تراکنش‌های سریع و ارزان؛ راهکارهای لایه دوم اتریوم چه هستند؟
تراکنش‌های سریع و ارزان؛ راهکارهای لایه دوم اتریوم چه هستند؟ اگر تا حدودی با دنیای بلاک چین و ارزهای دیجیتال آشنا باشید مطمئناً اصطلاح «سه‌گانه مقیاس‌پذیری بلاک چین» به گوشتان خورده است.
سه‌گانه یا مثلث مقیاس‌پذیری، یک چالش معروف در دنیای بلاک چین است که از سه ضلع «مقیاس‌پذیری»، «تمرکززدایی» و «امنیت» تشکیل می‌شود.
ایده اصلی سه‌گانه مقیاس‌پذیری یا Scalability trilemma که برای اولین بار ویتالیک بوترین، خالق اتریوم به آن اشاره کرده
این است که هیچ‌وقت هر سه مؤلفه این سه‌گانه به‌طور هم‌زمان محقق نمی‌شوند و همیشه یکی از آنها قربانی سایرین می‌شود.
به‌عنوان مثال، برای رسیدن به مقیاس‌پذیری و امنیت، باید تمرکززدایی را قربانی کرد
و برای حفظ امنیت و تمرکززدایی، باید از مقیاس‌پذیری چشم‌پوشی کرد.
این معضل از همان ابتدا به‌صورت جدی در دنیای ارزهای دیجیتال وجود داشته و هریک از بلاک چین‌ها، بسته به نیاز‌ها و اولویت‌های خود، رویکرد متفاوتی را در قبال آن اتخاذ کرده‌اند.
برای مثال بلاک چین بیت کوین ترجیح داده به قیمت از دست دادن مقیاس‌پذیری امنیت شبکه خود و همچنین تمرکززدایی آن را حفظ کند و به الگوریتم اجماع اثبات کار پایبند بماند.
راهکارهای مقیاس‌پذیری لایه دوم در بلاک چین اتریوم
رشد سریع امور مالی غیرمتمرکز (DeFi)، توکن‌های غیرمثلی (NFT) و بازی‌ها باعث افزایش استقبال از بلاک چین اتریوم شده
و آن را با مشکل ازدحام مواجه کرده است.
با توجه به اینکه ظرفیت فعلی شبکه اتریوم به‌اندازه‌ای است که تنها ۱۵ تراکنش بر ثانیه را پشتیبانی می‌کند
این ازدحام به ایجاد گلوگاه‌ها و افزایش کارمزد تراکنش‌ها منجر می‌شود.
همچنین، برخی از نرم‌افزارهای غیرمتمرکز (dApp) که روی بلاک چین اتریوم ساخته شده‌اند
گاهی به‌خاطر این ازدحام غیرقابل‌استفاده می‌شوند.
مهاجرت اتریوم به یک شبکه مبتنی بر اثبات سهام که از تکنیک «شاردینگ» (Sharding) استفاده می‌کند
می‌تواند بخشی از این فشار را که روی لایه اول قرار دارد کاهش دهد.
اتریوم برای این کار شبکه جدید را به چندین شارد یا زنجیره فرعی تقسیم می‌کند
تا فشار روی شاردهای مختلف توزیع شود و ضمن کاهش ازدحام شبکه، ظرفیت تراکنش‌ها را نیز افزایش دهد.
لایه دوم و فناوری‌های مرتبط با آن، راهکارهای متفاوتی برای مقیاس‌پذیری اتریوم ارائه می‌دهند
که هریک مزایا و هزینه‌های خاص خود را دارد.
برخی از این راهکارها عبارت‌اند از:
پلاسما (Plasma)
زنجیره‌های جانبی (Sidechains)
کانال‌های وضعیت و کانال‌های پرداخت (State Channels and Payment Channels)
رول‌آپ‌های آپتیمیستیک (Optimistic Rollups)
رول‌آپ‌های زی‌کِی (ZK-Rollups)
والیدیوم (Validium)
پروتکل‌های تجمیع‌کننده (Aggregator)
پلاسما
زنجیره‌های پلاسما بلاک چین‌های جداگانه‌ای هستند که به اتریوم متصل می‌شوند.
