مقیاس ‌پذیری لایه دوم شبکه اتریوم چیست؟

مقیاس‌پذیری شبکه اتریوم، از زمان راه‌اندازی این شبکه همواره یکی از موضوعات بحث‌برانگیزی بوده که عموماً در دوره‌های شلوغی این شبکه بیش از همیشه به عنوان موضوع اصلی مباحث مطرح شده است. یکی از اولین دفعات مشابه، مربوط به بازار گاوی (صعودی) رمزارزها در سال ۲۰۱۷ میلادی بود که عرضه‌های ‌اولیه توکن‌ها (ICOs) و کریپتوکیتیز (crypto kitties) موجب ازدحام شبکه اتریوم و افزایش چشم‌گیر کارمزد گس (gas) شد. در سال جاری، این ازدحام با محبوبیت پروتکل‌های فایننس غیرمتمرکز (DeFi) و فارمینگ بهره، شدیدتر شد و در پی آن، حتی کارمزد گس شبکه جهت تأیید تراکنش‌ها نیز طی بازه‌هایی، به بالاتر از ۵۰۰ دلار هم رسید.

وقتی صحبت از مقیاس‌پذیری بلاکچین اتریوم می‌شود، همواره دو روش عمده برای انجام آن وجود دارد. مقیاس‌پذیری بر لایه اصلی، یعنی لایه اول و مقیاس‌پذیری لایه دوم که توسط آن، شبکه برخی از فعالیت‌های خود را به لایه دیگری انتقال می‌دهد. لایه اول، همان لایه اجماع استاندارد است که تقریباً تمامی تراکنش‌ها در آن تسویه ‌حساب می‌شوند. مفهوم لایه، تنها مختص شبکه اتریوم نیست، بلکه در سایر بلاکچین‌ها مانند بیت‌کوین (BTC) یا زی‌کش (Zcash) نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. لایه دوم، لایه دیگری است که در بالای لایه اول ساخته شده. این لایه، توسط المان‌های موجود خود مانند قراردادهای هوشمند، قابل پیاده‌سازی بوده و همچنین به نوعی، از امنیت لایه اول بهره می‌برد.

قابلیت‌های کنونی و بعدی شبکه اتریوم

در حال حاضر، شبکه اتریوم قادر است حدود ۱۵ تراکنش در ثانیه را بر روی لایه اول خود پردازش کند. مقیاس‌پذیری لایه دوم می‌تواند تعداد این تراکنش‌ها را به طور چشم‌گیری افزایش دهد. بسته به راهکار مورد استفاده، تعداد این تراکنش‌ها به ۲ تا ۴ هزار عدد در ثانیه می‌رسد. حتی اگر قرار بر مقیاس‌پذیری این شبکه نبود، اتریوم ۲ با معرفی اثبات سهام (Proof Of Stake) و شاردینگ (Sharding) تعداد این تراکنش‌ها را به طور چشم‌گیری افزایش می‌داد. اما آیا با راه‌اندازی اتریوم ۲، دیگر نیازی به مقیاس‌پذیری لایه دوم نیست؟ خیر. حتی با وجود شاردینگ نیز اتریوم در آینده به مقیاس‌پذیری لایه دوم نیاز دارد تا بتواند صدها هزار یا حتی میلیون‌ها تراکنش در ثانیه را پردازش کند. در این مقاله، اهمیت مسأله دشوار مقیاس‌پذیری مطرح می‌شود. از نظر تئوری، ما باید از مقیاس‌پذیری لایه دوم صرف‌نظر و تنها بر لایه اول تمرکز کنیم. این امر برای تشدید تمرکز در شبکه اتریوم فقط به نودهای تخصصی جهت کنترل حجم کار نیاز دارد. بنابراین به تبع آن، امنیت شبکه کاهش یافته و ویژگی‌های مقاومتی آن نیز حذف می‌شوند. علاوه ‌بر این، مقیاس‌پذیری هرگز نباید به قیمت کاهش امنیت و تشدید تمرکز انجام شود. بنابراین، ما با ترکیبی از مقیاس‌پذیری لایه اول و دوم روبرو هستیم.

