گزارش The Blocks از راهکارهای لایه دوم؛ بخش اول: مقیاسپذیری + وضعیت فعلی شبکه اتریوم

مقاله پیش رو بخش اول از گزارش The Blocks از راهکارهای لایه دوم اتریوم است که به سفارش پالیگان گردآوری شده است. راهکارهای لایه ۲ به منظور رفع مشکل مقیاسپذیری اتریوم و مشکلات دیگر این بلاک چین ارائه شدهاند. در این گزارش تلاش بر این بوده است تا اجزای تشکیل دهنده این شبکه و راه حل قراردهی Ethereum در دسترس تمامی کاربران سراسر جهان را بیابیم. ما در میهن بلاکچین تصمیم گرفتهایم که گزارش The Block را بهصورت بخشبخش و در سری مقالاتی با نام «گزارش The Blocks از راهکارهای لایه دوم» پوشش دهیم. با ما همراه باشید تا در قسمت اول از گزارش The Blocks وضعیت لایه دوهای اتریوم و فراز و نشیبهای این شبکه را از گذشته تا حال، به ویژه در سال ۲۰۲۱ بررسی کنیم.
مشکل مقیاسپذیری
مقیاسپذیری از جمله مهمترین دغدغههایی بوده است که تا به امروز در فضای کریپتو مطرح شده است. این دغدغه و حل کردن آن دیگر در دسته نگرانیهای آتی ما جای ندارد. در صورتی که قابلیت مقیاسپذیری وجود نداشته باشد، اینترنت آزاد و تحت مالکیت کاربری که از جمله دستاوردهای تکنولوژی بلاکچین محسوب میشود، در اختیار ما قرار نخواهد داشت. در طول دو سال گذشته، محدودیتهای تئوری یا نظری حوزه مقیاسپذیری به پدیدار شدن چالشهایی در زندگی واقعی و به ویژه در بستر اکوسیستم بزرگترین پلتفرم لایه یک دنیا یعنی اتریوم منجر شده است.
حضور چنین چالشهایی به راحتی و به واسطه Fee بالای تراکنشهای اتریوم قابل لمس هستند. کارمزد تراکنشها در گذشته به میزان چند سنت بود و امروزه شاهد فی تراکنشهای چند ده یا حتی چند صد دلاری در بستر اتریوم هستیم. برخی از کاربران هنوز هم این میزان فی بالا را پرداخت میکنند و استفاده آنها از این شبکه ادامه دارد. برخی از کاربران دیگر نیز به سراغ پلتفرمهای به ظاهر نویدبخشتر و بلاکچینهای جایگزین لایه ۱ رفتهاند. این بلاکچینها معمولا فی تراکنش پایینتری دارند؛ اما نسبت به لایه ۱ متمایزتر بوده و اغلب امنیت پایینتری دارند.
جدا از مقوله از راه رسیدن بلاکچینهای جایگزین لایه ۱، از یک چیز اطمینان داریم. در حال حاضر، بیش از هر زمان دیگری نیاز به وجود راهکارهای مقیاسپذیر برای اتریوم حس میشود. با وجود اینکه راهکارهای مقیاسپذیری در انواع و اشکال متعددی عرضه میشوند، در گزارش The Blocks از راهکارهای لایه دوم تمام تلاش ما بر این بوده است که راهکارهای مقیاس پذیری لایه ۲ بهویژه رولآپها پوشش داده شوند. این پلتفرمها به مدت سالیان طولانی در دست توسعه بودند و اکنون از نظر فنی و پذیرش عمومی در نقطه عطف خود قرار دارند. تا کنون دهها شبکه متنوع همراه با رویکردهای مختلف مقیاسپذیری پدید آمدهاند، اما جالب است بدانید که چنین رویکردهای متنوعی به بهای تاثیرگذاری بر امنیت، عملکرد و تجربه کاربری این پروتکلها عرضه شدهاند.
