بلاک چین لایه ۱ چیست؟ آشنایی با مفهوم لایه یک و ویژگی‌های آن

اصطلاحات لایه ۱ و لایه ۲ به ما کمک می‌کنند تا ساختار و معماری بلاک چین‌ها، پروژه‌ها و ابزارهای توسعه مختلف را درک کنیم. با کسب اطلاعات از لایه‌های مختلف بلاک چین، می‌توانید شبکه‌های و پاراچین‌های آن‌ها را بهتر درک کنید. در این مقاله از میهن بلاک چین، مفهوم بلاک چین لایه ۱ را بررسی کرده و با ارائه مثال‌ها مختلف، به توضیح ویژگی‌های آن خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید.

بلاک چین لایه ۱ چیست؟

شبکه لایه ۱ در واقع نام دیگری برای بلاک چین پایه (Base) یا اصلی است. بایننس اسمارت چین، اتریوم، بیت کوین و سولانا مثال‌هایی از پروتکل‌های لایه ۱ هستند. از آنجایی که این بلاک چین‌ها شبکه اصلی اکوسیستم‌های خود هستند، به آنها بلاک چین لایه ۱ گفته می‌شود. در مقابل بلاک چین لایه یک، آف چین‌ها (Off-chains) و راهکارهای لایه ۲ را داریم که بر بستر شبکه های اصلی دیگر ساخته می‌شوند.

به عبارت دیگر، زمانی یک پروتکل لایه ۱ است که تراکنش‌ها را در بلاک چین خودش پردازش و نهایی‌سازی کند. این پروتکل‌ها، توکن بومی خودشان را هم دارند که برای پرداخت کارمزد تراکنش‌ها استفاده می‌شود.

مقیاس ‌پذیری لایه ۱

یکی از مشکلات رایج در بلاک چین‌های لایه ۱، مقیاس پذیری پایین آنهاست. در شبکه بیت کوین و بلاک چین‌های بزرگ دیگر، زمانی که تقاضا زیاد است، در پردازش تراکنش‌ها به مشکل بر می‌خورند. شبکه بیتکوین از مکانیسم اجماع گواه اثبات کار (PoW) استفاده می‌کند که به منابع محاسباتی زیادی نیاز دارد.

مکانیسم اجماع اثبات کار، امنیت و غیرمتمرکز بودن شبکه را تضمین می‌کند؛ اما زمانی که حجم تراکنش‌ها زیاد است، سرعت شبکه‌های PoW کاهش می‌یابد. در نتیجه، مدت زمان تایید تراکنش‌ها افزایش یافته و کارمزد تراکنش‌ها نیز بیشتر می‌شود.

توسعه‌دهندگان بلاک چین، سال‌ها بر روی راهکارهای مقیاس پذیری کار کرده‌اند، اما هنوز بحث‌های زیادی در این‌باره وجود دارد که بهترین راهکار و جایگزین کدام است. برخی از راهکارهای مقیاس‌پذیری لایه ۱ عبارت اند از:

۱. افزایش اندازه بلاک‌ها برای افزایش تعداد تراکنش‌هایی که در هر بلاک پردازش می‌شوند.

۲. تغییر مکانیسم اجماع شبکه، مانند بروزرسانی اتریوم ۲.

۳. اجرای شاردینگ (Sharding) که روشی برای پارتیشن‌بندی دیتابیس است.

ارتقاء شبکه لایه ۱، به کار و تغییرات زیادی نیاز دارد. در اکثر موارد، کاربران شبکه موافق اعمال تغییرات نیستند و این می‌تواند منجر به از هم‌پاشیدن کامیونیتی بلاک چین و یا ایجاد یک هارد فورک شود، همان اتفاقی که درباره بیت کوین و بیت کوین کش افتاد.

