شبکه لایه دو بلاکچین چیست؟

در دنیای فناوری، هرچه محبوبیت یک سیستم افزایش می‌یابد، چالش‌های آن نیز بیشتر می‌شود. زمانی که اینترنت به یک ابزار فراگیر تبدیل شد، زیرساخت‌های فنی آن نیز نیازمند بازنگری شدند تا بتوانند پاسخگوی میلیون‌ها کاربر باشند. همین الگو در دیگر فناوری‌های نوین نیز دیده می‌شود. به‌عنوان مثال، وقتی کاربران یک سیستم غیرمتمرکز روزبه‌روز افزایش می‌یابد، باید راه‌حل‌هایی برای حفظ عملکرد، سرعت و دسترسی‌پذیری طراحی شود.

یکی از مهم‌ترین نمونه‌ها در این زمینه، فناوری بلاکچین است که با رشد روزافزون کاربرانش، نیازمند راهکارهایی برای مقیاس‌پذیری و بهبود تجربه کاربری شده است. در این مقاله به بررسی یکی از مهم‌ترین پاسخ‌ها به این نیاز یعنی «شبکه‌های لایه دو در بلاکچین» می‌پردازیم.

مفهوم راهکار لایه دو بلاکچین

لایه دو (Layer 2) به مجموعه‌ای از پروتکل‌ها یا شبکه‌هایی گفته می‌شود که روی شبکه لایه یک ساخته می‌شوند، اما بدون تغییر در ساختار اصلی بلاکچین، عملکرد آن را بهبود می‌بخشند. این لایه تراکنش‌ها را به‌صورت خارج از زنجیره (off-chain) یا شبه‌زنجیره‌ای پردازش می‌کند و تنها نتیجه نهایی را به لایه اول ارسال می‌نماید.

اهمیت راهکار لایه دو بلاکچین

استفاده از فناوری بلاکچین در مقیاس جهانی با رشد سریعی همراه است، محدودیت‌های لایه اول بیش از پیش نمایان شده‌اند. شبکه‌های اصلی در پردازش تراکنش‌های زیاد به‌صورت هم‌زمان دچار مشکل می‌شوند؛ از جمله کندی در نهایی‌سازی تراکنش‌ها، افزایش کارمزدها و ازدحام در شبکه.

اینجاست که راهکارهای لایه دو اهمیت می‌یابند. این راهکارها به‌جای جایگزینی کامل لایه اول، به‌صورت مکمل و توسعه‌ای روی آن عمل می‌کنند و بدون نیاز به تغییرات بنیادی در شبکه اصلی، کارایی آن را بهبود می‌بخشند.

لایه دو بلاکچین با فراهم کردن محیطی سبک‌تر و سریع‌تر، به پروژه‌ها این امکان را می‌دهد که مقیاس‌پذیری را افزایش دهند، تراکنش‌های بیشتر و سریع‌تری پردازش کنند و در عین حال امنیت و اعتماد لایه اول را حفظ نمایند. این ویژگی‌ها به‌ویژه در زمینه‌هایی مانند بازی‌های بلاکچینی، اپلیکیشن‌های مالی غیرمتمرکز، پرداخت‌های خرد، و بازار NFT‌ها حیاتی هستند.

در واقع، بدون وجود راهکارهای لایه دوم، گسترش واقعی Web3 و پذیرش همگانی فناوری بلاکچین غیرممکن به‌نظر می‌رسد.

لایه دو بلاکچین چگونه عمل می‌کند؟

راهکارهای لایه دو به روش‌های مختلفی تراکنش‌ها را پردازش می‌کنند:

1. انتقال تراکنش‌ها به زنجیره‌های جانبی یا کانال‌های پرداختی

2. ثبت نهایی داده‌ها در لایه اول پس از تجمیع یا اعتبارسنجی

3. استفاده از رمزنگاری برای تأیید صحت تراکنش‌ها

راهکارهای لایه ۲ در شبکه بیت کوین

معروف‌ترین راهکار لایه دوم بیت‌کوین، شبکه لایتنینگ (Lightning Network) است. این شبکه با باز کردن کانال‌های پرداخت بین کاربران، امکان انجام تراکنش‌های سریع و کم‌هزینه را فراهم می‌کند و تنها هنگام بستن کانال، داده‌ها در بلاکچین ثبت می‌شوند.