هرچقدر زمان بیشتری سپری میشود، میزان اهمیت نیاز وجود به چهارچوبی برای ردیابی کردن روند توسعه شبکههای لایه ۲ افزایش مییابد. در این گزارش به منظور ایجاد طرح اولیهای برای مقایسه این پروتکلها، شش پروژه این عرصه را به صورت بنیادین مورد تجزیه و تحلیل قرار دادهایم. شبکههای لایه ۲ نه تنها به منظور ایجاد تحول در معماری فنی اتریوم، بلکه با هدف تغییر گسترده چشمانداز حوزه رقابتی بلاکچینها ارائه شدهاند.
وضعیت فعلی اتریوم
برای درک صحیح دلیل نیاز به راهکارهای مقیاسپذیری لایه ۲، بهترین کار این است که وضعیت فعلی اتریوم را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهیم.
سال ۲۰۲۱ رویدادهای بیشماری برای اتریوم به همراه داشت. در طول این سال، میزان سرمایه موجود در بازار دارایی بومی این پلتفرم (ETH) از اوج تاریخی قبلی خود، یعنی ۱۲۵ میلیارد دلار عبور کرد و به ۵۰۰ میلیارد دلار رسید. اوج تاریخی جدیدی نیز در زمینه میزان فعالیتهای حول محور تقریبی تمامی بخشها و بسترهای مختلف این پلتفرم به ثبت رسید. با استفاده از سه معیار اصلی میتوانیم کل شبکه لایه یک اتریوم را به صورت کمی مورد بررسی قرار دهیم:
۱. میزان استفاده از شبکه
۲. ظرفیت شبکه
۳. فی تراکنشها
به صورت کلی، تمامی این دادهها در کنار هم یک دیدگاه بنیادین از شبکه در اختیار ما قرار داده و بستر مفیدی برای ارزیابی راهکارهای مقیاسپذیری لایه دوم فراهم میکنند.
میزان استفاده از شبکه
با وجود اینکه هیچ تعریف دقیقی از مفهوم «کاربر» در ساختار داده اتریوم موجود نیست، آدرسهای فعال روزانه به صورت تقریبی میزان تعامل و فعالیت درون این پروتکل را به ما نشان میدهند. بر اساس این اندازهگیریها و در صورت انجام حداقل یک معامله در طول روز، نشان داده میشود که چه تعداد از آدرسهای منحصربهفرد (به عنوان آدرس مبدا یا حتی آدرس مقصد) در حال فعالیت کردن هستند. در طول سال ۲۰۲۱، به میزان تقریبی ۶۰۰،۰۰۰ آدرس فعال به صورت روزانه در این شبکه وجود داشت و این آمار نشاندهنده ۴۰ درصد افزایش تعداد آدرس فعال نسبت به سال گذشته بود.
با توجه به تنوع تراکنشهای بستر اتریوم (مثل انتقال ETH، معامله کردن ETH با یک دارایی دیگر، مینت کردن توکن NFT و غیره) میانگین تراکنشهای روزانه به صورت تقریبی، تعداد عملیات منحصربهفردی را نشان میدهد که در طول یک روز معین در بستر شبکه به انجام میرسد. در طول سال ۲۰۲۱، به میزان تقریبی ۱.۳ میلیون تراکنش به صورت روزانه در بستر اتریوم به انجام میرسید و این آمار نشاندهنده ۳۵ درصد رشد در تعداد تراکنشها نسبت به سال گذشته بود.
تا به امروز، اصلیترین کاربرد بستر اتریوم در زمینه انتشار و انجام تراکنشهایی در گستره طیف عظیمی از داراییهای دیجیتال مثل استیبل کوینها، توکنهایی با استاندارد ERC-20 و غیره بوده و برخلاف انتظار خیلی از افراد، این حیطه به دارایی بومی ETH محدود نمیشود. میزان ارزش کل ثبتشده در این شبکه نشاندهنده ارزش کل داراییهای انتقال یافتهای است که به چند نمونه از آنها اشاره کردیم. در طول سال ۲۰۲۱، میزان ارزش کل محاسبه شده در این شبکه ۷.۷ تریلیون دلار بود که رشد ۵۰۰ درصدی را نسبت به سال گذشته نشان میداد. میزان سهم استیبل کوینها از ارزش کل به صورت جالب توجهی حدود ۴.۲ تریلیون دلار (۵۴ درصد از کل) تخمین زده میشود.
