بلاکچین یک فناوری انقلابی است که امکان تبادل امن و شفاف داده ها را فراهم می کند. از یک سری لایه برای ذخیره و پردازش اطلاعات استفاده می کند که به آنها لایه های 0-3 می گویند. هر لایه هدف و عملکرد خاص خود را دارد که امکان ایجاد یک سیستم جامع را فراهم می کند که می تواند طیف گسترده ای از تراکنش ها را انجام دهد.
بلاک چین به عنوان یک فناوری دفتر کل توزیع شده (DLT) تعریف می شود که تبادل امن و مطمئن دارایی های دیجیتال بین دو یا چند طرف را تسهیل می کند. این یک سیستم منحصر به فرد است که به عنوان یک شبکه باز و غیرمتمرکز برای ذخیره داده ها در چندین رایانه به طور همزمان عمل می کند.
Layer1
به منظور اعتبارسنجی و نهایی کردن تراکنش ها، لایه 1 بلاک چین پایه ای است که چندین لایه دیگر ممکن است بر روی آن ساخته شود. آنها می توانند مستقل از سایر بلاک چین ها کار کنند.
لایه 1 را می توان به سه بخش تقسیم کرد:
- لایه داده - مسئول ذخیره تمام داده های مربوط به تراکنش های درون شبکه است. این شامل مواردی مانند تاریخچه تراکنش ها، موجودی ها، آدرس ها و غیره است. این لایه همچنین به اعتبارسنجی هر تراکنش با استفاده از الگوریتم های رمزنگاری (هش) برای اطمینان از صحت و امنیت کمک می کند.
- لایه شبکه - مسئول مدیریت ارتباطات بین کاربران در شبکه بلاک چین است. مسئولیت پخش تراکنش ها و سایر پیام ها در سراسر شبکه و همچنین تأیید صحت و مشروعیت این پیام ها را بر عهده دارد.
- لایه اجماع - به بلاک چین اجازه می دهد تا در مورد مجموعه ای از قوانین که همه کاربران باید هنگام انجام تراکنش ها از آنها پیروی کنند به توافق برسد. با استفاده از الگوریتم‌های اجماع مانند Proof of Work، Proof of Stake یا Byzantine Fault Tolerance تضمین می‌کند که همه تراکنش‌ها معتبر و به‌روز هستند.
- لایه Application/Smart Contract جایی است که بیشتر عملکردها در یک شبکه بلاک چین انجام می شود. این لایه حاوی کد (یا قراردادهای هوشمند) است که می تواند برای ساخت برنامه هایی که در بالای اکوسیستم بلاک چین اجرا می شوند، استفاده شود. این برنامه ها می توانند تراکنش ها را انجام دهند و داده ها را به صورت ایمن و توزیع شده ذخیره کنند. همه پروتکل های لایه 1 دارای عملکرد قرارداد هوشمند نیستند.
نمونه هایی از این شبکه ها عبارتند از بیت کوین، سولانا، Ethereumو کاردانو- همه آنها نشانه بومی خود را دارند. این توکن به جای کارمزد تراکنش استفاده می شود و به عنوان انگیزه ای برای شرکت کنندگان در شبکه برای پیوستن به یک شبکه عمل می کند.
در حالی که این سکه ها بر اساس پروژه زیربنایی ارزش های متفاوتی دارند، هدف آنها بدون تغییر باقی می ماند: ارائه یک مکانیسم حمایت اقتصادی برای عملکرد بلاک چین.
شبکه های لایه 1 مشکلاتی در مقیاس بندی دارند، زیرا بلاک چین برای پردازش تعداد تراکنش های مورد نیاز شبکه تلاش می کند. این منجر به افزایش شدید کارمزد تراکنش ها می شود.
Trilemma Blockchain، اصطلاحی که توسط Vitalik Buterin ابداع شده است، اغلب هنگام بحث در مورد راه حل های بالقوه برای این مشکل مورد استفاده قرار می گیرد. اساساً نیاز به تعادل عدم تمرکز، امنیت و مقیاس پذیری است.