راهکارهای Layer 2 در شبکه اتریوم

اتریوم به‌دلیل پشتیبانی از قراردادهای هوشمند، میزبان انواع راهکارهای Layer 2 است که از جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

رول‌آپ‌ها (Rollups): یکی از پیشرفته‌ترین راهکارهای لایه دو هستند که تراکنش‌ها را به‌صورت خارج از زنجیره پردازش می‌کنند و تنها داده‌های خلاصه‌شده یا اثبات‌های رمزنگاری‌شده آن‌ها را در قالبی فشرده به لایه یک ارسال می‌نمایند. این روش باعث کاهش چشمگیر کارمزد شبکه، افزایش سرعت پردازش، و کاهش بار شبکه اصلی می‌شود.
رول‌آپ‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: Optimistic Rollup و ZK Rollup

•  Optimistic Rollups: در این نوع رول‌آپ، تمامی تراکنش‌ها به‌صورت پیش‌فرض صحیح فرض می‌شوند، مگر آنکه خلاف آن توسط یک اعتبارسنج (Verifier) اثبات شود. این ساختار باعث افزایش سرعت نهایی شدن تراکنش‌ها می‌شود، چرا که به‌جای بررسی آنی هر تراکنش، تنها در صورت بروز چالش یا اعتراض، فرایند بررسی انجام می‌شود. Optimistic Rollup برای کاهش هزینه و افزایش مقیاس‌پذیری در اتریوم بسیار مؤثر بوده و پروژه‌هایی مانند Arbitrum و Optimism بر پایه آن توسعه یافته‌اند. البته به دلیل مهلت چالش‌پذیری زمان نهایی شدن تراکنش‌ها ممکن است چند دقیقه تا چند ساعت طول بکشد.

•  ZK Rollups: در این نوع رول‌آپ، به‌جای فرض صحت تراکنش‌ها، از ابتدا اثبات رمزنگاری‌شده‌ای برای تأیید درستی هر تراکنش ارائه می‌شود. این اثبات‌ها که به آن‌ها Zero-Knowledge Proof (اثبات دانایی صفر) گفته می‌شود، اطلاعات تراکنش را بدون افشای جزئیات آن تأیید می‌کنند. مزیت بزرگ ZK Rollups این است که زمان نهایی شدن تراکنش‌ها بسیار کوتاه است و امنیت بالایی دارد. در عین حال، اجرای آن از نظر فنی پیچیده‌تر و نیازمند محاسبات بیشتر است. پروژه‌هایی مانند zkSync، StarkNet و Polygon zkEVM از این فناوری بهره می‌برند و برای کاربردهایی با حجم تراکنش بالا و نیاز به امنیت بالا مناسب‌اند.

مقایسه دقیق Optimistic Rollup و ZK Rollup

ویژگی	Optimistic Rollup	ZK Rollup
سرعت نهایی شدن	چند دقیقه تا ساعت	تقریباً آنی
نیاز به اثبات	خیر (فرض بر درستی تراکنش‌هاست)	بله (با اثبات رمزنگاری‌شده)
هزینه گس (فی تراکنش)	کمتر	کمی بیشتر (به دلیل اثبات‌ها)
پیچیدگی فنی	ساده‌تر	پیچیده‌تر
پروژه‌های معروف	Optimism, Arbitrum	zkSync, StarkNet

Validium: یک نوع راهکار مقیاس‌پذیری مبتنی بر فناوری Zero-Knowledge است که از نظر ساختار به ZK Rollup شباهت دارد، اما با یک تفاوت کلیدی؛ در Validium، داده‌های مربوط به تراکنش‌ها به‌طور کامل خارج از زنجیره (off-chain) ذخیره می‌شوند، در حالی که در ZK Rollup این داده‌ها معمولاً روی لایه یک ثبت می‌گردند. این روش باعث افزایش شدید مقیاس‌پذیری و کاهش هزینه‌ها می‌شود، چرا که فضای زنجیره اصلی اشغال نمی‌شود.
Validium برای کاربردهایی که امنیت بالا لازم دارند اما نیازی به نگهداری تمام داده‌ها روی زنجیره نیست، مانند بازی‌های بلاکچینی و اپلیکیشن‌های سازمانی، گزینه مناسبی است. پروژه‌هایی مانند StarkEx از این معماری استفاده می‌کنند.

