلیگون و بلاکچین‌های جانبی: پلیگون (Polygon) به عنوان یک راه‌حل لایه 2 برای اتریوم شناخته می‌شود که از Sidechain‌ها استفاده می‌کند. این پروژه به کاربران این امکان را می‌دهد که از مزایای بلاکچین‌های مستقل بهره‌برداری کنند، در حالی که همچنان به اتریوم متصل باقی بمانند.

پشتیبانی از قراردادهای هوشمند: بسیاری از پروژه‌های لایه 2 به گونه‌ای طراحی شده‌اند که از قراردادهای هوشمند پشتیبانی کنند. این قراردادها قابلیت اجرایی شدن بر روی شبکه‌های لایه 2 را فراهم می‌آورند و به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهند که اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (DApps) خود را به‌طور مؤثرتر و سریع‌تر اجرا کنند.

اکوسیستم‌های غیرمالی و غیرمتمرکز : اگرچه بیشتر استفاده از لایه 2 در بخش‌های مالی است، اما بلاکچین‌ها و پروژه‌های لایه 2 این پتانسیل را دارند که در سایر صنایع نیز کاربردهای زیادی پیدا کنند. به عنوان مثال، در بخش مدیریت هویت و زنجیره تأمین، پروژه‌های لایه 2 می‌توانند از سرعت بالا و هزینه‌های پایین برای انجام تراکنش‌ها و ذخیره‌سازی داده‌ها استفاده کنند.

مقایسه تکنولوژی‌های مختلف پروژه‌های لایه 2

پروژه‌های لایه 2 که برای حل مشکل مقیاس‌پذیری طراحی شده‌اند، از تکنولوژی‌های مختلفی برای انجام این کار استفاده می‌کنند. در اینجا به بررسی دقیق‌تر این تکنولوژی‌ها می‌پردازیم:

Optimistic Rollups: این تکنولوژی فرض می‌کند که تمامی تراکنش‌ها معتبر هستند مگر اینکه خلاف آن اثبات شود. به عبارت دیگر، ابتدا تراکنش‌ها در خارج از زنجیره انجام می‌شود و فقط زمانی که اثباتی از تقلب یا اشتباه در تراکنش‌ها وجود داشته باشد، بلاکچین اصلی وارد عمل می‌شود. این مدل، سرعت بالاتر و هزینه کمتری دارد، اما در مواردی که نیاز به تأسیس شفافیت فوری و قطعیت بیشتر باشد، ممکن است به تأخیر بیفتد.

مزایا:

• • هزینه‌های کمتر
  • مقیاس‌پذیری بالا
  • سازگاری با قراردادهای هوشمند معایب:
  • به زمان بیشتری برای اثبات صحت تراکنش‌ها نیاز دارد
  • ممکن است برخی موارد تقلبی کشف نشوند مگر بعد از گذشت مدت زمان طولانی

ZK-Rollups: برخلاف Optimistic Rollups که از فرضیات استفاده می‌کنند، ZK-Rollups از اثبات‌های صفر دانش (ZKPs) برای تأیید تراکنش‌ها استفاده می‌کنند. این روش به سرعت و با هزینه کمتری می‌تواند تراکنش‌ها را تأیید کند، زیرا بدون نیاز به محاسبات پیچیده و وقت‌گیر، نتیجه نهایی در دسترس قرار می‌گیرد.

مزایا:

• • سرعت بالاتر و تأخیر کمتر در تأیید تراکنش‌ها
  • امنیت بیشتر به دلیل استفاده از اثبات‌های ریاضی
  • مقیاس‌پذیری بالا معایب:
  • پیچیدگی بیشتر در پیاده‌سازی
  • مصرف بالای منابع محاسباتی برای پردازش اثبات‌های ریاضی

Sidechain‌ها: Sidechain‌ها بلاکچین‌های مستقلی هستند که به بلاکچین اصلی متصل می‌شوند و امکان انتقال دارایی‌ها و داده‌ها بین این دو بلاکچین را فراهم می‌آورند. این تکنولوژی به کاربران اجازه می‌دهد تا تراکنش‌های خود را در یک بلاکچین مستقل انجام دهند، که از لحاظ هزینه و سرعت می‌تواند بسیار مؤثرتر از انجام تراکنش‌ها در بلاکچین اصلی باشد.

