افزایش تعداد تراکنش ها، شلوغی شبکه هایی مثل اتریوم و بالا رفتن کارمزدها، نیاز به راهکارهای مقیاس پذیری رو بیشتر کرده. شبکه لایه دوم (Layer 2) با پردازش تراکنش ها خارج از شبکه اصلی، سرعت رو بالا میبره و هزینه ها رو کاهش میده. راهکارهایی مثل "رول آپ و اثبات دانش صفر" هم نقش مهمی در بهبود عملکرد بلاکچین دارن.
آنچه در این مطلب میخوانید:
وقتی تعداد تراکنش ها از ظرفیت یک شبکه بلاکچینی بیشتر میشه، شلوغی شبکه، کارمزد بالا و کاهش سرعت به وجود میاد. اتریوم هم با افزایش فعالیت کاربران با چنین چالشی روبرو میشه و پردازش همه تراکنش ها روی شبکه اصلی همیشه به صرفه نیست. شبکه لایه دوم (Layer 2) برای کاهش این فشار، بخشی از تراکنش ها رو خارج از زنجیره اصلی پردازش میکنه. نتیجه این پردازش ها دوباره به L1 منتقل میشه تا سرعت و مقیاس پذیری شبکه بهبود پیدا کنه.
نکته مهم اینجاست همه شبکه های لایه دوم از یک روش واحد استفاده نمی کنن؛ بعضی بر پایه "Rollup" و بعضی با استفاده از "اثبات دانش صفر" کار میکنن. شناخت تفاوت L1، L2 و L3 و معماری شبکه هایی مثل "آربیتروم، آپتیمیزم، بیس، استارک نت و زی کی سینک" برای مقایسه سرعت، هزینه و امنیت اونها مهمه. در ادامه این آموزش ارز دیجیتال با مهم ترین انواع و شبکه های لایه دوم و نحوه عملکردشون آشنا میشیم.
شبکه لایه دوم (Layer 2) چیست؟
افزایش حجم تراکنش ها در شبکه بلاکچین میتونه ظرفیت محدود Layer 1 رو تحت فشار قرار بده و باعث افزایش کارمزد و کند شدن پردازش تراکنش ها بشه. شبکه لایه دوم (Layer 2) برای کاهش همین فشار طراحی شده و بخش زیادی از تراکنش ها رو خارج از لایه اصلی پردازش میکنه. بعد از پردازش، نتیجه و داده های لازم برای تایید به Layer 1 منتقل میشن. این ساختار ظرفیت شبکه رو افزایش میده، بدون اینکه نیاز به تغییر اساسی در بلاکچین اصلی باشه.
Layer 2 یک بلاکچین کاملا جدا از شبکه اصلی نیست و معمولا برای امنیت یا ثبت نهایی اطلاعات به Layer 1 تکیه داره. نحوه کار هر شبکه هم به معماری اون بستگی داره. برای مثال، "Rollup" ها چندین تراکنش رو خارج از زنجیره پردازش میکنن و اطلاعات مربوط به اونها رو به صورت تجمیع شده به لایه اصلی میفرستن. "Optimistic Rollup" و "ZK-Rollup" هم دو معماری مهم برای اجرای این فرآیند هستن.
شبکه لایه دوم چگونه کار می کند؟
برای اینکه عملکرد Layer 2 رو بهتر درک کنی، باید بین "محل اجرای تراکنش" و "محل ثبت و نهایی شدن نتیجه" تفاوت بذاری. در بسیاری از راهکارهای لایه دوم، تراکنش ها ابتدا در خود شبکه Layer 2 پردازش میشن، سپس اطلاعات تراکنش ها به شکل فشرده یا تجمیع شده به Layer 1 فرستاده میشه. در این مدل، لایه اصلی همچنان نقش مرجع نهایی رو داره اما لازم نیست تمام محاسبات هر تراکنش رو خودش انجام بده.
فرآیند بسته به معماری Layer 2 متفاوته اما معمولا این مراحل رو طی میکنه:
- کاربر تراکنش رو در شبکه لایه دوم ارسال می کنه.
- تراکنش ها در Layer 2 اجرا و دسته بندی میشن.
- چندین تراکنش در قالب یک Batch یا مجموعه تراکنش تجمیع میشن.
- داده یا نتیجه لازم برای تایید این Batch به Layer 1 ارسال میشه.
- در نهایت، وضعیت ثبت شده در Layer 1 به عنوان مرجع اصلی شبکه در نظر گرفته میشه.
برای درک بهتر نحوه ارتباط Layer 1 و Layer 2، آشنایی با ساختار کلی شبکه ها در آموزش بلاکچین هم میتونه مفید باشه.
