Web3 و بلاکچین، این فناوری‌ها با ویژگی‌های مهم دنیا را تسخیر کرده‌اند و یک ویژگی کلیدی غیرمتمرکزسازی است، یعنی توانایی یک سامانه یا فرایند برای کنترل شدن توسط یک شبکه توزیع‌شده، که نیاز به مرجع مرکزی را از میان می‌برد.
با ادامه تکامل بلاکچین، پذیرش آن هم در حال افزایش است و انتشار پروتکل‌ها و پروژه‌های متعدد را رقم زده است. با این حال، مانع حیاتی‌ای وجود دارد که بلاکچین برای پذیرش گسترده باید بر آن غلبه کند و اینجاست که راه‌حل‌های مقیاسپذیری وارد می‌شوند.
این مقاله دو رویکرد اصلی مقیاسپذیری بلاکچین، راه‌حل‌های لایه 1 و لایه 2، را بررسی می‌کند. راه‌حل‌های مقیاسپذیری بلاکچین یعنی چه، چه میکنند و چگونه به هدف ایمن‌تر و آسان‌تر کردن Web3 کمک میکنند؟ بیایید ببینیم!
مقیاسپذیری بلاکچین چیست؟
یک بزرگراه شلوغ را تصور کنید، جایی که خودروها با سرعت مجاز ملی می‌رانند اما همه رانندگان پشت چراغ‌های راهنمایی کند می‌شوند و می‌ایستند. این نشان می‌دهد خودروها در بزرگراه‌ها سریع حرکت میکنند اما هنگام نزدیک شدن به چراغ‌ها کند می‌شوند، بلاکچین هم همین‌طور کار می‌کند!
اما نه، بلاکچین با خودرو سروکار ندارد، اطلاعات (تراکنشها) را حمل می‌کند. تراکنش‌های بلاکچین سریع، امن و شفاف‌اند، اما وقتی ترافیک شبکه زیاد باشد، همه چیز به‌شدت کند میشود، و اینجاست که مقیاسپذیری وارد میشود.
مقیاسپذیری بلاکچین به توانایی یک شبکه در مدیریت کارآمد تعداد رو به رشد تراکنشها اشاره دارد. این اساساً به این می‌پردازد که یک بلاکچین با افزایش پایگاه کاربران و حجم تراکنش چقدر می‌تواند زمان پردازش سریع تراکنش و کارمزد پایین را حفظ کند.
چرا مقیاسپذیری اهمیت دارد؟
محدودیت مقیاسپذیری چالشی جدی برای پذیرش بلاکچین است. دلیلش این است:
تراکنش‌های کند
وقتی یک بلاکچین به ظرفیتش می‌رسد، زمان تأیید تراکنش می‌تواند دردناک کند شود. این می‌تواند برای کاربران ناامیدکننده باشد و برنامه‌های دنیای واقعی را مختل کند.
کارمزدهای بالا
با افزایش ازدحام، کارمزد تراکنشها می‌تواند به‌شدت بالا برود. این موضوع ممکن است کاربران را از مشارکت در شبکه منصرف کند.
قابلیت استفاده محدود
بلاک‌چین‌هایی با مقیاسپذیری ضعیف برای پشتیبانی از برنامه‌های پیچیده‌ای که حجم تراکنش بالا نیاز دارند دچار مشکل می‌شوند. خوشبختانه توسعه‌دهندگان پیوسته برای رفع چالش‌های مقیاسپذیری نوآوری میکنند. به همین دلیل دو رویکرد اصلی وجود دارد، راه‌حل‌های لایه 1 و لایه 2.
راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1 و لایه 2 چیستند؟
برای رفع این مشکلات مقیاسپذیری، راهکارهای گوناگونی توسعه یافته‌اند که عمدتاً در دو دسته‌ی لایه 1 و لایه 2 قرار می‌گیرند. هدف این راهکارها بهبود عملکرد و مقیاسپذیری شبکه‌های بلاکچین به شیوه‌های مختلف است.
