شبکه های لایه 1 چیست؟

اگرچه بیت کوین در اوایل سال 2009 راه اندازی شد، اما تا سال 2017 طول کشید تا بلاک چین ها به جریان اصلی تبدیل شوند. و تنها در نوامبر 2021 - تقریباً 12 سال پس از راه اندازی بیت کوین - ارزش بازار کریپتو به 2.9 تریلیون دلار رسید.

رشد بیت کوین ثروت بی‌اندازه‌ای ایجاد کرد و نحوه درک جامعه از پول و اینکه چه کسی انتشار آن را کنترل می‌کند، تغییر داد. اما در طول مسیر، بلاک چین ها قربانی موفقیت خود شدند. آنها نمی توانستند تمام ترافیک را مدیریت کنند، که منجر به زمان طولانی تراکنش و کارمزدهای بالا شد.

برای درک دلیل این امر، باید درک کنیم که چرا شبکه های بلاک چین را شبکه های لایه 1 نیز می نامند و چه چیزی بلاک چین ها را از شبکه های کامپیوتری معمولی متمایز می کند.

بلاک چین در مقابل شبکه های کامپیوتری

در سطح پایه، همه بلاک چین ها شبکه های کامپیوتری هستند. شبکه‌های رایانه‌ای شامل گروه‌هایی از شرکت‌کنندگان در شبکه، معروف به گره‌ها هستند که داده‌ها را رله می‌کنند و منابع محاسباتی را به اشتراک می‌گذارند. این گره ها می توانند به روش های بسیار متفاوتی به یکدیگر متصل شوند. چهار نوع اصلی از شبکه های کامپیوتری وجود دارد: 

• مش - یک گره به هر گره دیگری متصل می شود
• حلقه - یک گره به دو گره دیگر متصل می شود و یک حلقه دو جهته ایجاد می کند
• اتوبوس - یک گره فقط به یک گره دیگر متصل می شود
• ستاره - یک گره سرور به گره های مشتری متصل می شود

ستاره رایج ترین شبکه کامپیوتری است زیرا سریع و ارزان است. در شبکه‌های ستاره‌ای، گره سرور مرکزی داده‌ها را مستقیماً به سایر گره‌ها تغذیه می‌کند، بنابراین داده‌ها نیازی به عبور از هر گره در مسیر رسیدن به گره‌های دیگر ندارند. 

این باعث صرفه جویی در پهنای باند شبکه می شود و به دلیل اینکه گره سرور منابع محاسباتی را مستقیماً در اختیار گره های مشتری قرار می دهد، بسیار کارآمد است. با این حال، قیمت برای این عملکرد تمرکز بالا است، هم از نظر کنترل و هم از نظر نقاط شکست (SPoF).

در مقابل، شبکه‌های همتا به همتا (P2P) از گره‌های سرور برای هماهنگ کردن شبکه استفاده نمی‌کنند. در عوض، هر گره هم به عنوان مشتری و هم به عنوان سرور عمل می کند و منابع محاسباتی را در سراسر شبکه به اشتراک می گذارد. چنین شبکه هایی مشکل کنترل متمرکز و SPoF را حل می کنند و آن را برای پول P2P مانند بیت کوین ایده آل می کنند.

هزینه تمرکززدایی این است که شبکه های همتا به همتا مقیاس پذیری کمتری دارند. این مشکل برای شبکه‌های بلاک چین اعمال می‌شود زیرا با مکانیسم‌های اجماع شبکه P2P ایمن می‌شوند. ویتالیک بوترین، یکی از بنیانگذاران اتریوم، این عمل متعادل کننده را Trilemma مقیاس پذیری (همچنین به عنوان سه گانه بلاک چین شناخته می شود) نامید. 

بلاک چین های اولیه تنها به ارائه دو ویژگی به طور همزمان محدود می شدند، به این معنی که آنها باید مقیاس پذیری، امنیت یا تمرکززدایی را قربانی کنند.