از آنجا که این زنجیره‌ها مانند کپی‌های کوچکی از شبکه اصلی اتریوم هستند
به آنها «زنجیره فرزند» (child chain) هم گفته می‌شود.
زنجیره‌های فرزند از ترکیبی از قراردادهای هوشمند و روش‌های اعتبارسنجی رمزنگارانه استفاده می‌کنند تا بار تراکنش‌ها را از زنجیره والد کم کنند.
هر یک از زنجیره‌های پلاسما مکانیسم خاص خود را برای تأیید بلاک دارد و به‌صورت دوره‌ای به زنجیره اصلی اتریوم گزارش می‌دهد.
آنها در صورت مواجهه با اختلافات مربوط به تأیید تراکنش‌های مخرب از امنیت اتریوم برای حل‌وفصل آن استفاده می‌کنند.
زنجیره‌های پلاسما توان عملیاتی بالایی را با هزینه کم در ازای هر تراکنش فراهم می‌کنند
اما تنها تراکنش‌های اصلی مانند انتقال و مبادله توکن‌های اتریوم در این زنجیره‌ها پشتیبانی می‌شوند.
همچنین این زنجیره‌ها مستلزم فعالیت بالا هستند
و به‌دلیل طولانی‌بودن زمان انتظار برای برداشت دارایی، امکان بروز چالش‌هایی در آنها وجود دارد.
چندین پروژه وجود دارند که از پلاسما برای پیاده‌سازی نرم‌افزارهای غیرمتمرکز استفاده می‌کنند
که از نمونه‌های آنها می‌توان به او‌ام‌جی نتورک (OMG Network) و لیپ‌دائو (LeapDAO) اشاره کرد.
زنجیره پلاسما؛ از راهکارهای مقیاس‌پذیری
زنجیره‌های جانبی
زنجیره‌های جانبی یا ساید چین‌های لایه دوم، بلاک چین‌های مستقلی هستند
که با ماشین مجازی اتریوم (EVM) سازگاری دارند و به‌موازات زنجیره اصلی اتریوم اجرا می‌شوند.
در شبکه زنجیره جانبی، اعتبارسنج‌ها وظیفه تأیید و پردازش تراکنش‌ها، افزودن بلاک‌های جدید و رعایت قوانین اجماع مختص زنجیره جانبی
مانند اثبات اعتبار (proof-of-authority) یا اثبات سهام نمایندگی‌شده (delegated proof-of-stake) را بر عهده دارند.
سازگاری ساید چین‌ها از طریق یک پل دوطرفه به اتریوم به دست می‌آید
اما امنیت آنها به‌طور مستقیم از اتریوم گرفته نمی‌شود و بر عهده خود زنجیره‌های جانبی است.
زنجیره‌های جانبی اتریوم؛ از راهکارهای مقیاس‌پذیری
زنجیره‌های جانبی از یک فناوری اثبات‌شده و کارآمد استفاده می‌کنند
و از طریق سازگاری با ماشین مجازی اتریوم، امکان انجام تراکنش‌های پیچیده‌تری را فراهم می‌کنند.
با این حال، این زنجیره‌ها کمتر غیرمتمرکز هستند
و به‌جای استفاده از امنیت لایه اصلی، به مکانیسم‌های اجماع خود تکیه دارند.
بنابراین، از لحاظ فنی به‌عنوان پروتکل لایه دوم به معنای رایج آن به شمار نمی‌روند.
پی‌او‌اِی نتورک (POA Network) و ایکس‌دای چین (xDai Chain) نمونه‌هایی از پروژه‌های زنجیره جانبی هستند.