Plasma: یکی از راهکارهای ابتدایی و مهم لایه دو است که با هدف افزایش مقیاس‌پذیری در شبکه‌هایی مانند اتریوم معرفی شد. در Plasma، زنجیره‌هایی مستقل به‌نام زنجیره‌های کودک (child chains) ایجاد می‌شوند که به‌صورت جداگانه تراکنش‌ها را پردازش می‌کنند. سپس تنها نتیجه نهایی این تراکنش‌ها به‌صورت دوره‌ای به زنجیره اصلی (لایه یک) ارسال می‌شود. این ساختار کمک می‌کند تا بار زیادی از روی لایه اصلی برداشته شود و هزینه و زمان تأیید تراکنش‌ها کاهش یابد. با این حال، Plasma با چالش‌هایی مانند تأخیر در خروج سرمایه و تجربه کاربری ضعیف در برخی مواقع روبه‌رو است، که باعث شد در سال‌های اخیر استفاده از آن نسبت به راهکارهای نوین مانند رول‌آپ‌ها کمتر شود.

State Channels: راهکاری برای انجام تعداد زیادی تراکنش خارج از زنجیره بین دو یا چند شرکت‌کننده، به‌گونه‌ای که تنها دو تراکنش نهایی (باز کردن و بستن کانال) روی بلاکچین اصلی ثبت می‌شود. در این مدل، طرفین می‌توانند بدون نیاز به تأیید هر تراکنش توسط نودهای شبکه، به‌صورت مستقیم و فوری با یکدیگر تبادل داشته باشند. این باعث کاهش شدید کارمزدها و افزایش چشمگیر سرعت می‌شود.
State Channels برای سناریوهایی مانند بازی‌های بلاکچینی، پرداخت‌های خرد، و قراردادهای دوطرفه بسیار مناسب هستند. از معایب این روش می‌توان به محدودیت در استفاده عمومی و نیاز به آنلاین بودن مداوم طرفین برای امنیت تراکنش‌ها اشاره کرد.

بررسی پروژه‌های برجسته لایه دو بلاکچین

در این بخش به معرفی و دسته‌بندی مهم‌ترین پروژه‌های لایه دو بلاکچین می‌پردازیم. برخی از این پروژه‌ها به‌صورت عمومی برای بهبود مقیاس‌پذیری بلاکچین‌های پرکاربرد طراحی شده‌اند، در حالی‌که برخی دیگر به‌صورت اختصاصی برای اپلیکیشن‌های خاص مانند بازی‌ها یا پرداخت‌های خرد توسعه یافته‌اند.

اگرچه بحث لایه دو بیشتر در فضای بیت‌کوین و اتریوم شکل گرفته، اما چندین بلاکچین دیگر نیز به‌سمت پیاده‌سازی یا توسعه راهکارهای Layer 2 حرکت کرده‌اند. در ادامه، به مهم‌ترین این شبکه‌ها اشاره می‌کنیم:

Polygon (MATIC)

پالیگان (Polygon) که در ابتدا به‌عنوان یک راهکار لایه دو برای اتریوم شناخته شد، امروزه به یک اکوسیستم کامل برای مقیاس‌پذیری تبدیل شده است. این شبکه از راهکارهای مختلفی از جمله Polygon zkEVM و Supernets برای ایجاد لایه دوم‌های عمومی و اختصاصی پشتیبانی می‌کند.

BNB Chain (Binance Smart Chain)

بایننس اسمارت چین نیز با معرفی راهکارهایی مانند opBNB (بر پایه Optimistic Rollup) و zkBNB (مبتنی بر ZK Rollup) وارد دنیای Layer 2 شده است. این تلاش‌ها در جهت کاهش بار اصلی شبکه BSC و افزایش کارایی اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز در این اکوسیستم است.

Avalanche

آوالانچ (Avalanche) با معرفی مفهوم Subnets به اپلیکیشن‌ها اجازه می‌دهد زنجیره‌های سفارشی خود را ایجاد کنند. این زیرشبکه‌ها اگرچه لایه دو به‌معنای اصلی نیستند، اما عملکردی مشابه Layer 2 دارند، به‌ویژه برای اپلیکیشن‌های خاص با نیازهای مقیاس‌پذیری بالا.