بسیاری از این رویکردها معاوضه های خاص خود را دارند. مانند تامین مالی ابرگره ها – در نتیجه خرید ابررایانه ها و سرورهای بزرگ – به منظور افزایش مقیاس پذیری اما ایجاد یک بلاک چین ذاتا متمرکز.
رویکردهایی برای حل مشکل سه‌گانه بلاک چین:
افزایش اندازه بلوک
افزایش اندازه بلوک یک شبکه لایه 1 می تواند به طور موثر تراکنش های بیشتری را پردازش کند. با این حال، حفظ یک بلوک بی‌نهایت بزرگ امکان‌پذیر نیست، زیرا بلوک‌های بزرگ‌تر به‌دلیل افزایش نیاز به داده و کاهش تمرکززدایی، سرعت تراکنش‌های آهسته‌تری دارند. این به عنوان محدودیتی برای مقیاس پذیری از طریق افزایش اندازه بلوک عمل می کند و افزایش عملکرد را با هزینه بالقوه کاهش امنیت محدود می کند.
تغییر مکانیسم اجماع
در حالی که مکانیسم‌های اثبات کار (POW) هنوز وجود دارد، آنها نسبت به همتایان اثبات سهام (POS) خود پایدارتر و مقیاس‌پذیرتر هستند. به همین دلیل است که اتریوم از POW به POS تبدیل شد. هدف این است که یک الگوریتم اجماع مطمئن تر و قابل اعتمادتر ارائه دهد که نتایج بهتری از نظر مقیاس پذیری ایجاد کند.
انزال
Sharding یک تکنیک پارتیشن بندی پایگاه داده است که برای مقیاس بندی عملکرد پایگاه های داده توزیع شده استفاده می شود. با تقسیم بندی و توزیع یک دفتر کل بلاک چین در چندین گره، شاردینگ مقیاس پذیری بیشتری را ارائه می دهد که توان عملیاتی تراکنش را افزایش می دهد زیرا چند خرده می توانند تراکنش ها را به صورت موازی پردازش کنند. این منجر به بهبود عملکرد و کاهش قابل توجه زمان پردازش در مقایسه با رویکرد سریال سنتی می شود.
شبیه به خوردن یک کیک تقسیم شده به برش ها. به این ترتیب، حتی با افزایش حجم داده یا هر گونه تراکم شبکه، شبکه های خرد شده بسیار کارآمدتر هستند زیرا همه گره های شرکت کننده به طور همزمان در پردازش تراکنش ها با هم کار می کنند.
Layer2
پروتکل های لایه 2 در بالای بلاک چین لایه 1 ساخته شده اند تا مشکلات مقیاس پذیری آن را بدون بارگذاری بیش از حد لایه پایه برطرف کنند.
این کار با ایجاد یک چارچوب ثانویه به نام «خارج از زنجیره» انجام می‌شود که امکان انتقال توان ارتباطی بهتر و زمان‌های تراکنش سریع‌تری را نسبت به لایه 1 می‌دهد.
با استفاده از پروتکل های لایه 2، سرعت تراکنش ها بهبود می یابد و توان عملیاتی تراکنش افزایش می یابد، به این معنی که تراکنش های بیشتری را می توان در یک بازه زمانی مشخص پردازش کرد. هنگامی که شبکه اصلی شلوغ و کند می شود، این می تواند بسیار مفید باشد، زیرا به کاهش هزینه های کارمزد تراکنش و بهبود عملکرد کلی کمک می کند.