جالب است بدانید که میزان ارزش کل محاسبهشده در این شبکه توانایی رقابت را با میزان حجم خرید تسهیل شده توسط شبکههای کارت اعتباری مثل ویزا (۸.۹ تریلیون دلار در سال ۲۰۲۰) و مسترکارت (۴.۷ تریلیون دلار در سال ۲۰۲۰) دارد. علاوه بر این، مبلغ محاسبه و ثبتشده در این شبکه بسیار بیشتر از حجم کل پرداخت پردازششده توسط تسهیلکنندگان پرداخت فینتک (Fintech) از قبیل PayPal (۱.۳ تریلیون دلار در سال ۲۰۲۱) است. در پایان لازم به ذکر است که میزان ارزش کل محاسبه شده حاصل از انتقالات شبکه اتریوم در سال ۲۰۲۱ به صورت تقریبی، ۱ درصد از ارزش کل تسویه شده توسط سیستم تسویه حساب Fedwire فدرال رزرو (۹۹۱ تریلیون دلار در سال ۲۰۲۱) را شامل میشود.
با وجود اینکه مقایسههای صورت گرفته در بخش قبل، معیارهای دقیقی برای ارزیابی محسوب نمیشوند و تفاوتهای زیادی نیز با یکدیگر دارند، اما میتوان از آنها به عنوان اهرم کمکی برای سنجش سطوح نسبی پذیرش عمومی استفاده کرد. به طور مثال انتقال اتر از یک صرافی به یک ولت سرد با خرید کارت اعتباری توسط مصرفکنندگان که از تسهیلات انتقال بین بانکی گسترده استفاده میکنند، تفاوت زیادی دارد. کمتر از هفت سال از زمان شروع بهکار اتریوم میگذرد و در حال حاضر، این پلتفرم تسهیلات و تعاملات حوزه امور مالی غیرمتمرکز یا دیفای را با همکاری برخی از نهادهای مالی پیشگام در دنیا ارائه میکند.
ارزش کل قفل شده (TVL) در بستر دیفای (DeFi) نشاندهنده کمیت منابع مالی موجود در قراردادهای هوشمند اتریوم به منظور تسهیل خدمات مالی همتا به همتا است. اجزای اصلی تشکیلدهنده این ارزش کل قفل شده عبارتند از داراییهای وثیقهگذاری شده در ازای دریافت وام یا به صورت کلی موقعیتهایی که تحت عنوان بدهی شناخته میشوند و منابع مالی که به منظور تامین نقدینگی بسترهای معاملات غیرمتمرکز در یک استخر ادغام شدهاند. ارزش کل قفل شده در شبکه اتریوم از ۱۵۰ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۱ فراتر رفت و تا ۷۵۰ درصد رشد داشته است.
صرافیهای غیرمتمرکز مانند یونی سواپ (Uniswap) فرانتاندهایی را به کاربران ارائه میکنند که امکان معامله مستقیم داراییها را در بستر اتریوم (به عنوان مثال بر اساس قواعد بدون نیاز به مجوز) بدون نیاز به واسطههای بیرون زنجیرهای برای آنها به ارمغان میآورند. با وجود اینکه میزان حجم معاملات صرافیهای غیرمتمرکز (۷۵۰ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۱) در مقایسه با حجم معاملات صرافیهای متمرکز سنتی عدد کوچکی محسوب میشود (کوین بیس توانست در سال ۲۰۲۱ به تنهایی به میزان ۱.۷ تریلیون دلار از حجم معاملات را به خود اختصاص دهد)، اما این پلتفرمهای غیرمتمرکز موفق شدند در طول سال ۲۰۲۱ به میزان ۱۰ برابر در این زمینه رشد داشته باشند.