رول آپ (Rollup) چیست و چند نوع دارد؟
رول آپ (Rollup) رو میشه روشی برای پردازش حجم زیادی از تراکنش ها خارج از Layer 1 دونست. در این مدل، تراکنش ها ابتدا در Layer 2 اجرا و نتیجه اونها در قالب یک مجموعه تراکنش آماده ثبت روی شبکه اصلی میشه. به این ترتیب، Layer 1 به جای پردازش جداگانه تمام تراکنش ها، اطلاعات فشرده تر و قابل تایید رو دریافت میکنه و هزینه استفاده از شبکه هم بین تراکنش های بیشتری تقسیم میشه.
رول آپ ها معمولا به دو دسته اصلی تقسیم میشن:
| نوع رول آپ | روش تایید تراکنش | ویژگی اصلی |
| Optimistic Rollup | فرض بر معتبر بودن تراکنش ها تا زمان اعتراض | ساختار ساده تر و سازگاری مناسب با اتریوم |
| ZK-Rollup | استفاده از اثبات رمزنگاری برای تایید محاسبات | تایید سریع تر و امنیت رمزنگاری قوی |
در Optimistic Rollup، تراکنش ها به صورت پیش فرض معتبر در نظر گرفته میشن اما یک بازه زمانی برای بررسی و اعتراض به نتایج وجود داره. در مقابل، ZK-Rollup با تولید یک اثبات رمزنگاری، صحت تراکنش ها رو تایید میکنه و Layer 1 بدون اجرای دوباره محاسبات، نتیجه رو بررسی میکنه.
اثبات دانش صفر (Zero-Knowledge Proof) در لایه دو
اثبات دانش صفر (Zero-Knowledge Proof) یک روش رمزنگاری برای تایید درستی یک ادعا بدون افشای تمام اطلاعات مربوط به اون ادعاست. در Layer 2، از این فناوری برای تایید صحت محاسبات و وضعیت تراکنش ها استفاده میشه.
در "ZK-Rollup"، تراکنش ها خارج از Layer 1 پردازش میشن و بعد یک Proof برای تایید نتیجه ساخته میشه. این اثبات همراه با داده های لازم به شبکه اصلی ارسال میشه. در نتیجه، Layer 1 نیازی به اجرای دوباره تک تک تراکنش ها نداره و فقط اعتبار Proof رو بررسی میکنه.
به همین دلیل، ZK میتونه سه مزیت مهم برای Layer 2 ایجاد کنه:
- کاهش حجم محاسبات مورد نیاز در Layer 1
- افزایش ظرفیت پردازش تراکنش ها
- امکان تایید رمزنگاری شده نتایج بدون افشای تمام جزئیات محاسبات
بیشتر بخوانید: ZK Rollup چیست؟ معرفی برترین پروژههای ZK رول آپ
زنجیره جانبی (Sidechain) چیست؟
Sidechain از نظر معماری با Rollup تفاوت داره. "زنجیره جانبی" یک بلاکچین جداست که در کنار شبکه اصلی فعالیت میکنه و از طریق یک Bridge یا ساز و کار ارتباطی با اون در ارتباطه. این زنجیره معمولا "اجماع و مدل امنیتی مستقل خودش" رو داره؛ بنا بر این امنیت تراکنش ها لزوما از Layer 1 تامین نمیشه.
Sidechain میتونه با پردازش تراکنش ها خارج از شبکه اصلی، هزینه و فشار روی Layer 1 رو کاهش بده. در مقابل، کاربر باید امنیت، اعتبارسنجی و ساز و کار انتقال دارایی بین دو شبکه رو هم بررسی کنه. به همین دلیل، Sidechain و Layer 2 رو نباید کاملا یکسان در نظر گرفت؛ تفاوت اصلی اونها به "مدل امنیت، نحوه ارتباط با Layer 1 و روش ثبت داده ها" برمیگرده.
تفاوت لایه یک (L1)، لایه دو (L2) و لایه سه (L3)
برای درک تفاوت L1، L2 و L3، بهتره این سه لایه رو بخش های مختلف یک معماری بلاکچینی بدونی. "Layer 1" شبکه اصلیه و وظایفی مثل اجماع، امنیت و ثبت تراکنش ها رو انجام میده؛ اتریوم، بیت کوین و سولانا نمونه هایی از اون هستن. افزایش فعالیت شبکه میتونه ظرفیت L1 رو محدود کنه و زمینه رو برای شکل گیری Layer 2 فراهم کنه.