سگویت (SegWit)

یکی از نمونه‌های راهکار مقیاس پذیری لایه ۱، سگویت (SegWit) بیت کوین است. این راهکار توانست از طریق تغییر روشی که بلاک‌ها داده‌ها را سازماندهی می‌کنند، توان شبکه بیت کوین را افزایش دهد (امضاهای دیجیتال دیگر جزو ورودی تراکنش‌ها نیستند). این تغییر بدون آن‌که اثری در امنیت شبکه داشته باشد، در هر بلاک فضای بیشتری را برای تراکنش‌ها ایجاد کرد. سگویت به وسیله یک سافت فورک پس سازگاری یا سازگاری عقب‌رو (Backward-Compatible) اجرا شد؛ این یعنی آن دسته از نودهای بیت کوین که به‌روزرسانی Segwit را دریافت نکرده‌اند، هنوز می‌توانند تراکنش‌ها را پردازش کنند.

شاردینگ لایه ۱ چیست؟

شاردینگ یک راهکار لایه ۱ است که برای افزایش توان عملیاتی شبکه استفاده می‌شود. Sharding نوعی پارتیشن‌بندی دیتابیس است که می‌توان آن را به دفتر کل توزیع‌شده بلاک چین‌ها اعمال کرد. در این روش، شبکه و نودهای آن به شاردهای (Shards) مختلف تقسیم می‌شوند تا حجم کار تقسیم شده و سرعت تراکنش‌ها افزایش یابد. هر شارد، بخشی از فعالیت کل شبکه را مدیریت می‌کند و در واقع دارای تراکنش‌ها، نود‌ها و بلاک‌های جداگانه است.

در شاردینگ دیگر نیازی نیست که هر نود بلاک چین را به طور کامل کپی کند. در عوض، هر گره پایان کار را به زنجیره اصلی گزارش می‌دهد و وضعیت داده‌های خود از جمله موجودی آدرس و آمار مهم دیگر را اعلام می‌کند.

مقایسه بلاکچین‌های لایه ۱ با لایه ۲

همه مشکلات را نمی‌توان با اعمال تغییرات در لایه ۱ حل کرد. بر اساس محدودیت‌های فناوری، اعمال برخی از تغییرات در شبکه اصلی بلاکچین بسیار سخت و یا غیرممکن است. برای مثال، شبکه اتریوم در حال به‌روزرسانی به اجماع گواه اثبات سهام (PoS) است؛ اما توسعه این به‌روزرسانی سال‌‌ها زمان برده است.

به دلیل مسائل مربوط به مقیاس‌‌پذیری، برخی از راهکارها در بلاک چین لایه ۱ کار نمی‌کنند. اگر واقع‌بینانه نگاه کنیم، یک بازی بلاکچینی یا Play to Earn نمی‌تواند از شبکه بیت کوین استفاده کند؛ زیرا مدت زمان تراکنش‌های این شبکه طولانی است. با این حال شاید یک بازی بخواهد از امنیت و غیرمتمرکز بودن شبکه لایه ۱ استفاده کند. بهترین گزینه، توسعه این بازی بر بستر شبکه‌ای با راهکار لایه ۲ است.

شبکه لایتنینگ

راهکارهای لایه ۲ بر بستر بلاک چین لایه ۱ ساخته می‌شوند و برای نهایی‌سازی تراکنش‌های خود به شبکه لایه ۱ متکی هستند. یک مثال بارز در این مورد، شبکه لایتنینگ (Lightning Network) است. زمانی که ترافیک شبکه بیت کوین بسیار زیاد است، پردازش تراکنش‌ها ساعت‌ها طول می‌کشد. به وسیله شبکه لایتینگ، کاربران می‌توانند با بیتکوین‌های خود پرداخت‌های سریع را خارج از زنجیره اصلی انجام دهند و موجودی نهایی آنها بعدا به زنجیره اصلی گزارش می‌شود. در نتیجه، تراکنش‌های افراد در یک گزارش نهایی خلاصه شده و در زمان و منابع صرفه جویی می‌شود.