بلاک چین های لایه 1 چیست؟

برای پرداختن به سه‌گانه مقیاس‌پذیری، شبکه‌های بلاک چین رویکردهای مختلفی را اتخاذ کردند. این رویکردها لایه 1 نامیده می شوند - لایه پایه یک شبکه بلاک چین. بیت کوین، اتریوم و سولانا همگی نمونه هایی از بلاک چین های لایه 1 هستند. 

یکی از راه‌های آشکار لایه 1 برای رسیدگی به Trilemma مقیاس‌پذیری، افزایش اندازه بلوک بود. به این ترتیب، بلاک چین می‌تواند تراکنش‌های بیشتری را در هر بلوک داده پردازش کند و تعداد تراکنش‌هایی را که می‌تواند در ثانیه پردازش کند، افزایش می‌دهد. 

با این حال، افزایش اندازه بلوک همچنین به اپراتورهای گره نیاز دارد تا کامپیوترهای قدرتمندتری را حفظ کنند. افراد کمتری می‌توانستند آن‌ها را بخرند، که منجر به تمرکز بیشتر می‌شود. 

زمانی که ایلان ماسک، میلیاردر، افزایش 900 درصدی اندازه بلاک دوج کوین را پیشنهاد کرد، ویتالیک بوترین، بنیانگذار اتریوم خاطر نشان اگر کاربران معمولی با رایانه های شخصی درجه یک مصرف کننده نتوانند یک گره را اجرا کنند، بلاک چین غیرمتمرکز نخواهد بود.

در حالت ایده آل ، Doge زمان بلوک 10X را افزایش می دهد ، اندازه بلوک 10X را افزایش می دهد و هزینه 100X را کاهش می دهد. سپس دست پایین می آورد.

- ایلان ماسک (elonmusk) ممکن است 16، 2021

لایه 1 های مدرن به Trilemma مقیاس پذیری از طریق مکانیسم های اجماع و اشتراک گذاری می پردازند.

پروتکل های اجماع

الگوریتم‌های اجماع زیربنای فناوری بلاک چین هستند. برای اینکه بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال ارزش داشته باشند، شبکه P2P باید دو مشکل کلیدی را حل کند: هزینه مضاعف و ایجاد انگیزه.

هزینه مضاعف زمانی است که شخصی از یک منبع کمیاب دو بار استفاده می کند (مثل پول). این یک مشکل ذاتی فناوری دیجیتال است زیرا فایل های دیجیتالی بی نهایت قابل تکرار هستند. برای حل این مشکل، بلاک‌چین‌ها هر تراکنش را از طریق برچسب‌های زمانی و هش‌ها و با افزودن آن‌ها به دسته‌ای از تراکنش‌ها به نام بلوک منحصربه‌فرد می‌کنند. برای جعل یک تراکنش، یک گره باید کل بلوک را جعل کند.

اینجاست که الگوریتم‌های اجماع وارد می‌شوند. آنها همه گره‌های شبکه را به صورت غیرمتمرکز هماهنگ می‌کنند. برای عبور از یک بلوک، شبکه باید در مورد اعتبار داده های موجود در آن توافق کند. بسیار مهم است، اگر برخی از گره های شبکه داده های جعلی ارسال کنند، تا زمانی که اکثر گره های معتبر قدرت پردازش شبکه (هش ریت) را کنترل کنند، شبکه همچنان می تواند کار کند.

تا زمانی که اکثریت توان CPU توسط گره هایی کنترل می شود که برای حمله به شبکه همکاری نمی کنند، آنها طولانی ترین زنجیره را ایجاد می کنند و از مهاجمان پیشی می گیرند.