"Layer 2" بخشی از پردازش تراکنش ها رو از L1 جدا میکنه تا ظرفیت بیشتر و هزینه پایین تری داشته باشه. "Layer 3" هم معمولا روی L2 ساخته میشه و برای کاربردهای تخصصی مثل بازی، پرداخت یا اپلیکیشن های خاص بهینه میشه. در نتیجه، L1 زیرساخت اصلی، L2 راهکار مقیاس پذیری و L3 لایه تخصصی تر شبکه محسوب میشه.
| لایه | نقش اصلی | تمرکز |
| L1 | اجرای اجماع و ثبت نهایی داده ها | امنیت و زیرساخت اصلی |
| L2 | پردازش تراکنش ها در خارج از L1 | مقیاس پذیری و کاهش هزینه |
| L3 | اجرای کاربردهای تخصصی روی L2 | شخصی سازی و عملکرد اختصاصی |
در نتیجه، L1 زیرساخت و امنیت، L2 راهکار مقیاس پذیری و L3 لایه تخصصی تر شبکه محسوب میشه. L3 معماری ثابتی نداره و بسته به پروژه متفاوته.
معروف ترین شبکه های لایه دوم کدام اند؟
با گسترش استفاده از اتریوم و افزایش هزینه تراکنش ها، پروژه های مختلفی برای حل مشکل مقیاس پذیری این شبکه شکل گرفتن.
البته همه Layer 2 ها از یک معماری استفاده نمی کنن؛ بعضی ها بر پایه Optimistic Rollup ساخته شدن، بعضی از ZK-Rollup استفاده میکنن و حتی راهکارهایی مثل Lightning Network معماری متفاوتی دارن. چند مورد از شناخته شده ترین شبکه های لایه دوم عبارتند از:
آربیتروم (Arbitrum)
با استفاده از معماری Optimistic Rollup، آربیتروم بخش زیادی از تراکنش ها رو خارج از شبکه اصلی اتریوم پردازش میکنه و داده های لازم رو برای تسویه به Ethereum ارسال میکنه. این ساختار باعث کاهش هزینه تراکنش ها و افزایش ظرفیت پردازش در مقایسه با استفاده مستقیم از شبکه اصلی میشه.
Arbitrum Nitro معماری فنی این شبکه رو بهبود داده و سازگاری اون با ابزارها و قراردادهای اتریوم رو حفظ کرده. آربیتروم همچنین میزبان طیف گسترده ای از پروژه های DeFi و اپلیکیشن های Web3 هست. به همین دلیل یکی از شبکه های پرکاربرد Layer 2 اتریوم محسوب میشه.
بیشتر بخوانید: دیفای چیست؟ آشنایی با امور مالی غیر متمرکز
آپتیمیزم (Optimism)
معماری Optimistic Rollup در آپتیمیزم باعث میشه تراکنش ها ابتدا خارج از Ethereum اجرا بشن و سپس داده های لازم برای ثبت وضعیت به شبکه اصلی منتقل بشن. این مدل، هزینه پردازش رو کاهش میده و ظرفیت بیشتری برای اجرای تراکنش ها فراهم میکنه.
یکی از بخش های مهم این اکوسیستم، "OP Stack" هست؛ مجموعه ای ماژولار که توسعه دهنده ها میتونن با استفاده از اون شبکه های سازگار با معماری Optimism بسازن. به همین دلیل، کاربرد OP Stack فقط به یک Layer 2 محدود نمیشه و در ساخت شبکه های مختلف هم مورد استفاده قرار گرفته.
بیس (Base)
بیس (Base) یک Layer 2 سازگار با اتریومه که توسط Coinbase توسعه داده شده و بر پایه OP Stack ساخته شده. این شبکه تلاش میکنه اجرای اپلیکیشن های غیرمتمرکز رو با هزینه پایین تر و ظرفیت بالاتر امکان پذیر کنه.
یکی از نقاط قوت Base، ارتباط نزدیک اون با اکوسیستم Coinbase و ابزارهای اتریومه. این موضوع باعث شده Base به بستری برای توسعه اپلیکیشن های DeFi، پرداخت، NFT و سایر سرویس های Web3 تبدیل بشه.
آربیتروم یکی از شبکه های پرکاربرد برای اجرای پروژه های DeFi محسوب میشه و آشنایی با مفاهیم این حوزه در آموزش دیفای میتونه دید بهتری از کاربرد Layer 2 بده.
استارک نت (Starknet)
پردازش تراکنش ها در این شبکه بر پایه ZK-Rollup انجام میشه و برای تایید صحت محاسبات، از اثبات های رمزنگاری استفاده میکنه. برخلاف Optimistic Rollup، نیازی نیست تراکنش ها تا پایان یک بازه مشخص معتبر فرض بشن؛ نتیجه با ارائه یک Proof قابل بررسی روی اتریوم تایید میشه.