نمونه‌هایی از بلاک چین لایه ۱

اکنون که مفهوم بلاک چین لایه ۱ را دانستیم، بیایید چند نمونه از این شبکه‌ها را با یکدیگر بررسی کنیم. انواع مختلفی از بلاک چین‌های لایه یک وجود دارد که هر یک دارای کاربرد ویژه و منحصربفرد هستند. شبکه‌های لایه ۱ تنها به بیت کوین و اتریوم ختم نمی‌شوند و هر شبکه راهکارهای مختلفی برای تمرکززدایی، امنیت و مقیاس پذیری بلاک چین دارد.

الروند (Elrond)

الروند یک شبکه لایه اول است که در سال ۲۰۱۸ تاسیس شده است و برای بهبود عملکرد و مقیاس پذیری خود از فناوری شاردینگ استفاده می‌کند. شبکه الروند می‌تواند در هر ثانیه بیش از ۱۰۰,۰۰۰ تراکنش‌ را پردازش کند. دو ویژگی برجسته شبکه الروند، اجماع اثبات سهام امن (SPoS) و شاردینگ تطبیقی (Adaptive State Sharding) آن است.

شاردینگ تطبیقی یعنی با افزایش و کاهش تعداد کاربران شبکه، شاردها تقسیم یا ادغام می‌شوند. کل ساختار شبکه الروند، از جمله وضعیت و تراکنش‌های آن، به شاردها تقسیم شده است. تاییدکننده‌های شبکه نیز بین شاردها جابجا می‌شوند و این احتمال حملات مخرب به شاردها را کاهش می‌دهد.

از  EGLD، توکن بومی شبکه الروند برای پرداخت کارمزد تراکنش‌ها، اجرای برنامه‌های غیرمتمرکز (Dapp) و پاداش‌دهی به کاربرانی که در مکانیسم تایید شبکه شرکت می‌کنند، استفاده می‌شود. شبکه الروند مجوز کربن منفی (Carbon Negative) را نیز دریافت کرده است و نسبت به مکانیسم PoS خود میزان کربن بیشتری را خنثی می‌کند.

هارمونی (Harmony)

هارمونی یکی دیگر از بلاک چین‌های لایه ۱ است که از اجماع اثبات سهام موثر (EPoS) و فناوری شاردینگ استفاده می‌کند. شبکه اصلی این بلاک چین دارای ۴ شارد است که هر یک به طور جداگانه بلاک‌های جدیدی را ساخته و تایید می‌کنند. هر شارد می‌تواند این عملیات را با سرعت ویژه خود انجام دهد و این یعنی بلاک‌ها می‌توانند شماره یا ارتفاع (Height) متفاوتی داشته باشند.

شبکه هارمونی برای جذب توسعه‌دهندگان و کاربران به شبکه خود، از نوعی استراتژی میان‌زنجیره‌ای (Cross-Chain) استفاده می‌کند. کاربران شبکه هامونی می‌توانند از طریق پل‌های ارتباطی (بریج‌ها) بدون نیاز به اعتماد به شبکه‌های بیت کوین و اتریوم، توکن‌های خود را بدون خطرات احتمالی که برای پل‌های عادی وجود دارد، مبادله کنند. هدف اصلی شبکه هارمونی برای مقیاس پذیری وب ۳، استفاده از سازمان‌های خودگردان غیرمتمرکز (DAOs) و الگوریتم‌های اثبات دانش صفر (Zero-knowledge) است.

از آنجایی که آینده سیستم مالی غیرمتمرکز (Defi) به فناوری‌های مولتی چین‌ و کراس چین وابسته است، پل‌های ارتباطی شبکه هارمونی کاربران زیادی را به خود جذب می‌کند. تمرکز شبکه‌ها هارمونی بیشتر بر زمینه‌های زیرساخت‌ NFT، ابزارهای دائو و پل‌های ارتباط بین پروتکلی است.

از کوین ONE (رمزارز بومی شبکه هارمونی) برای پرداخت کارمزد تراکنش‌ها استفاده می‌شود. می‌توان با استیک کردن (Staking) یا سپرده‌گذاری این کوین، در مکانیستم اجماع و حاکمیت شبکه هارمونی شرکت کرد. در این صورت، تاییدکنندگان موفق شبکه نیز پاداش می‌گیرند.