بازارهای توکن غیرقابل تعویض (NFT) از قبیل Opensea، امکان خرید و فروش NFT بر اساس سیستم همتا به همتا را برای کاربران به ارمغان میآورند. با رشد میزان محبوبیت توکنهای غیرقابل تعویض، بازارهای این حوزه به سرعت به یکی از بزرگترین مصرفکنندگان منابع محاسباتی Ethereum تبدیل شدند. با وجود اینکه چنین پلتفرمهایی به صورت تقریبی به میزان ۴ سال فعالیت داشتند، اما سال ۲۰۲۱ به نقطه پرتاب آنها تبدیل شد؛ بدین صورت که Opensea توانست تا به تنهایی به میزان ۱۳ میلیارد دلار از حجم معاملات NFT را به خود اختصاص دهد.
ظرفیت شبکه
با وجود از راه رسیدن کاربردهای جدید و به تبع آن افزایش میزان پذیرش عمومی تکنولوژی مورد استفاده در بستر اتریوم، نباید از یاد ببریم که منابع محاسباتی این شبکه محدود هستند. در حقیقت، با در نظر داشتن ماهیت افزونه محور تکنولوژی بلاک چین (به طور مثال هر یک از نودهای این بستر باید با وضیعت لحظهای شبکه هماهنگ شود)، این منابع محاسباتی بسیار محدود هستند. بر اساس معماری فعلی لایه ۱، اتریوم قادر است بهطور تقریبی ۱۵ تراکنش در ثانیه را پردازش کند.
میزان گس مورد نیاز در طول فرایند تولید هر بلاک نشاندهنده مقدار قدرت محاسباتی اجرا شده در بستر اتریوم در ازای هر بلاک (به عنوان مثال هر ۱۳ ثانیه) است. همانطور که در جدول بالا نیز قابل مشاهده است، میزان گس مصرف شده به صورت متوالی و با افزایش میزان کاربرد اتریوم افزایش یافته است. با وجود اینکه بر اساس میزان تقاضای موجود در شبکه، کل گس مورد نیاز برای تولید هر بلاک در طول روزهای مختلف متغیر خواهد بود، به صورت تقریبی به میزان ۱۴.۲ میلیون گس صرف تولید بلاکهای این اکوسیستم در سال ۲۰۲۱ شد.
محدودیت گس در هر بلاک به محدوده محاسباتی تعریفشده توسط پروتکل مورد نظر اشاره داشته و قابل پیادهسازی بهصورت مجزا در بستر هر یک از بلاکها است. همانطور که از نمودار بالا نیز پیداست، جامعه توسعهدهنده اتریوم به منظور تامین میزان تقاضای روزافزون انجام تراکنشها، میزان محدودیت گس هر بلاک را در طول سالهای گذشته افزایش داده است. با وجود اینکه افزایش میزان محدودیت گس هر بلاک به میزان اندکی به رفع مشکل مقیاسپذیری کمک میکند، اما بدون شک این امر به منزله استفاده از یک چسب زخم برای جراحتی بسیار بزرگ است. محدودیت گس بیشتر به معنای نیاز به قدرت محاسباتی بالاتر در بستر اپراتورهای سختافزاری است و این پدیدهای است که شاه آلتکوینها به صورت فعالانه برای جلوگیری از آن تلاش میکند، تا عملیات گسترده و غیرمتمرکز شبکه خود را تسهیل کند.
بهرهبرداری یا استفاده از شبکه (Network Utilization) درصد گس استفادهشده را اندازهگیری میکند. بر اساس محاسبات صورت گرفته در جدول بالا، این مولفه در طول سال ۲۰۲۱ به میزان تقریبی ۹۹ درصد رسید. به صورت خلاصه میتوان گفت که این شبکه در طول مدت یک سال و به صورت مداوم در حال نزدیک شدن به سقف ظرفیت خود بود. نمودار زیر اطلاعات بیشتری در رابطه با میزان ظرفیت اندک فعلی موجود در شبکه به تصویر میکشد. با بررسی کردن هر یک از روزهای دلخواه در طول این بازه زمانی میتوان دید که تنها ۱۰ برنامه میتوانند ۴۰ درصد قدرت محاسباتی کلی اتریوم را پر کنند.