– ساتوشی ناکاموتو، مخترع بیت کوین

چنین افزونگی شبکه ای تحمل خطای بیزانسی (BFT) نامیده می شود. در یک شبکه غیرمتمرکز، عملیاتی بودن شبکه حتی اگر برخی از گره های آن به درستی کار نکنند، بسیار مهم است. در غیر این صورت، متوقف می شد.

پروتکل‌های اجماع علاوه بر رسیدگی به مشکل دوگانه خرج کردن، انگیزه‌هایی را برای گره‌ها فراهم می‌کنند تا تراکنش‌ها را پردازش کنند. این به همان اندازه مهم است: چرا کسی باید قدرت محاسباتی خود را قربانی کند و قبض برق بزرگ را به صورت رایگان بپردازد؟

در مورد بیت کوین، اپراتورهای گره به نام ماینرها منابع محاسباتی را مصرف می کنند. برای مشکل خود، آنها پاداش بلوک را به عنوان BTC دریافت می کنند. این به عنوان اثبات کار (PoW) شناخته می شود. 

سایر بلاک چین ها مانند اثبات سهام (PoS) از اعتبار سنجی به عنوان اپراتور گره استفاده می کنند. به جای صرف توان محاسباتی تشنه انرژی، اعتبار سنجی ها برای دستیابی به همان هدف هماهنگی اجماع، به سرمایه گذاری (قفل کردن) منابع - سکه ها - متکی هستند. به عنوان مثال، اتریوم برای تبدیل شدن به یک اعتبارسنجی به سهام 32 ETH نیاز دارد. پس از اینکه اعتبارسنجی‌ها وجوه را به اشتراک گذاشتند، از هر کارمزد تراکنش کاهش می‌یابد.

بازیگران بدخواه باید بر موانع مختلفی غلبه کنند. با بیت کوین، آنها باید از قدرت CPU بیشتر از 51 درصد شبکه برخوردار باشند که با توجه به اندازه آن، دستیابی به آن عملا غیرممکن است. 

مصرف انرژی سالانه شبکه بیت کوین برابر با تایلند است که 204.5 تراوات ساعت است. مهاجمان باید بیش از نیمی از این قدرت را برای انجام یک هک هماهنگ به دست آورند. اعتبار تصویر: digiconomist.net

با اتریوم، آنها باید بزرگترین سهام ETH را داشته باشند - به عبارت دیگر بسیار ثروتمند. با این حال، مهاجم باید برای از دست دادن این ثروت آماده باشد. کل شبکه به محض اینکه یک تراکنش تقلبی را پردازش کنند، ارزش خود را از دست می دهد.

در حالی که اکثر L1 های جدید از PoS استفاده می کنند، اما همیشه در مقیاس پذیری بهتر نیستند. سولانا، یک بلاک چین PoS، پس از افزایش بار ترافیک آن در 12 ماه گذشته، دچار قطعی های متعدد شد. زمانی که تقریباً نیمی از گره‌های آن فقط در پنج مرکز داده میزبانی می‌شدند، پروتکل استیکینگ آن چندان کاربرد نداشت. 

توزیع گره شبکه (شبکه اصلی) سولانا. اعتبار تصویر: validators.app

سولانا توان عملیاتی شبکه نظری 50,000 تراکنش در ثانیه (TPS) را ارائه می دهد. این بسیار بیشتر از ~ 5 TPS بیت کوین است – اما اگر غیرمتمرکز نباشد چه فایده ای دارد؟

انزال

یکی دیگر از راه حل های مقیاس پذیری لایه 1، شاردینگ است که شبکه را به پایگاه داده های کوچکی به نام خرده تقسیم می کند. هر قطعه تراکنش های خود را اجرا می کند و بلوک هایی را با گره های خود اضافه می کند. با توزیع پردازش در تعداد زیادی خرده کوچک، بار از مکانیسم اصلی اجماع خارج می شود و در نتیجه TPS بالاتری ایجاد می شود.