مزایا:

• • انعطاف‌پذیری بالا
  • امکان انتقال دارایی‌ها بین بلاکچین‌های مختلف
  • امنیت بالا به دلیل مستقل بودن بلاکچین معایب:
  • نیاز به امنیت و اعتبار بالای Sidechain
  • پیچیدگی در مدیریت و هماهنگی بین بلاکچین اصلی و Sidechain

Plasma: این Plasma  به عنوان یک ساختار لایه 2 بر روی شبکه‌های بلاکچینی مانند اتریوم ساخته شده است که تراکنش‌ها را در زنجیره‌های فرعی انجام می‌دهد. در این ساختار، تراکنش‌ها تنها زمانی به بلاکچین اصلی ارسال می‌شوند که ضروری باشد، که این امر باعث کاهش هزینه‌ها و افزایش سرعت می‌شود.

مزایا:

• • کاهش هزینه‌ها به دلیل انجام تراکنش‌ها در لایه‌های فرعی
  • امکان انجام تراکنش‌های سریع و به‌صرفه معایب:
  • نیاز به تأمین امنیت و اثبات صحت تراکنش‌ها
  • محدودیت در اندازه و پیچیدگی تراکنش‌های فرعی

کاربرد در اکوسیستم‌های مالی و دِفای

پروژه‌های لایه 2 تأثیر زیادی بر رشد و توسعه بخش مالی غیرمتمرکز (DeFi) خواهند داشت. در این بخش، مقیاس‌پذیری به خصوص برای فعالیت‌هایی مانند وام‌دهی، صرافی‌ها و ذخیره‌سازی دارایی‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

• Optimistic Rollups و ZK-Rollups به طور گسترده در پلتفرم‌های DeFi برای انجام تراکنش‌های سریع و ارزان‌ قیمت استفاده می‌شوند. این تکنولوژی‌ها باعث می‌شوند که کاربران قادر باشند بدون نیاز به پرداخت هزینه‌های بالا یا مواجهه با تأخیر زیاد، از خدمات مالی غیرمتمرکز بهره‌برداری کنند.

• Sidechain‌ها می‌توانند به عنوان جایگزینی برای شبکه‌های اصلی در نظر گرفته شوند و امکان انجام تراکنش‌های مالی با هزینه پایین‌تر و سرعت بالاتر را فراهم کنند. این ویژگی به خصوص برای صرافی‌ها و کاربران در پلتفرم‌های DeFi که به دنبال بهبود مقیاس‌پذیری هستند، حیاتی است.

تکامل استفاده از لایه 2 در بازی‌ها و NFT‌ها

بازی‌ها و توکن‌های غیرمثلی (NFTs) نیز از زمینه‌هایی هستند که می‌توانند به طرز چشمگیری از پروژه‌های لایه 2 بهره‌برداری کنند. کاهش هزینه‌های تراکنش و افزایش سرعت پردازش داده‌ها در این بخش‌ها باعث شده است که بازی‌ها و بازارهای NFT به دنبال استفاده از راه‌حل‌های لایه 2 باشند.

• Sidechain‌ها به بازی‌ها این امکان را می‌دهند که با حداقل هزینه و حداکثر سرعت، تراکنش‌ها را انجام دهند و همچنین ZK-Rollups به NFT‌ها کمک می‌کنند تا روند خرید و فروش سریع و با هزینه کمتری داشته باشند.

چالش‌های پروژه‌های لایه 2

مشکلات امنیتی: یکی از چالش‌های اصلی پروژه‌های لایه 2، امنیت است. در حالی که بسیاری از راه‌حل‌های لایه 2 از جمله Optimistic Rollups و ZK-Rollups از پروتکل‌های اثبات‌شده برای محافظت از تراکنش‌ها استفاده می‌کنند، هنوز مشکلاتی در زمینه امنیت در سطح کلان وجود دارد. از آنجا که تراکنش‌ها در لایه 2 به صورت غیرمتمرکز و خارج از شبکه اصلی انجام می‌شوند، امکان حملات به این لایه‌ها نیز وجود دارد.

• Optimistic Rollups: هرچند به‌طور پیش‌فرض فرض می‌کنند که تراکنش‌ها معتبر هستند، اما ممکن است در صورت عدم اثبات صحیح، حملاتی صورت گیرد.

• ZK-Rollups به دلیل استفاده از اثبات‌های ریاضی، در برابر بسیاری از حملات مقاوم‌تر هستند، ولی پیچیدگی آنها ممکن است برخی تهدیدات جدید امنیتی ایجاد کند.