فی تراکنشها
برای تخصیص کارآمد قدرت پردازش محدود موجود در این عرصه، بازار کارمزد اتریوم این حق تخصیص را به بالاترین قیمت پیشنهادشده اختصاص میدهد. کارمزد تراکنشها را میتوان به منزله وجوه تسویه حساب در نظر گرفت که در طول آن عرضه محدود قدرت محاسباتی قادر است تا میزان تقاضای در حال افزایش انجام تراکنشها را پوشش دهد.
میزان میانگین کارمزد هر تراکنش در بستر اتریوم از محدوده ۱.۵ دلاری در سال ۲۰۲۰ تا اوج ۲۱.۱ دلار در سال ۲۰۲۱ پیش رفت. بسته به ماهیت تراکنشهای مورد نظر، ممکن است کارمزد تراکنشهای منحصر به فرد نیز به صورت قابل توجهی متفاوت باشد؛ بدین صورت که فی تراکنش برای فروش NFT در Opensea معمولا تا ده برابر بیشتر از میزان کارمزد انتقال اتر است. به همین منوال، بسیاری از تراکنشهای منحصر به فرد به میزان صدها دلار هزینه را در بر میگیرند. یکی از اصلیترین اصول دیدگاههای اتریوم تبدیل شدن به پلتفرمی جهانی است که در دسترس همگان قرار خواهد گرفت. دلیل عدم توانایی فعلی این بستر برای دست یافتن به چنین هدفی را به مشکلات مقیاسپذیری حاصل از ساختار معماری بنیادین لایه ۱ این پروتکل میتوان نسبت داد. با توجه به بالا بودن میزان فی تراکنشها در این شبکه، بسیاری از کاربران توانایی تعامل را با این پلتفرم ندارند.
کارمزد تجمیعی کلیه تراکنشها، نشاندهنده مجموع مبلغی است که کاربران سرتاسر این شبکه برای تراکنشهای فردی خود خرج کردهاند. در سال ۲۰۲۱، این مولفه به ۱۰ میلیارد دلار رسید و تا ۱۵ برابر رشد داشت. با وجود اینکه کارمزدهای بالای تراکنشهای فردی یکی از چالشهای واضح برای شبکه محسوب میشوند، اما میتوان این مقوله را به منزله سلامت کلی شبکه در نظر گرفت. این فی تراکنشها نشان میدهند که کاربران برای محصولات و خدمات ارائه شده در بستر اتریوم ارزش قائل هستند. فی چنین تراکنشهایی در راستای پاداش دادن به مشارکتکنندگان شبکه و کاهش میزان اتکا به برنامهریزیهای عرضه تورمی به واسطه سوزاندن کارمزد استفاده میشود که در طول آن درآمد حاصل از کارمزد تراکنشها میان هولدرهای ETH توزیع میشود.
نقشه راه فنی اتریوم
در حال حاضر رویکردهای متعددی در راستای مقابله با چالشهای مقیاسپذیری اتریوم در حال انجام هستند. این رویکردها را به دو دسته کوتاه مدت (راهکارهای مقیاسپذیری لایه ۲) و رویکردهای میان مدت تا بلند مدت (شاردینگ) میتوان تقسیم کرد.
بر اساس گزارش The Blocks در رابطه با راهکارهای لایه دوم، میدانیم که در آینده نزدیک وظیفه مقیاسپذیری اتریوم در دستان اکوسیستم لایه ۲ آن خواهد بود. بر اساس مطالب عنوان شده در این گزارش، انتظار نداریم که در آینده نزدیک شاهد افزایش قابل توجه قدرت پردازش شبکه لایه ۱ اتریوم باشیم. ویتالیک بوترین (Vitalik Buterin) همبنیانگذار اتریوم، در اکتبر ۲۰۲۰ با انتشار یادداشتی در سایت Ethereum magicians بیان کرد:
اکوسیستم اتریوم برای آینده نزدیک و میان مدت این پروتکل، کل توجه خود را به رولآپها در قالب استراتژی مقیاسپذیری معطوف کرده است.