 StarkEx و StarkNet

فناوری StarkEx که پایه ZK Rollup دارد، در پروژه‌هایی مانند Immutable X و dYdX v3 برای ارائه راهکارهای مقیاس‌پذیر استفاده شده است. این مدل‌ها بیشتر به‌عنوان لایه دوم اختصاصی برای پروژه‌ها یا بازارهای خاص عمل می‌کنند.

Celo

Celo که پیش‌تر یک شبکه لایه اول بود، اکنون در حال مهاجرت به یک لایه دوم سازگار با اتریوم است. این حرکت به Celo اجازه می‌دهد تا از امنیت و نقدینگی اتریوم بهره‌مند شده و در عین حال، کارمزدهای پایین و سرعت بالا را حفظ کند.

 zkSync Era و Hyperchains

شبکه zkSync Era نه‌تنها خود یک راهکار لایه دوم برای اتریوم است، بلکه در حال توسعه Hyperchainهایی است که به‌عنوان لایه دوم بر روی zkSync لایه یک عمل می‌کنند. این ساختار چندلایه‌ای، مفهومی جدید از معماری ماژولار بلاکچین را نشان می‌دهد.

 و اما سایر شبکه‌ها...

شبکه‌هایی مانند Solana، Near، Sui، Aptos و Algorand در حال حاضر نیازی به راهکارهای لایه دوم ندارند، زیرا از ابتدا با معماری بسیار سریع و مقیاس‌پذیر طراحی شده‌اند. با این حال، در آینده ممکن است برای افزایش انعطاف‌پذیری، راهکارهای Layer 2 نیز به آن‌ها افزوده شود.

پروژه‌های اختصاصی لایه دو برای اپلیکیشن‌ها:

• xDAI Chain: زنجیره‌ای سبک، پایدار و سریع برای اپلیکیشن‌های پرداختی که از توکن پایدار DAI به‌عنوان واحد اصلی استفاده می‌کند. مناسب برای پرداخت‌های روزمره با کارمزد پایین.

• SKALE Network: شبکه‌ای چندزنجیره‌ای با هدف افزایش ظرفیت پردازش موازی، که برای اپلیکیشن‌هایی مانند بازی‌های بلاکچینی، متاورس‌ها و پروژه‌های NFT طراحی شده است.

مقایسه بلاکچین لایه یک و لایه دو

لایه اول بلاکچین مانند اتریوم و بیت‌کوین، تراکنش‌ها را به‌صورت مستقیم روی زنجیره اصلی پردازش می‌کند. این لایه بسیار امن و غیرمتمرکز است، اما معمولاً سرعت پایین و کارمزدهای بالایی دارد.

در مقابل، لایه دوم به‌عنوان یک افزونه عمل می‌کند و بخش زیادی از بار پردازش تراکنش‌ها را از دوش لایه اول برمی‌دارد. این راهکارها معمولاً تراکنش‌ها را به‌صورت دسته‌ای پردازش کرده و تنها نتیجه نهایی را به زنجیره اصلی می‌فرستند. به همین دلیل، سرعت بسیار بالاتر، هزینه کمتر و تجربه کاربری روان‌تری ارائه می‌دهند.

از نظر امنیت، لایه اول به‌دلیل ساختار درون‌زنجیره‌ای خود از امنیت بالایی برخوردار است. در حالی که امنیت لایه دو به طراحی آن بستگی دارد، اما معمولاً به لایه اول تکیه می‌کند. همچنین توسعه در لایه اول پیچیده‌تر است، اما در لایه دو انعطاف‌پذیرتر و سریع‌تر پیش می‌رود.

به‌طور کلی، ترکیب این دو لایه می‌تواند یک زیرساخت کامل برای آینده Web3 و اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز فراهم کند.

چالش‌های فنی و امنیتی راهکارهای لایه ۲

• خروج سرمایه در Plasma: پیچیدگی فرایند خروج ممکن است منجر به تأخیر یا آسیب‌پذیری شود.

• حملات به کانال‌های پرداخت (Lightning): در صورت عدم نظارت یا آنلاین نبودن یکی از طرفین، امکان تقلب وجود دارد.