سلو (Celo)

سلو یک بلاک چین لایه ۱ است که در سال ۲۰۱۷ از Go Ethereum یا Geth فورک شده است. ای شبکه نسبت به اوایل خود، تغییرات زیادی کرده است که جمله آنها می‌توان به اجرای PoS و سیستم آدرس منحصربفرد اشاره کرد. اکوسیستم وب ۳ سلو دارای بخش‌های دیفای، NFT و راهکارهای پرداخت است و بیش از ۱۰۰ میلیون تراکنش در این شبکه تایید شده است. در شبکه سلو، هر فردی می‌تواند از شماره موبایل یا آدرس ایمیل به عنوان یک کلید عمومی استفاده کند. بلاک چین Celo با کامپیوترهای استاندارد به راحتی قابل اجرا است و نیازی به سخت‌افزارهای ویژه نیست.

کوین اصلی شبکه سلو، یک ارز کاربردی استاندارد به نام CELO است که برای تراکنش‌ها، امنیت و پاداش‌دهی استفاده می‌شود. شبکه سلو دارای استیبل کوین‌های CUSD، CEUR و CREAL نیز هست. این استیبل کوین‌ها توسط کاربران ایجاد شده‌اند و تنظیم قیمت آن‌ها از طریق مکانیسمی مشابه مکانیزم استیبل کوین DAI شبکه میکر (MakerDAO) انجام می‌شود. برای پرداخت هزینه تراکنش‌هایی که با استیبل کوین‌های شبکه سلو انجام شده است، می‌توان از توکن‌های دیگر این شبکه استفاده کرد.

سیستم آدرس شبکه سلو و استیبل کوین‌های آن، دسترسی به ارزهای دیجیتال را آسان‌تر و پذیرش ارزهای دیجیتال را افزایش می‌دهند.

تور چین (THORChain)

تور چین یک صرافی غیرمتمرکز میان ‌زنجیره‌ای و بدون نیاز به مجوز است. این شبکه لایه ۱ با استفاده از فریم‌ورک Cosmos SDK ساخته شده است. ثور چین برای تایید تراکنش‌ها از مکانیسم اجماع تندرمینت (Tendermint) استفاده می‌کند. هدف اصلی شبکه تور چین، ارائه نقدینگی میان ‌زنجیره‌ای غیرمتمرکز بدون نیاز به دارایی‌های رپد شده (Wrapped) یا وابسته است. وابسته بودن یا رپد شدن دارایی‌ها، برای سرمایه‌‌گذاران مولتی چین یا چند زنجیره‌ای، خطراتی را به دنبال دارد.

بلاک چین لایه ۱ ThorChain همانند یک مدیر خزانه عمل کرده و بر واریزها و برداشت‌ها نظارت می‌کند. این ویژگی باعث ایجاد نقدینگی غیرمتمرکز و حذف واسطه‌های متمرکز می‌شود. توکن RUNE، توکن بومی شبکه تورچین، برای پرداخت کارمزد تراکنش‌ها و در حاکمیت، امنیت و اعتبارسنجی شبکه استفاده می‌شود.

بازارساز خودکار (AMM) تور چین از توکن RUNE به عنوان جفت ارز پایه استفاده می‌کند؛ یعنی می‌توانید توکن RUNE را به هر دارایی پشتیبانی‌ شده دیگر تبدیل کنید. عملکرد پروژه ثور چین را می‌توان به یک یونی سواپ (Uniswap) بین زنجیره‌ای تشبیه کرد که از توکن RUNE به عنوان توکن امنیتی برای استخرهای نقدینگی و برای پرداخت‌ها استفاده می‌شود.