با این حال، از آنجایی که هر خرده کوچکتر است، برای مهاجم راحت تر است که منابع مالی یا قدرت محاسباتی لازم برای غلبه بر آن را جمع آوری کند. به همین دلیل، شاردینگ هنوز در یک بلاک چین بزرگ ثابت نشده است. 

اتریوم پیشرو است و قصد دارد پس از انتقال از PoW به PoS اجماع در سال 2022، شاردینگ را پیاده سازی کند.

این شبکه سعی خواهد کرد با تخصیص تصادفی گره ها به خرده ها، از جمله تخصیص تصادفی مجدد گره ها به سایر خرده ها، نگرانی های امنیتی شاردینگ را برطرف کند. 

هدف دیگر آزمایش های شاردینگ حل کامل Trilemma مقیاس پذیری است. بنیاد تحقیقات فناوری توزیع شده (DTR) مستقر در سوئیس، متشکل از هفت دانشگاه، پروژه Unit-e در سال 2019 به عنوان یک شبکه پرداخت جهانی مقیاس پذیر. پروژه دیگر، مبنا، به جای اینکه مانند اتریوم، آنها را در یک تایم لاین قاب بندی کند، بخشی از آنها را سفارش می دهد.

آیا راه حل های مقیاس پذیری لایه 1 در راه است؟

دستکاری در شبکه بلاک چین یک موضوع حساس است. اکثر مردم در حال حاضر مشکوک به رمزنگاری هستند. بیت کوین توانست این نگرانی ها را در طول یک دهه کاهش دهد، بنابراین ارتقاء لایه 1 آن محافظه کارانه تر است.

آخرین ارتقای بیت کوین، Taproot، امضاهای دیجیتال Schnorr را معرفی کرد. آنها به شبکه اجازه می دهند چندین تراکنش را با هم جمع کند تا کارمزدها را کاهش دهد و مقیاس پذیری را افزایش دهد. با این حال، بیت کوین هنوز راه حل های لایه 2 را برای مقیاس پذیری واقعی از طریق شبکه لایتنینگ در اولویت قرار می دهد.

همین امر در مورد اتریوم نیز صادق است، با ده ها شبکه لایه 2 که در بالای لایه 1 ساخته شده اند.

10 راه حل برتر L2 برای اتریوم. اعتبار تصویر: L2beat.com

در هر دو مورد، پروتکل‌های L2 بار کاری را از زنجیره اصلی L1 حذف می‌کنند، آن را در جای دیگری پردازش می‌کنند و داده‌ها را به روشی بسیار کارآمدتر به L1 برمی‌گردانند. همانطور که در جدول بالا ذکر شد، L2 از انواع فناوری های مقیاس پذیری برای انجام این کار استفاده می کند.

با این حال، اکوسیستم شبکه های L1 و L2 پیچیده است. توکن ها باید از طریق پل های بلاک چین منتقل شوند و هر dApp باید در هر L2 ادغام شود. در مقابل، تعامل تنها با شبکه های L1 زندگی را برای توسعه دهندگان و کاربران آسان تر می کند.

L1هایی مانند Cardano، Algorand، Elrond، Fantom، Avalanche و Harmony همگی تلاش کرده‌اند تا Trilemma مقیاس‌پذیری را برطرف کنند، اما هیچ‌کدام ردپایی را ندارند که به بیت‌کوین یا اتریوم نزدیک شوند. هنوز در مراحل ابتدایی خود، هنوز خیلی زود است که نتیجه گیری کنیم که آیا حتی بلاک چین های دارای شبکه های اصلی عملیاتی نسبت به BTC یا ETH بهبود زیادی یافته اند یا خیر. 

پست اصلی را در ادامه بخوانید نافرجام

• Coinsmart. بهترین صرافی بیت کوین و کریپتو اروپا.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی رایگان.
• CryptoHawk. رادار آلت کوین امتحان رایگان.
• منبع: https://thedefiant.io/what-are-layer-1-networks/