راهکار مقیاسپذیری لایه 1
برای بهبود مقیاسپذیری و سرعت بلاکچین، راه‌حل‌های مقیاسپذیری لایه 1 نیازمند تغییرات اساسی در پروتکل اصلی‌اند. این شامل تغییرات در معماری بلاکچین و سازوکارهای اجماع است.
این تغییرات مستقیماً در لایه‌ی هسته‌ی بلاکچین ادغام می‌شوند و هدفشان پردازش تراکنش‌های بیشتر در هر ثانیه (TPS) و بهبود کارایی کلی است. راهکارهای لایه 1 با بهینهسازی لایه‌ی هسته می‌کوشند ظرفیت بلاکچین را بدون اتکا به سیستم‌ها یا لایه‌های بیرونی افزایش دهند.
راهکار مقیاسپذیری لایه 2
راهکارهای مقیاسپذیری لایه 2 روی بلاکچین موجود اجرا می‌شوند و لایه‌ای اضافی برای پردازش تراکنشها می‌سازند. هدف این راهکارها افزایش مقیاسپذیری بلاکچین از طریق انتقال بخشی از تراکنشها از زنجیره‌ی اصلی است، که ازدحام را کم می‌کند و سرعت را بالا می‌برد.
راهکارهای لایه 2 تراکنشها را خارج از زنجیره پردازش میکنند و هر از چندی آن‌ها را روی بلاکچین اصلی تسویه میکنند، به‌طوری که امنیت و تمرکززدایی حفظ میشود. این رویکرد بدون تغییر در پروتکل زیربنایی بلاکچین، توان عملیاتی تراکنشها را بالا می‌برد و کارمزدها را کاهش می‌دهد.
راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1 چگونه کار میکنند؟
راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1 شامل ایجاد تغییرات بنیادین در پروتکل پایه‌ی بلاکچین برای بهبود مقیاسپذیری و عملکرد آن است. هدف این راهکارها افزایش ظرفیت بلاکچین از راه بهبود ویژگی‌ها و عملیات هسته‌ی آن است.
تمرکز اصلی بر بهینهسازی معماری بلاکچین و سازوکارهای اجماع است تا تراکنش‌های بیشتری در هر ثانیه (TPS) پردازش شود و کارایی کلی بهتر شود.
نمونه‌هایی از راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1
افزایش اندازه بلاک
این رویکرد سرراست مقدار داده‌ای را که هر بلاک می‌تواند نگه دارد افزایش می‌دهد و اجازه می‌دهد تراکنش‌های بیشتری در هر بلاک پردازش شوند. برای مثال، Bitcoin حد اندازه بلاک 1 مگابایت دارد، در حالی که Bitcoin Cash آن را به 32 مگابایت افزایش داد. با این حال، افزایش بیش از حد اندازه بلاک می‌تواند به تمرکزگرایی بینجامد، چون برای راستی‌آزمایی بلاک‌ها به رایانه‌های قدرتمندتر نیاز است.
اثبات سهام (PoS)
گذار از اثبات کار (PoW)، سازوکار اجماع مورد استفاده Bitcoin، به اثبات سهام می‌تواند مقیاسپذیری را بهبود دهد. در PoW، ماینرها برای حل معماهای پیچیده رقابت میکنند تا تراکنشها را راستی‌آزمایی کنند و پاداش بگیرند. PoS در مقابل تراکنشها را بر اساس تعداد کوین‌هایی که کاربر دارد (سهامش) راستی‌آزمایی می‌کند. این توان محاسباتی فشرده موردنیاز PoW را حذف می‌کند و به پردازش سریع‌تر تراکنش می‌انجامد.