مقیاس‌پذیری لایه دوم یک اصطلاح مشترک برای راهکاری است که با انجام معاملات خارج از زنجیره، به افزایش قابلیت‌های لایه اول کمک می‌کند. دو مورد از قابلیت‌های اصلی که می‌توانند در این شبکه بهبود یابند، سرعت و توان عملیاتی تراکنش‌ها است؛ و البته، راهکارهای لایه دوم می‌توانند کارمزدهای گس را نیز بسیار کاهش دهند. وقتی صحبت از راهکارهای عملی مقیاس‌پذیری در میان باشد، چندین گزینه وجود دارد که البته، تنها برخی از آن‌ها افزایش توان شبکه اتریوم در کوتاه‌مدت و میان‌مدت را موجب می‌شوند و سایر آن‌ها با چشم‌انداز میان‌مدت و بلندمدت این شبکه مرتبط هستند.

راه‌حل‌های مقیاس پذیری

برخی راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری، مانند درگاه‌‎های پرداختی، به نوعی اپلیکیشن‌هایی خاص هستند. از دیگر راه حل‌ها می‌توان Optimistic Roll-ups را نام برد که می‌توان از آن‌ جهت اجرای هرگونه قرارداد دلخواهی استفاده کرد. اکنون برای درک بهتر این تفاوت‌ها، محبوب‌ترین راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری لایه دوم را بررسی می‌کنیم.

کانال‌ها (channels)، یکی از اولین راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری هستند که تا کنون به طوری گسترده مورد بحث قرار گرفته‌اند. کانال‌ها در واقع هنگامی که کاربران تنها دو تراکنش را در لایه اول ارسال می‌کنند، به آن‌ها این امکان را می‌دهند تا تراکنش‌های خود را چندین بار خارج از زنجیره مبادله کنند. محبوب‌ترین این کانال‌ها، کانال‌های استیت (state) و کانال‌های پرداخت فرعی هستند. اگرچه کانال‌ها این امکان را فراهم می‌کنند که به راحتی هزاران تراکنش در ثانیه پردازش شود، اما معایبی هم دارند. آن‌ها امکان مشارکت آزاد را ارائه نمی‌دهند و برای استفاده از آن‌ها، کاربران می‌بایست از قبل هویت خود را احراز کرده و همچنین وجوه خود را در یک قرارداد چند امضایی، بلاک کنند. علاوه بر این، این راهکار تنها مختص یک اپلیکیشن خاص بوده و نمی‌تواند برای مقیاس‌پذیری در قراردادهای هوشمند با اهدافی کلی مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال، پروژه Raiden، اصلی‌ترین پروژه‌ای است که در شبکه اتریوم از کانال‌های استیت استفاده می‌کند.

لازم به ذکر است که مفهوم کانال‌های پرداختی، توسط شبکه لایتنینگ بیت‌کوین نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مقیاس پذیری لایه دوم شبکه اتریوم

راهکار دیگر مقیاس‌پذیری لایه دوم، پلاسما (plasma) نام دارد. این راهکار، که برای اولین بار توسط جوزف پون (Joseph Poon) و ویتالیک بوترین (Vitalik Buterin) پیشنهاد شد، به عنوان یک چهارچوب (Framework) جهت ساخت اپلیکیشن‌های مقیاس‌پذیر در شبکه اتریوم در نظر گرفته می‌شود. پلاسما از قراردادهای هوشمند و miracle trees جهت ایجاد تعداد نامحدودی زنجیره جانبی استفاده می‌کند. نسخه‌هایی از بلاکچین اتریوم با انتقال تراکنش‌ها از زنجیره اصلی به زنجیره‌های جانبی، امکان انجام تراکنش‌هایی سریع و ارزان را فراهم می‌کند. یکی از اشکالاتی که در پلاسما وجود دارد، مدت زمان انتظار طولانی برای کاربرانی است که می‌خواهند موجودی خود را از لایه دوم خارج کنند. از روش پلاسما همانند کانال‌ها، نمی‌توان جهت مقیاس‌پذیری قراردادهای هوشمند استفاده کرد.