کانال‌های وضعیت و کانال‌های پرداخت
کانال‌های وضعیت یکی از اولین راهکارهای مقیاس‌پذیری لایه دوم هستند که به‌طور گسترده‌ای مورد بحث و بررسی قرار گرفته‌اند.
این راهکار با استفاده از قراردادهای چندامضایی، به مشارکت‌کنندگان امکان می‌دهد
که تراکنش‌های سریع و متعددی را در خارج از زنجیره انجام دهند.
تراکنش‌های انجام‌شده در کانال‌های وضعیت، هر زمان که لازم باشد، برای نهایی‌شدن به لایه اول ارسال می‌شوند.
کانال‌های وضعیت قادر به مدیریت تعاملات پیچیده‌تری مانند بازی‌ها هستند.
این در حالی است که کانال‌های پرداخت در واقع نسخه ساده‌ای از کانال‌های وضعیت هستند
که فقط پرداخت‌های میان دو مشارکت‌کننده را انجام می‌دهند.
کانال‌های وضعیت توان عملیاتی بسیار بالایی برای انجام تراکنش‌ها با هزینه بسیار پایین دارند.
این قابلیت آنها را به گزینه ایدئالی برای ریزپرداخت‌ها (micropayment) تبدیل کرده است
اما هزینه زمانی و مالی راه‌اندازی و استقرار این کانال‌ها برای پرداخت‌هایی که فقط یک بار انجام می‌شوند
مناسب نیست؛ چراکه وجوه انتقالی باید در کانال‌های پرداختِ باز قفل شوند و همین مسئله باعث می‌شود
که این کانال‌ها فقط برای تراکنش‌های متعدد و پی‌درپی مناسب باشند.
سلر (Celer)، پرون (Perun) و رِیدن (Raiden) پروژه‌های مشهوری هستند که از کانال‌های وضعیت در اتریوم استفاده می‌کنند.
رول‌آپ‌های آپتیمیستیک
رول‌آپ‌های آپتیمیستیک به‌صورت موازی با زنجیره اصلی اتریوم در لایه دوم قرار می‌گیرند (آپتیمیستیک در لغت به‌معنای خوش‌بینانه است).
این رول‌آپ‌ها امکان انجام تراکنش‌ها را به‌صورت ارزان و با قابلیت مقیاس‌پذیری بالا فراهم می‌کنند.
در رول‌آپ‌ها، تراکنش‌ها به‌صورت گروهی و خارج از لایه اول اجرا می‌شوند
اما همه این تراکنش‌ها در نهایت در قالب یک تراکنش واحد به لایه اصلی اتریوم ارسال می‌شوند و از همین طریق، از امنیت شبکه اصلی اتریوم هم بهره‌مند خواهند شد.
یکی از دلایل سرعت پایین و هزینه بالای خدمات شبکه اتریوم، محاسبات مربوط به الگوریتم اثبات کار (proof of work) آن است.
از آنجا که رول‌آپ‌ها اساساً هیچ محاسباتی انجام نمی‌دهندتوانسته‌اند مقیاس‌پذیری را تا ۱۰۰ برابر افزایش دهند.
این رقم در آینده با راه‌اندازی شاردینگ اتریوم بیشتر نیز خواهد شد.
پیش‌فرض رول‌آپ‌های آپتیمیستیک (همان طور که از اسمشان پیداست) این است
که تراکنش‌ها معتبر هستند مگر اینکه شواهدی از تقلب وجود داشته باشد که در این صورت، اقدام به انجام محاسبات می‌کنند.
این رول‌آپ‌ها از یک سیستم التزام و اخذ تعهد استفاده می‌کنند که بر اساس آن، کسی که مسئول یک تراکنش مخرب شناخته شود
دارایی وثیقه‌اش توقیف می‌شود.
بخشی از این دارایی توقیف‌شده سوزانده و بخشی دیگر به‌عنوان مشوق به طرفی که فعالیت مخرب را در شبکه به‌درستی انجام داده، اعطا می‌شود.