در اینجا چندین راه وجود دارد که Layer2s تریلمای مقیاس پذیری را حل می کند:
کانال ها
کانال ها یک راه حل لایه 2 را ارائه می دهند که به کاربران اجازه می دهد تا قبل از گزارش در لایه پایه، چندین تراکنش خارج از زنجیره وارد کنند. این امکان انجام معاملات سریعتر و کارآمدتر را فراهم می کند. دو نوع کانال وجود دارد: کانال های پرداخت و کانال های دولتی. کانال‌های پرداخت فقط پرداخت‌ها را امکان‌پذیر می‌کنند، در حالی که کانال‌های دولتی فعالیت‌های بسیار گسترده‌تری مانند آن‌هایی که معمولاً در بلاک چین انجام می‌شوند، مانند معامله با قراردادهای هوشمند را امکان‌پذیر می‌کنند.
نکته منفی این است که کاربران شرکت‌کننده باید برای شبکه شناخته شوند، بنابراین مشارکت آزاد قابل بحث نیست. همچنین، همه کاربران باید قبل از تعامل با کانال، توکن‌های خود را در یک قرارداد هوشمند چند علامتی قفل کنند.
پلاسما
چارچوب پلاسما که توسط جوزف پون و ویتالیک بوترین ایجاد شده است، از قراردادهای هوشمند و درختان عددی برای ایجاد «زنجیره‌های کودک» استفاده می‌کند، که کپی‌هایی از بلاکچین اصلی هستند – همچنین به عنوان «زنجیره والد» شناخته می‌شوند.
این روش اجازه می دهد تا تراکنش ها به دور از زنجیره اصلی به زنجیره فرزند منتقل شوند و در نتیجه سرعت تراکنش را بهبود بخشد و کارمزد تراکنش ها را کاهش دهد و با موارد خاص مانند کیف پول دیجیتال به خوبی کار می کند.
توسعه دهندگان پلاسما آن را به طور خاص طراحی کرده اند تا اطمینان حاصل کنند که هیچ کاربری نمی تواند قبل از پایان دوره انتظار خاصی معامله کند.
با این حال، این سیستم نمی تواند برای کمک به مقیاس قراردادهای هوشمند همه منظوره استفاده شود.
Sidechains
زنجیره های جانبی، که بلاک چین هایی هستند که به موازات بلاک چین اصلی یا لایه 1 کار می کنند، دارای چندین ویژگی متمایز هستند که آنها را از بلاک چین های کلاسیک متمایز می کند. زنجیره‌های جانبی با بلاک چین‌های مستقل خود عرضه می‌شوند که اغلب از مکانیسم‌های اجماع متفاوتی استفاده می‌کنند و نیازهای اندازه بلوک متفاوتی از لایه 1 دارند.
با این حال، علی‌رغم اینکه زنجیره‌های جانبی زنجیره‌های مستقل خود را دارند، همچنان با استفاده از یک ماشین مجازی مشترک به لایه 1 متصل می‌شوند. این بدان معنی است که هر قرارداد یا تراکنشی که می تواند در شبکه های لایه 1 استفاده شود، برای استفاده در زنجیره های جانبی نیز در دسترس است و زیرساخت گسترده ای از قابلیت همکاری بین دو نوع زنجیره ایجاد می کند.
جمع شدن
Rollup ها با گروه بندی چندین تراکنش در زنجیره جانبی در یک تراکنش واحد در لایه پایه و استفاده از SNARK ها (برهان غیر تعاملی مختصر دانش) به عنوان اثبات رمزنگاری، مقیاس بندی را انجام می دهند.
در حالی که دو نوع rollup وجود دارد - ZK rollups و Optimistic rollups - تفاوت ها در توانایی آنها برای جابجایی بین لایه ها نهفته است.
جمع‌آوری‌های خوش‌بینانه از یک ماشین مجازی استفاده می‌کنند که امکان انتقال آسان‌تر از Layer1 به Layer2 را فراهم می‌کند، در حالی که جمع‌آوری‌های ZK برای کارایی و سرعت بیشتر از این ویژگی چشم‌پوشی می‌کنند.