شاردینگ
این روش بلاکچین را به چند شارد تقسیم می‌کند که هر کدام تراکنشها را مستقل پردازش میکنند. چون چند شارد می‌توانند هم‌زمان تراکنشها را تأیید کنند، توان عملیاتی تراکنشها به‌طور چشمگیری بالا می‌رود. با این حال، شاردینگ می‌تواند پیچیدگی و خطرهای امنیتی بالقوه‌ای به همراه داشته باشد، زیرا به ارتباط و هماهنگی میان شاردها نیاز دارد.
مزایا و محدودیت‌های راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1
مزایای راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1:
افزایش توان عملیاتی تراکنشها
راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1 می‌توانند تعداد تراکنش‌های پردازش‌شده در هر ثانیه توسط بلاکچین را به‌طور چشمگیری بالا ببرند و شبکه را کارآمدتر و توانمند در تحمل بار بیشتر کنند.
امنیت و تمرکززدایی بهتر
راهکارهای لایه 1 با بهبود پروتکل هسته، معمولاً ویژگی‌های ذاتی امنیت و تمرکززدایی بلاکچین را حفظ یا تقویت میکنند و عملیاتی مطمئن و بدون نیاز به اعتماد را تضمین میکنند.
پایداری بلندمدت
بهبودهای بنیادین در معماری بلاکچین می‌تواند مزایای ماندگاری داشته باشد و پایه‌ای محکم برای ارتقای آینده‌ی مقیاسپذیری و عملکرد بسازد، بی‌آنکه به راهکارهای خارج از زنجیره‌ی مداوم نیاز باشد.
ازدحام کمتر و کارمزد پایین‌تر
با پردازش کارآمدتر تراکنشها، شبکه ازدحام کمتری را تجربه می‌کند و این به کارمزد پایین‌تر و زمان تأیید سریع‌تر برای کاربران می‌انجامد.
محدودیت‌های راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1
پیادهسازی پیچیده
پیادهسازی تغییرات لایه 1 می‌تواند از نظر فنی پیچیده باشد و زمان و منابع قابل‌توجهی بطلبد. این تغییرات اغلب به اجماع میان جامعه و توسعه‌دهندگان نیاز دارند که دستیابی به آن می‌تواند دشوار باشد.
خطر هارد فورک
تغییرات عمده در پروتکل بلاکچین می‌تواند به هارد فورک منجر شود، یعنی وضعیتی که بلاکچین به دو شبکه‌ی جداگانه تقسیم میشود. این موضوع می‌تواند در جامعه سردرگمی، خطرهای امنیتی و چندپارگی ایجاد کند.
بده‌بستان‌های مقیاسپذیری
برخی راهکارهای لایه 1 ممکن است بده‌بستان‌هایی داشته باشند، مثلاً فدا کردن مقداری از تمرکززدایی یا امنیت برای رسیدن به مقیاسپذیری بالاتر. ایجاد توازن میان این بده‌بستان‌ها چالشی حیاتی است.
تأثیر فوری محدود
راهکارهای لایه 1 مزایای بلندمدت دارند، اما تأثیر فوری آن‌ها ممکن است در مقایسه با راهکارهای لایه 2 محدود باشد، چون راهکارهای لایه 2 با اجرا روی بلاکچین موجود اغلب می‌توانند بهبود سریع‌تری در مقیاسپذیری ایجاد کنند.
راهکارهای مقیاسپذیری لایه 2 چگونه کار میکنند؟
راهکارهای مقیاسپذیری لایه 2 روی بلاکچین موجود اجرا می‌شوند و لایه‌ای اضافی می‌سازند که پردازش تراکنشها را کارآمدتر انجام می‌دهد. هدف این راهکارها کاهش بار بلاکچین اصلی از طریق انتقال تراکنشها و پردازش آن‌ها خارج از زنجیره یا روی شبکه‌های ثانویه است.
نتایج این تراکنشها سپس هر از چندی روی بلاکچین اصلی تسویه میشود و امنیت و یکپارچگی کل سیستم را تضمین می‌کند. به این ترتیب، راهکارهای لایه 2 می‌توانند مقیاسپذیری و سرعت شبکه‌های بلاکچین را بدون نیاز به تغییرات بنیادین در پروتکل پایه به‌طور چشمگیری ارتقا دهند.