در معماری Starknet از فناوری "STARK" برای تولید این اثبات ها استفاده میشه. محاسبات اصلی خارج از اتریوم انجام میشن و فقط اطلاعات و اثبات لازم برای تایید نتیجه به شبکه اصلی منتقل میشه.
زی کی سینک (zkSync)
zkSync هم در دسته راهکارهای ZK-Rollup اتریوم قرار میگیره و هدف اصلی اون افزایش ظرفیت شبکه و کاهش هزینه تراکنش هاست. تراکنش ها خارج از Layer 1 اجرا میشن و صحت وضعیت ایجاد شده با استفاده از اثبات های دانش صفر قابل تاییده.
یکی از ویژگی های مهم zkSync، تمرکز روی سازگاری با قراردادها و ابزارهای اتریومه. این موضوع به توسعه دهنده ها کمک میکنه اپلیکیشن های موجود رو با تغییرات کمتری به محیط Layer 2 منتقل کنن.
شبکه لایتنینگ (Lightning Network)
پرداخت های سریع و کم هزینه، هدف اصلی Lightning Network هستن. این راهکار Layer 2 برای بیت کوین از "کانال های پرداخت" استفاده میکنه و برخلاف Rollup، تراکنش ها رو به صورت دسته ای روی شبکه اصلی پردازش نمیکنه. کاربران میتونن چندین پرداخت رو خارج از زنجیره انجام بدن و فقط اطلاعات لازم هنگام باز یا بسته شدن کانال روی بیت کوین ثبت میشه.
این معماری برای پرداخت های کوچک و پرتعداد کاربرد زیادی داره و فشار کمتری به شبکه اصلی وارد میکنه. به همین دلیل، Lightning از نظر ساختار با Layer 2 هایی مثل Arbitrum و zkSync تفاوت داره و نباید مدل عملکرد این شبکه ها رو یکسان در نظر گرفت.
شبکه های لایه دوم اتریوم
اتریوم با وجود امنیت بالا، ظرفیت محدودی برای پردازش تراکنش ها در لایه اصلی داره و افزایش فعالیت شبکه می تونه کارمزدها رو بالا ببره. "شبکه های لایه دوم اتریوم"بخش زیادی از تراکنش ها رو خارج از Mainnet پردازش میکنن. بعد، نتیجه یا داده های لازم برای تایید و تسویه به شبکه اصلی منتقل میشه. این ساختار امکان انجام تراکنش های سریع تر و ارزان تر رو بدون ایجاد یک بلاکچین کاملا مستقل فراهم میکنه.
Layer 2 های اتریوم از نظر معماری و روش پردازش تراکنش ها تفاوت دارن. "Arbitrum، Optimism و Base" از Optimistic Rollup استفاده میکنن، در حالی که "Starknet و zkSync" بر پایه فناوری ZK فعالیت میکنن. تفاوت اونها در روش اثبات، پردازش و انتقال داده به Ethereum Mainnet دیده میشه. برای انتخاب شبکه، علاوه بر کارمزد، امنیت، سرعت، نقدینگی و سازگاری با اتریوم رو هم بررسی کن.
برای آشنایی بیشتر با ساختار و نحوه عملکرد Ethereum، میتونی آموزش اتریوم رو هم مطالعه کنی.
شبکه لایه دوم بیت کوین (Lightning Network)
Lightning Network یک راهکار Layer 2 برای بیت کوینه که با استفاده از کانال های پرداخت، تراکنش ها رو خارج از بلاکچین اصلی انجام میده. کاربران میتونن یک کانال پرداخت ایجاد کنن و چندین تراکنش رو بدون ثبت جداگانه هر تراکنش روی شبکه بیت کوین انجام بدن. این ساختار باعث کاهش فشار روی شبکه اصلی و افزایش سرعت پرداخت ها میشه. در نتیجه، Lightning برای پرداخت های سریع و پرتعداد کاربرد زیادی داره.
وضعیت کانال در زمان باز یا بسته شدن روی بلاکچین بیت کوین ثبت میشه و تراکنش های انجام شده در طول فعالیت کانال خارج از زنجیره باقی می مونن. این شبکه برای مدیریت پرداخت ها و مسیریابی اونها از "HTLC" استفاده میکنه. البته Lightning برخلاف Arbitrum و Optimism از معماری Rollup استفاده نمی کنه. تمرکز اصلی اون روی پرداخت و انتقال بیت کوینه و مدل عملکردش با Layer 2 های اتریوم تفاوت فنی داره.