Layer0
پروتکل های لایه 0 نقشی اساسی در فعال کردن جابجایی دارایی ها، تکمیل تجربه کاربر و کاهش موانع مرتبط با قابلیت همکاری زنجیره ای ایفا می کنند. این پروتکل ها پروژه های بلاک چین در لایه 1 را با راه حلی کارآمد برای مقابله با مسائل عمده، مانند دشواری حرکت بین اکوسیستم های Layer1 ارائه می کنند.
فقط یک طراحی برای مجموعه ای از پروتکل های Layer0 وجود ندارد. مکانیسم های اجماع متمایز و پارامترهای بلوک را می توان برای اهداف تمایز پذیرفت. برخی از توکن‌های Layer0 به عنوان یک فیلتر مؤثر ضد هرزنامه عمل می‌کنند، به این صورت که کاربران باید قبل از دسترسی به اکوسیستم‌های مرتبط، این توکن‌ها را به اشتراک بگذارند.
Cosmos یک پروتکل لایه 0 است که به دلیل مجموعه ابزار منبع باز خود، متشکل از Tendermint، Cosmos SDK و IBC مشهور است. این پیشنهادات به توسعه دهندگان این امکان را می دهد که به طور یکپارچه راه حل های بلاک چین خود را در یک محیط قابل تعامل ایجاد کنند. معماری متقابل اجزا را قادر می سازد تا آزادانه با یکدیگر تعامل داشته باشند. این چشم انداز مشترک از یک دنیای مجازی در Cosmoshood تحقق یافته است، همانطور که با عشق توسط طرفداران فداکار آن ابداع شد - به شبکه های بلاک چین اجازه می دهد به طور مستقل رشد کنند و در عین حال به طور جمعی وجود داشته باشند و «اینترنت بلاک چین» را تجسم بخشد.
مثال رایج دیگر این است Polkadot.
Layer3
لایه 3 پروتکلی است که راه حل های مبتنی بر بلاک چین را تقویت می کند. معمولاً به عنوان "لایه برنامه" نامیده می شود، دستورالعمل هایی را برای پروتکل های لایه 1 برای پردازش ارائه می دهد. این امر به برنامه‌های کاربردی، بازی‌ها، فضای ذخیره‌سازی توزیع‌شده و سایر برنامه‌های کاربردی که بر روی پلتفرم بلاک چین ساخته شده‌اند قادر می‌سازد به درستی کار کنند.
بدون این برنامه ها، پروتکل های لایه 1 به تنهایی از نظر سودمندی کاملاً محدود خواهند بود. لایه 3 برای باز کردن قدرت آنها ضروری است.
لایه 4؟
Layer4 وجود ندارد، لایه‌های مورد بحث به عنوان چهار لایه بلاک چین شناخته می‌شوند، اما این به این دلیل است که ما در دنیای برنامه‌نویسی شروع به شمارش از 0 می‌کنیم.
نتیجه
مقیاس پذیری شبکه های بلاک چین به شدت به معماری و پشته فناوری آنها بستگی دارد. هر لایه از یک شبکه هدف مهمی را در ایجاد توان عملیاتی بیشتر و قابلیت همکاری با سایر بلاک چین ها انجام می دهد. پروتکل های لایه 1 لایه پایه یا بلاک چین اصلی را تشکیل می دهند، در حالی که پروتکل های sidechain، rollups و Layer 0 پشتیبانی بیشتری را برای مقیاس بندی ارائه می دهند.
پروتکل های لایه 3 دستورالعمل هایی را ارائه می دهند که به کاربران امکان می دهد به برنامه های ساخته شده در بالای کل سیستم دسترسی داشته باشند. همه این عناصر با هم به ایجاد یک زیرساخت قدرتمند و بدون اعتماد کمک می کنند که قادر به مدیریت ایمن تراکنش های مقیاس بزرگ است.
منبع: https://www.cryptopolitan.com/what-is-layer0-layer1-layer2-layer3-in-blockchain/