نمونه‌هایی از راهکارهای مقیاسپذیری لایه 2
کانالهای حالت
این کانال‌ها امکان انجام چندین تراکنش خارج از زنجیره را میان طرفین فراهم میکنند. وقتی تراکنشها کامل شدند، وضعیت نهایی روی بلاکچین اصلی ثبت میشود و حجم تراکنش‌های روی زنجیره به حداقل می‌رسد.
زنجیرههای جانبی
این‌ها بلاک‌چین‌هایی جداگانه‌اند که به موازات زنجیره‌ی اصلی اجرا می‌شوند و به آن متصل‌اند. تراکنشها را میتوان روی زنجیره‌ی جانبی پردازش کرد و سپس هر از چندی روی زنجیره‌ی اصلی تسویه کرد تا بار کاری زنجیره‌ی اصلی کم شود.
رولآپها
این روش چندین تراکنش را در قالب یک تراکنش واحد بسته‌بندی می‌کند که سپس روی زنجیره‌ی اصلی ثبت میشود. رولآپهای خوش‌بینانه (Optimistic) و رولآپهای اثبات دانش صفر (ZK) دو نوع اصلی رول‌آپ هستند. هر دو تراکنشها را خارج از زنجیره پردازش میکنند و سپس خلاصه‌ای از آن را به بلاکچین اصلی ارسال میکنند. هدف این روش افزایش کارآمد توان عملیاتی تراکنش‌هاست.
مزایا و محدودیت‌های راهکارهای مقیاسپذیری لایه 2
مزایای راهکارهای مقیاسپذیری لایه 2:
مقیاسپذیری بهبودیافته
راهکارهای لایه 2 با پردازش تراکنشها خارج از زنجیره یا روی لایه‌های اضافی، توان عملیاتی تراکنشها را بسیار بالا می‌برند و فشار روی بلاکچین اصلی را کم میکنند.
کارمزد کمتر تراکنش
راهکارهای لایه 2 با انتقال تراکنشها از زنجیره‌ی اصلی به کاهش ازدحام شبکه کمک میکنند و کارمزد تراکنش کاربران را پایین می‌آورند.
سرعت بیشتر تراکنشها
تراکنش‌هایی که روی راهکارهای لایه 2 پردازش می‌شوند خیلی سریع‌تر از تراکنش‌های زنجیره‌ی اصلی تأیید می‌شوند و تجربه‌ی کاربری را بهتر میکنند.
حفظ امنیت زنجیره‌ی اصلی
از آنجا که راهکارهای لایه 2 در نهایت روی بلاکچین اصلی تسویه می‌شوند، مزایای امنیت و تمرکززدایی پروتکل زیربنایی لایه 1 را به ارث می‌برند.
محدودیت‌های راهکارهای لایه 2
پیچیدگی
پیادهسازی و مدیریت راهکارهای لایه 2 می‌تواند از نظر فنی پیچیده باشد و زیرساخت و پروتکل‌های پیشرفته‌ای می‌طلبد تا یکپارچگی روان با زنجیره‌ی اصلی تضمین شود.
مفروضات اعتماد
برخی راهکارهای لایه 2 ممکن است مفروضات اعتماد اضافی ایجاد کنند و به‌طور بالقوه ماهیت بدون نیاز به اعتماد تراکنش‌های بلاکچین را به خطر بیندازند.
وابستگی به زنجیره‌ی اصلی
راهکارهای لایه 2 هرچند تراکنشها را از زنجیره‌ی اصلی بیرون می‌برند، برای تسویه‌ی نهایی همچنان به زنجیره‌ی اصلی متکیاند، یعنی نمی‌توانند گلوگاه‌های زنجیره‌ی اصلی را به‌طور کامل از بین ببرند.