• تمرکزگرایی در برخی پروژه‌ها: برخی شبکه‌ها برای سرعت و عملکرد بهتر، از نودهای محدود استفاده می‌کنند.

• وابستگی امنیتی به لایه اول: در اکثر موارد، امنیت لایه ۲ به عملکرد درست لایه اول وابسته است.

تأثیر راهکارهای لایه دو بر تجربه کاربر

یکی از مهم‌ترین مزایای راهکارهای لایه دو، بهبود قابل‌توجه در تجربه کاربری است. کاربران به‌جای پرداخت کارمزدهای بالا و انتظار برای تأییدهای طولانی در شبکه‌های اصلی مانند اتریوم، می‌توانند با استفاده از راهکارهای Layer 2 در عرض چند ثانیه و با هزینه‌ای بسیار پایین، تراکنش‌های خود را انجام دهند.

به‌عنوان نمونه، استفاده از پلتفرم یونی سواپ (Uniswap) بر بستر آربیتروم، نسبت به استفاده از همان پلتفرم روی شبکه اصلی اتریوم، تجربه‌ای بسیار سریع‌تر، روان‌تر و ارزان‌تر را برای کاربران فراهم می‌کند. این تفاوت چشمگیر در عملکرد، نشان می‌دهد که لایه دوم می‌تواند در پذیرش گسترده اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز نقش اساسی ایفا کند.

کاربردهای عملی راهکارهای Layer 2

• پرداخت‌های خرد: مانند خرید درون‌برنامه‌ای و هزینه‌های کوچک روزمره

• بازی‌های بلاکچینی (GameFi): تراکنش‌های سریع و کم‌هزینه درون بازی‌ها

• پلتفرم‌های NFT: انتقال سریع و ارزان دارایی‌های دیجیتال

• صرافی‌های غیرمتمرکز (DEX): انجام معاملات با کارمزد پایین و سرعت بالا

• استیبل‌کوین‌ها و اپلیکیشن‌های مالی: کاهش هزینه‌های تراکنش برای کاربران نهایی

نقش لایه دو در آینده Web3 و دیفای

با توسعه راهکارهای لایه دوم، مقیاس‌پذیری بلاکچین به سطحی می‌رسد که می‌تواند با سیستم‌های متمرکز رقابت کند. در آینده، Web3، اپلیکیشن‌های دیفای، بازی‌ها، بازار NFT، پرداخت‌های موبایلی و... همگی روی لایه‌های دوم سوار خواهند شد، بدون نیاز به قربانی کردن امنیت یا غیرمتمرکز بودن.

مزایا و معایب راهکارهای لایه دو

مزایا:

• افزایش چشمگیر توان عملیاتی شبکه

• کاهش قابل توجه کارمزدها

• بهبود تجربه کاربری

• تسهیل پرداخت‌های خرد و لحظه‌ای

معایب:

• پیچیدگی فنی در طراحی و پیاده‌سازی

• احتمال تمرکزگرایی در برخی پروژه‌ها

• نیاز به اعتماد نسبی در برخی مدل‌ها مانند State Channel

• چالش‌های امنیتی در بازگرداندن سرمایه به لایه اول

پروژه‌های نوظهور و آینده‌دار Layer 2 که باید زیر نظر داشت

• Scroll: رول اپ سازگار با EVM و مبتنی بر ZK، با تأکید بر تجربه توسعه‌دهندگان

• Mantle: شبکه لایه ۲ با مدل داده ماژولار و کارمزد بسیار پایین

• Taiko: پروژه‌ای که به‌دنبال ارائه ZK Rollup با سازگاری کامل با EVM است

• Linea (از ConsenSys): راهکاری بر بستر zkEVM با تمرکز بر اپلیکیشن‌های سازمانی

جمع‌بندی

راهکارهای لایه دوم به‌عنوان مکملی برای شبکه‌های بلاکچین، توانسته‌اند مشکلات کلیدی مانند مقیاس‌پذیری و هزینه را حل کنند. با توسعه بیشتر این تکنولوژی، بلاکچین به زیرساختی عملی‌تر برای اپلیکیشن‌های واقعی تبدیل خواهد شد. شناخت و استفاده از این راهکارها، گامی اساسی برای ورود حرفه‌ای به دنیای غیرمتمرکز است.