از آنجا که رول‌آپ‌های آپتیمیستیک با ماشین مجازی اتریوم و زبان برنامه‌نویسی سالیدیتی (Solidity) سازگاری دارند
می‌توانند هر کاری را که در لایه اول اتریوم امکان‌پذیر است انجام دهند.
این رول‌آپ‌ها امن و غیرمتمرکز هستند چراکه همه داده‌های تراکنش‌های آنها در زنجیره لایه اصلی ذخیره می‌شود.
رول‌آپ‌ها در عین حال مقیاس‌پذیری را نیز فراهم می‌کنند.
با این حال، به‌دلیل احتمال وجود چالش‌های مربوط به تقلب، ممکن است زمان انتظار برای ثبت تراکنش‌های درون‌زنجیره‌ای طولانی شود.
رول‌آپ‌های آپتیمیستیک؛ از راهکارهای مقیاس‌پذیری
رول‌آپ‌های آپتیمیستیک هم از پرداخت‌های ساده و هم از قراردادهای هوشمند پیچیده پشتیبانی می‌کنند.
به همین دلیل برای نرم‌افزارهای دیفای مناسب‌تر هستند.
پروتکل‌های آپتیمیزم (Optimism)، آربیتروم (Arbitrum) و کارتزی (Cartesi) ازجمله پروژه‌های متعددی هستند
که فناوری رول‌آپ‌های آپتیمیستیک را پیاده‌سازی کرده‌اند.
پلتفرم یونی سواپ (Uniswap) که پیشروترین صرافی غیرمتمرکز است،
به‌تازگی اعلام کرده که قصد دارد گامی دیگر در راستای پذیرش فناوری لایه دوم بردارد.
یونی سواپ می‌خواهد برای کاهش چشمگیر هزینه‌های تراکنش برای کاربران، نرم‌افزار خود را روی پروتکل آپتیمیزم هم راه‌اندازی کند.
رول‌آپ‌های زی‌کِی
رول‌آپ‌های دانایی صفر یا Zero-Knowledge تراکنش‌های خارج از زنجیره را دسته‌بندی کرده
و یک گواه رمزنگاری‌شده برای آن ایجاد می‌کنند
که اسنارک (SNARK) نامیده می‌شود. برخلاف رول‌آپ‌های آپتیمیستیک که هیچ محاسباتی
برای امنیت تراکنش‌ها انجام نمی‌دهند
رول‌آپ‌های زی‌کی محاسبات برون‌زنجیره‌ای خود را دارند
و گواه اعتبار حاصل از این محاسبات را به زنجیره لایه اول ارسال می‌کنند.
در رول‌آپ‌های زی‌کِی وضعیت حساب‌ها و موجودی‌ها به‌وسیله دو درخت مرکل جداگانه نشان داده می‌شوند.
ریشه‌های درخت‌های مرکل که از هش موجودی و وضعیت حساب‌ها به‌دست آمده‌اند
اطمینان می‌دهند که هیچ‌کس نمی‌تواند داده‌ها را جعل کند.
ریشه‌های هر دو درخت مرکل در یک قرارداد هوشمند اتریومی ذخیره می‌شوند که اطلاعات مختصری را از وضعیت ساید چین ارائه می‌دهد.
تمامی داده‌های دیگر، به‌صورت برون‌زنجیره‌ای (آف‌چین) ذخیره می‌شوند.
نتیجه‌گیری
هیچ‌یک از راهکارهای مقیاس‌پذیری لایه دوم اتریوم به‌تنهایی قادر نیست
مشکل کارمزدهای بالا و ترافیک شبکه اتریوم را برطرف کند و امنیت، تمرکززدایی و مقیاس‌پذیری که چشم‌اندازهای اصلی اتریوم ۲ هستند را محقق کند.
گردآوری: وبلاگ تترفا