برای درک بهتر نحوه عملکرد Lightning Network، آشنایی با ساختار تراکنش ها و شبکه بیت کوین در آموزش بیت کوین هم مفیده.
مزایا و معایب شبکه های لایه دوم
شبکه های لایه دوم تونستن بخش مهمی از مشکلات مقیاس پذیری بلاکچین ها رو تا حد زیادی کاهش بدن. اما استفاده از اونها همیشه بدون هزینه و ریسک نیست. هر Layer 2 معماری، مدل امنیتی و روش متفاوتی برای پردازش و نهایی کردن تراکنش ها داره؛ بنا بر این قبل از استفاده، فقط پایین بودن کارمزد رو نباید معیار قرار بدی.
مزایا
- کاهش کارمزد تراکنش ها
- افزایش سرعت پردازش تراکنش ها
- افزایش ظرفیت شبکه و امکان پردازش تراکنش های بیشتر
- کاهش فشار روی شبکه اصلی
- اجرای ارزان تر برنامه های DeFi و Web3
- سازگاری مناسب با ابزارها و قراردادهای هوشمند اتریوم
- امکان استفاده از امنیت یا زیرساخت Layer 1 در بسیاری از معماری ها
معایب و ریسک ها
- ریسک قراردادهای هوشمند و آسیب پذیری های فنی
- ریسک Bridge هنگام انتقال دارایی بین Layer 1 و Layer 2
- وابستگی برخی شبکه ها به Sequencer های متمرکز
- پیچیدگی بیشتر در مقایسه با استفاده مستقیم از Layer 1
- تفاوت در مدل امنیتی و میزان تمرکززدایی شبکه ها
- ریسک نقدینگی پایین در برخی شبکه ها
- تفاوت در زمان برداشت و نهایی شدن تراکنش ها
شبکه های لایه دوم راهکاری مهم برای افزایش مقیاس پذیری بلاکچین هستن و میتونن سرعت بیشتر و هزینه پایین تری رو در اختیار کاربران بذارن. انتخاب Layer 2 باید بر اساس "امنیت، معماری، کارمزد، نقدینگی و کاربرد شبکه" انجام بشه، نه فقط هزینه تراکنش.
بیشتر بخوانید: مقیاس پذیری در بلاکچین (Blockchain Scalability) چیست؟ بررسی چالش ها و راهکارهای آن
چگونه یک شبکه لایه دوم مناسب انتخاب کنیم؟
انتخاب Layer 2 فقط به کارمزد و سرعت تراکنش محدود نمیشه. اول مشخص کن شبکه رو برای چه کاری میخوای؛ مثلا "DeFi، انتقال دارایی، بازی، NFT یا اجرای قرارداد هوشمند".
بعد این موارد رو بررسی کن:
- امنیت و مدل اعتبارسنجی شبکه
- کارمزد، سرعت و زمان برداشت
- نقدینگی و حجم فعالیت شبکه
- تعداد و کیفیت پروژه های فعال
- سازگاری با اتریوم و EVM
- میزان تمرکززدایی و وضعیت Sequencer
- امنیت Bridge برای انتقال دارایی
در نهایت، بهترین Layer 2 برای همه یکسان نیست. انتخاب مناسب باید بر اساس "کاربرد، امنیت، هزینه، نقدینگی و زیرساخت شبکه" انجام بشه، نه فقط پایین بودن کارمزد.
برای اینکه بیشتر با مفهوم و نحوه کار شبکه های لایه دوم آشنا بشی، پیشنهاد می کنیم مقاله «?What is layer 2» از سایت رسمی Ethereum.org رو هم مطالعه کنی.
جمع بندی
شبکه های لایه دوم با انتقال بخش قابل توجهی از پردازش تراکنش ها به خارج از Layer 1، ظرفیت شبکه رو افزایش میدن و فشار روی لایه اصلی رو کاهش میدن. البته معماری L2 ها یکسان نیست و تفاوت در "مدل اعتبارسنجی، نحوه ثبت داده، امنیت و ارتباط با Layer 1" باعث میشه هر شبکه عملکرد و محدودیت های خودش رو داشته باشه.
در انتخاب یک Layer 2 برای فعالیت در بازار ارز دیجیتال، سرعت و کارمزد تنها معیارهای مهم نیستن. امنیت، فناوری مورد استفاده، میزان تمرکززدایی، نقدینگی، سازگاری با اکوسیستم و هزینه انتقال دارایی هم باید بررسی بشن. در نهایت، انتخاب مناسب به کاربرد شبکه و سطح امنیت مورد انتظار کاربر بستگی داره.