تعامل بین لایه‌ها: یکی دیگر از مشکلات پروژه‌های لایه 2، تعامل میان لایه 2 و لایه 1 است. به‌طور معمول، داده‌ها و تراکنش‌ها باید به لایه 1 (شبکه اصلی) برگردانده شوند، که ممکن است باعث کاهش سرعت و افزایش هزینه‌ها شود. علاوه بر این، برخی از پروژه‌های لایه 2 نیاز به راه‌حل‌های پیچیده برای هم‌زمانی و هم‌خوانی اطلاعات دارند، که می‌تواند خود به چالش‌های جدیدی منجر شود.

• تعامل اطلاعات بین لایه‌ها گاهی اوقات به مشکلاتی در زمینه سرعت و اعتبار برمی‌خورد. این می‌تواند برای کاربران نهایی مشکل‌ساز شود، به‌ویژه اگر نتیجه تراکنش‌ها به سرعت در دسترس نباشد.

• روند پیچیده بروزرسانی در لایه‌ها نیز باعث می‌شود که در برخی موارد، مشکلاتی در زمینه دسترسی به اطلاعات به‌روز و به موقع بروز کند.

آینده پروژه‌های لایه 2

گسترش استفاده در صنعت‌های مختلف: پروژه‌های لایه 2 آینده‌ای روشن در بسیاری از صنایع مختلف خواهند داشت. در آینده، این پروژه‌ها علاوه بر حوزه مالی، در صنایع پزشکی، حمل و نقل، و مدیریت زنجیره تأمین نیز به کار خواهند رفت. به عنوان مثال، با افزایش مقیاس‌پذیری و کاهش هزینه‌های تراکنش‌ها، می‌توان از بلاکچین‌های لایه 2 در زمینه‌های مدیریت اطلاعات پزشکی، ردیابی محصولات در زنجیره تأمین و حتی برای مدیریت هویت‌های دیجیتال استفاده کرد.

• صنعت پزشکی: با استفاده از پروژه‌های لایه 2، اطلاعات پزشکی می‌توانند به سرعت و به‌صورت ایمن بین پزشکان و بیمارستان‌ها منتقل شوند.
• زنجیره تأمین: در این صنعت، پروژه‌های لایه 2 می‌توانند برای ردیابی و شفاف‌سازی مراحل مختلف تولید و توزیع کالاها استفاده شوند.

همگرایی با فناوری‌های جدید: یکی از بزرگ‌ترین فرصت‌ها برای پروژه‌های لایه 2، همگرایی آن‌ها با فناوری‌های نوظهور مانند هوش مصنوعی (AI)، اینترنت اشیاء (IoT) و محاسبات ابری است. این همگرایی می‌تواند باعث ایجاد شبکه‌هایی شود که هم مقیاس‌پذیری بالایی داشته باشند و هم قابلیت پردازش داده‌های پیچیده و بزرگ را داشته باشند.

• هوش مصنوعی: استفاده از تکنولوژی‌های لایه 2 می‌تواند به پردازش سریع داده‌ها کمک کند و الگوریتم‌های هوش مصنوعی را قادر سازد که اطلاعات بیشتری را به‌طور مؤثرتر تجزیه و تحلیل کنند.

• اینترنت اشیاء (IoT): پروژه‌های لایه 2 می‌توانند به طور ویژه در زمینه پردازش داده‌های تولیدشده توسط دستگاه‌های IoT کمک کنند و باعث افزایش سرعت و کارایی این دستگاه‌ها شوند.

• محاسبات ابری: همگرایی با محاسبات ابری می‌تواند به پروژه‌های لایه 2 کمک کند تا به‌طور بهینه‌تری منابع خود را تخصیص دهند و هزینه‌ها را کاهش دهند.

نتیجه‌گیری

پروژه‌های لایه 2 به عنوان یک راه‌حل نوآورانه برای حل مشکلات مقیاس‌پذیری بلاکچین‌ها، نه تنها در حوزه مالی بلکه در بسیاری از صنایع دیگر نیز می‌توانند تحولی بزرگ ایجاد کنند. با پیشرفت این تکنولوژی‌ها و همگرایی آن‌ها با فناوری‌های نوین، پیش‌بینی می‌شود که نقش لایه 2 در دنیای دیجیتال آینده افزایش یابد و به استانداردی برای بسیاری از کاربردهای بلاکچین تبدیل شود.

نوشته شده در : دانشنامه کیوی ایندکس