راهکارهای مقیاسپذیری لایه ۲
راهکارهای مقیاسپذیری لایه ۲ با معرفی یک مدل چند زنجیره «تقسیم و تصرف – Divide and Conquer» برای شبکه اتریوم، قدرت پردازش بیشینهای را فراهم میکنند. تراکنشها نیز بدین منوال تحت پوشش چهارچوب جدید و بر روی بستر بلاکچینهای لایه دوم (که در مجموع قدرت پردازش بیشتری نسبت به لایه اول اتریوم دارند) اجرا شده و سپس بر روی بستر بلاک چین لایه ۱ اتریوم نهایی میشوند. این راهکارهای مقیاسپذیری در بخش بعدی این گزارش به صورت مفصل مورد بررسی قرار میگیرند.
علاوه بر این، چندین نمونه از پروپوزال های بهبود شبکه اتریوم (EIP) در حال بهینهسازی پلتفرم اصلی لایه ۱ آن هستند تا شبکههای لایه ۲ بتوانند از آن استفاده کنند. از جمله این پروپوزالها به EIP 4488 میتوان اشاره کرد که قرار است هزینه ارسال تراکنشهای لایه ۲ به اتریوم را تا ۵ برابر کاهش دهد. از طرف دیگر به EIP 4844 میتوان اشاره کرد که فرمت یا قالب جدیدی از تراکنش را در راستای آمادهسازی شاردینگ دادهها معرفی میکند که در نهایت قادر خواهد بود تا هزینه رولآپها یا گردآوری دادهها را تا ۱۰۰ برابر کاهش دهد.
شاردینگ دادهها
چهارچوب لایه ۱ اصلی اتریوم، به عنوان بخشی از نقشه راه چندین ساله خود قصد دارد تا از ساختار معماری تک زنجیرهای به ساختار معماری چند زنجیرهای منتقل شود. بر اساس برنامهریزیها قرار است تا شبکه اتریوم از یک بیکن چین به عنوان یک «رسانا» یا رابط در شبکه استفاده و فعالیتهای آن را هماهنگ کند؛ بهطوری که ۶۴ شارد چین فعالیت شبکه را بهصورت موازی پیش ببرند. لازم بهذکر است که بیکن چین اتریوم در دسامبر ۲۰۲۰ راهاندازی شد.
طبق محاسبات ارائه شده توسط بنیاد اتریوم، انتظار میرود تا شارد چینها به عنوان لایههای دسترسی به داده (یعنی مقصدهایی برای شبکههای لایه ۲ برای ارسال دادهها) در سال ۲۰۲۳ راهاندازی شوند. هنوز معلوم نیست که آیا اجرای تراکنشها نیز روی این شارد چینها صورت میگیرد یا اینکه این مسئولیت به شبکههای لایه ۲ محول میشود.
آپدیت مرج اتریوم (The Merge)
فارغ از رویکردهای حوزه مقیاسپذیری، اتریوم در طول ماههای آتی و طی فرایندی تحت عنوان «آپدیت مرج اتریوم» از مکانیزم اجماع گواه اثبات کار به گواه اثبات سهام منتقل میشود. با وجود اینکه رویداد «The Merge» موجب تغییر شیوه دستیابی اتریوم به هدف غیرمتمرکزسازی (مثل امنیت) خواهد شد و میزان مصرف انرژی آن را تا بیش از ۹۹ درصد کاهش میدهد، انتظار نداریم که تاثیر قابل توجهی روی مقیاسپذیری این پروتکل داشته باشد.
سخن پایانی
در قسمت ابتدایی سری مقالات «گزارش The Blocks از راهکارهای لایه دوم» درباره وضعیت فعلی شبکه اتریوم و دلایل نیاز به لایه دومها صحبت کردیم. نظر شما در رابطه با راهکارهای مقیاسپذیری لایه ۲ اتریوم چیست؟ چه راه حل دیگری برای رفع مشکل مقیاسپذیری لایه ۱ اتریوم در ذهن دارید؟ نظر خود را در بخش کامنتها با ما در میان بگذارید.