شبکه OMG که بر مبنای پلاسما ساخته شده، به پلاسمای بادوام معروف است. شبکه Matic نیز، نمونه دیگری از پلتفرم‌هایی است که از یک نسخه چهارچوب سازگار با پلاسما استفاده می‌کند. زنجیره‌های جانبی، بلاکچین‌هایی مستقل و سازگار با اتریوم هستند که مدل‌های اجماع و پارامترهای بلاک خاص خود را شامل بوده و در آن‌ها تعامل با شبکه اتریوم توسط ماشین مجازی اتریوم امکان‌پذیر است. بنابراین قراردادهای مستقر در لایه اول اتریوم، می‌توانند در زنجیره‌های جانبی قرار بگیرند.

XDI، از دیگر نمونه‌های زنجیره جانبی است و توسط رول‌آپ (roll-ups) یا گردآوری تراکنش‌های زنجیره‌ جانبی در قالب یک تراکنش واحد که به عنوان snark شناخته می‌شود، مقیاس‌پذیری را انجام می‌دهد. پس از آن، اثبات دانش صفر (ZKP) غیرمتعامل، در لایه اول محقق شده و جمع‌آوری تراکنش‌ها و اجرای آن‌ها در زنجیره‌های جانبی انجام می‌گردد و در این میان، زنجیره اصلی اتریوم تنها داده‌های‌ تراکنش‌ها را ذخیره می‌کند.

به طور کلی، دو نوع رول‌آپ داده وجود دارد که عبارتند از: رول‌آپ ZK و رول‌آپ Optimistic. روش ZK، اگرچه نسبت به Optimistic سریع‌تر و کارآمدتر است، اما راهکاری آسان جهت انتقال قراردادهای هوشمند به لایه دوم ارائه نمی‌دهد.

منظور از رول‌آپ Optimistic

رول‌آپ Optimistic، یک ماشین مجازی سازگار با شبکه اتریوم موسوم به OVM است که امکان اجرای قراردادی هوشمند در بستر اتریوم را فراهم می‌کند. این امر از آن جهت که قابلیت انعطاف‌پذیری قراردادهای هوشمند در D5 (جایی که تمام قراردادهای هوشمند پیش از این آزمایش شده‌اند) را تسهیل می‌کند، از اهمیت بالایی برخوردار است.

یکی از پروژه‌های اصلی که بر روی اپلیکیشن‌های Optimistic کار می‌کند Optimism نام دارد که هر روز در حال نزدیک و نزدیک‌تر شدن به زمان راه‌اندازی شبکه اصلی آن هستیم. زمانی که صحبت از رول‌آپ‌های ZK به میان بیاید، Loopring و DeversiFi نمونه‌های خوبی از صرافی‌های غیرمتمرکزی  هستند که بر روی لایه دوم اتریوم ساخته شده‌اند. علاوه بر این، سرویس ZK-sync نیز وجود دارد که قادر است پرداخت‌های رمزارزی مقیاس‌پذیرتر را امکان‌پذیر سازد.

همچنین مقیاس‌پذیری رول‌آپ می‌تواند توسط اتریوم ۲ نیز برجسته‌تر شود. رول‌آپ‌ها در حقیقت، برای مقیاس‌پذیر شدن، تنها به داده‌های موجود در لایه داده نیاز دارند؛ بنابراین، می‌توانند در فاز یک اتریوم ۲ که مربوط به شاردینگ داده‌هاست، نمود چشم‌گیری پیدا کنند. به نظر می‌رسد، علی‌رغم وجود طیفی وسیعی از راهکارهای مقیاس‌پذیری لایه دوم، جامعه اتریوم رویکرد مقیاس‌پذیری را عمدتاً از طریق رول‌آپ‌ها و شاردینگ داده‌های فاز یک اتریوم ۲ دنبال می‌کند. این رویکرد، همچنین در پست اخیر ویتالیک بوترین با نام «نقشه‌راه رول‌آپ-محور اتریوم» هم مشاهده شده است.