پذیرش کاربران
برای اینکه راه‌حل‌های لایه 2 مؤثر باشند، پذیرش گسترده کاربران و پشتیبانی اکوسیستم گسترده‌تر (مانند کیف پول‌ها و صرافی‌ها) ضروری است.
مقایسه‌ی راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1 و لایه 2
در ادامه مقایسه‌ای مستقیم میان راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1 و لایه 2 آمده است:
رویکرد
راهکارهای لایه 1 لایه‌ی پایه‌ی بلاکچین را تغییر می‌دهند. در مقابل، راهکارهای لایه 2 روی بلاکچین موجود اجرا می‌شوند.
پیادهسازی
راهکارهای لایه 1 شامل تغییرات مستقیم در پروتکل و معماری بلاکچین هستند، در حالی که راهکارهای لایه 2 لایه‌ها یا شبکه‌های ثانویه‌ای برای پردازش تراکنش می‌سازند.
مقیاسپذیری
راهکارهای لایه 1 با افزایش ظرفیت ذاتی بلاکچین، مقیاسپذیری را بهتر میکنند. راهکارهای لایه 2 اما تراکنشها را از زنجیره‌ی اصلی بیرون می‌برند و توان عملیاتی را به‌طور چشمگیری بالا می‌برند.
امنیت و تمرکززدایی
راهکارهای لایه 1 معمولاً این ویژگی‌ها را حفظ یا تقویت میکنند، اما ممکن است بده‌بستان‌هایی داشته باشند. در همین حال، راهکارهای لایه 2 برای تسویه‌ی نهایی به زنجیره‌ی اصلی متکیاند و امنیت را حفظ میکنند، ولی می‌توانند مفروضات اعتماد اضافی ایجاد کنند.
پیچیدگی و ریسک
راهکارهای لایه 1 پیچیدگی و ریسک بالایی دارند، از جمله هارد فورک‌های بالقوه و چالش‌های اجماع. در مقابل، راهکارهای لایه 2 از نظر فنی پیچیده‌اند ولی پروتکل پایه را تغییر نمی‌دهند. موفقیت آن‌ها به پذیرش کاربران و پشتیبانی اکوسیستم بستگی دارد.
جمع‌بندی
در تلاش برای مقیاس‌پذیر و کارآمد کردن فناوری بلاکچین، هر دو دسته راهکار مقیاسپذیری لایه 1 و لایه 2 نقش‌های حیاتی دارند. راهکارهای لایه 1 شامل تغییرات بنیادین در پروتکل هسته‌ی بلاک‌چین‌اند و ظرفیت و عملکرد آن را مستقیماً بهبود می‌دهند.
در همین حال، راهکارهای لایه 2 روی بلاکچین موجود اجرا می‌شوند و تراکنشها را به لایه‌های ثانویه منتقل میکنند تا ازدحام را کم کنند و سرعت را بالا ببرند.
هر رویکرد مزایا و محدودیت‌های مشخصی دارد و استفاده‌ی ترکیبی از آن‌ها برای ساختن شبکه‌های بلاکچین مقاوم و مقیاس‌پذیر که بتوانند تقاضای فزاینده را تحمل کنند و تجربه‌ای روان برای کاربر فراهم کنند ضروری است.
Zypto: ارتقای مقیاسپذیری بلاکچین با راهکارهای لایه 1 و لایه 2
Zypto متعهد است فناوری بلاکچین را با راه‌حل‌های مقیاسپذیری پیشرفته متحول کند. ما به پتانسیل بلاکچین برای استفاده روزمره باور داریم و ابزارهای نوآورانه ما این را واقعیت میکنند. Zypto متعهد به افزایش مقیاسپذیری و کارایی برنامه‌های Web3 است.
آماده‌اید آینده‌ی بلاکچین را تجربه کنید؟ نگاهی به وب‌سایت ما بیندازید تا ببینید Zypto چگونه از راهکارهای لایه 1 و لایه 2 هر دو برای بهینهسازی عملیات بلاکچین شما استفاده می‌کند.
راه‌حل‌های مقیاسپذیری برای ETH چیستند؟
راه‌حل‌های مقیاسپذیری برای Ethereum شامل فناوریهای لایه 2 مانند رولآپها (Optimistic و zk-Rollups)، کانالهای وضعیت و زنجیرههای جانبی است.
هدف این راهکارها افزایش توان عملیاتی تراکنشها و کاهش هزینهها بدون به خطر انداختن امنیت است.
راهکار مقیاسپذیری لایه 2 چیست؟
راهکار مقیاسپذیری لایه 2 چارچوب یا پروتکلی ثانویه است که روی یک بلاکچین (لایه 1) ساخته میشود تا مقیاسپذیری آن را بهتر کند.
نمونهها شامل رولآپها، کانالهای وضعیت و زنجیرههای پلاسما است که تراکنشها را خارج از زنجیره یا به شیوهای کارآمدتر پردازش میکنند و برای امنیت و قطعیت به بلاکچین اصلی تکیه دارند.
مقیاسپذیری در کریپتو چیست؟
مقیاسپذیری در کریپتو به بهبود ظرفیت بلاکچین برای تحمل تعداد بیشتری تراکنش در هر ثانیه (TPS) اشاره دارد.
این هدف را میتوان از راههای گوناگونی مانند افزایش اندازهی بلاک، بهینهسازی سازوکارهای اجماع یا پیادهسازی راهکارهای لایه 2 به دست آورد.
راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1 چیست؟
راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1 شامل تغییر یا ارتقای پروتکل اصلی بلاکچین برای بهبود عملکرد آن است.
نمونهها شامل افزایش اندازهی بلاک، بهبود الگوریتمهای اجماع (مثلاً گذار از اثبات کار به اثبات سهام) و پیادهسازی شاردینگ برای توزیع بار پردازش میان چندین گره است.
موضوعات مرتبط
سوالات متداول
راهکارهای مقیاسپذیری برای ETH چیست؟
راهکارهای مقیاسپذیری برای اتریوم شامل فناوریهای لایه 2 مانند رولآپها (رولآپهای Optimistic و zk-Rollup)، کانالهای حالت و زنجیرههای جانبی است. هدف این راهکارها افزایش توان عملیاتی تراکنشها و کاهش هزینهها بدون به خطر انداختن امنیت است.
راهکار مقیاسپذیری لایه 2 چیست؟
راهکار مقیاسپذیری لایه 2 چارچوب یا پروتکلی ثانویه است که روی یک بلاکچین (لایه 1) ساخته میشود تا مقیاسپذیری آن را بهتر کند. نمونهها شامل رولآپها، کانالهای حالت و زنجیرههای پلاسما هستند که تراکنشها را خارج از زنجیره یا به شیوهای کارآمدتر پردازش میکنند و برای امنیت و قطعیت همچنان به بلاکچین اصلی متکیاند.
مقیاسپذیری در کریپتو چیست؟
مقیاسپذیری در کریپتو به بهبود ظرفیت بلاکچین برای تحمل تعداد بیشتری تراکنش در هر ثانیه (TPS) اشاره دارد. این هدف را میتوان از راههای گوناگونی مانند افزایش اندازهی بلاک، بهینهسازی سازوکارهای اجماع یا پیادهسازی راهکارهای لایه 2 به دست آورد.
راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1 چیست؟
راهکارهای مقیاسپذیری لایه 1 شامل تغییر یا ارتقای پروتکل اصلی بلاکچین برای بهبود عملکرد آن است. نمونهها شامل افزایش اندازهی بلاک، بهبود الگوریتمهای اجماع (مثلاً گذار از اثبات کار به اثبات سهام) و پیادهسازی شاردینگ برای توزیع بار پردازش میان چندین گره است.