کاوا (Kava)

کاوا یک بلاک چین لایه ۱ است که سرعت و قابلیت همکاری شبکه کازماس را با پشتیبانی شبکه اتریوم ترکیب کرده است. شبکه کاوا با استفاده از ساختار کوچین (Co-chain)، دارای یک بلاک چین مجزا برای ماشین مجازی اتریوم (EVM) و توسعه‌های Cosmos SDK است. پشتیبانی پروتکل ارتباط بین بلاک چینی (IBC) شبکه کازماس نیز به این بلاک چین اضافه شده است و از طریق این ویژگی، توسعه‌دهندگان می‌توانند برنامه‌های غیرمتمرکزی را که به طور یکپارچه با اکوسیستم‌های کازماس و اتریوم در تعامل هستند، اجرا کنند.

شبکه کاوا از مکانیسم اجماع PoS تندرمیت استفاده می‌کند که مقیاس پذیری برنامه‌های کوچین ماشین مجازی اتریوم را به طرز چشمگیری افزایش می‌دهد. این شبکه که توسط KavaDAO تاسیس شده است، طرح‌های ویژه‌ای برای تشویق توسعه‌دهندگان دارد و به ۱۰۰ پروژه برتر در هر کو چین، بر اساس میزان استفاده آن‌ها، پاداش می‌دهد.

بلاک چین لایه ۱ کاوار دارای یک توکن کاربردی و حاکمیتی به نام KAVA و یک استیبل کوین وابسته به دلار آمریکا به نام USDX است. توکن KAVA برای پرداخت کارمزد تراکنش‌ها به‌کار می‌رود و همچنین توسط تاییدکننده‌ها برای تکمیل اجماع شبکه سپرده‌گذاری می‌شود. کاربران می‌توانند با محول کردن توکن‌های  KAVA سپرده‌گذاری شده خود به تاییدکننده‌ها، سهمی در صدور توکن‌های KAVA داشته باشند. سپرده‌گذاران و تاییدکننده‌ها می‌توانند به پیشنهاد‌های حاکمیتی که پارامترهای شبکه را تعیین می‌کنند، رای دهند.

آیوتکس (IoTeX)

بلاک چین لایه ۱ آیوتکس که در سال ۲۰۱۷ راه‌اندازی شده است، تکنولوژی بلاک چین را با اینترنت اشیا (Internet of Things) ترکیب می‌کند. این ویژگی به کاربران امکان می‌دهد که بر داده‌های تولید شده توسط دستگاه‌هایشان کنترل داشته باشند و این باعث می‌شود که دارایی‌ها، سرویس‌ها و برنامه‌های غیرمتمرکز این شبکه توسط دستگاه‌ها پشتیبانی شوند. قطعا اطلاعات کاربران ارزشمند است و مدیریت این اطلاعات از طریق بلاک چین، امنیت آن‌ها را تامین می‌کند.

ترکیب سخت‌افزار و نرم‌افزار شبکه آیوتکس، راهکار جدیدی را به افراد ارائه می‌دهد که بدون آسیب به تجربه کاربری (UX)، بر روی داده‌ها و حریم خصوصی خود کنترل داشته باشند. این شبکه سیستمی به نام MachineFi دارد که امکان کسب دارایی‌های دیجیتال از داده‌های دنیای واقعی را برای کاربران فراهم می‌کند.

بلاک چین آیوتکس دو محصول سخت‌افزاری به نام‌‌های Ucam و Pebble Tracker منتشر کرده است. Ucam یک دوربین امنیتی پیشرفته برای خانه است که کاربران به وسیله آن می‌توانند با حفظ حریم خصوصی، از هر مکانی بر خانه‌های خود نظارت کنند. Pebble Tracker یک GPS هوشمند با پشتیبانی از اینترنت 4G و قابلیت‌های ردیابی است. این محصول علاوه بر داده‌های GPS، داده‌های محیطی مانند دما، رطوبت و کیفیت هوا را نیز در زمان واقعی پیگیری می‌کند.

شبکه آیوتکس دارای چند پروتکل لایه ۲ است که بر بستر آن ساخته شده‌اند. شبکه‌های سفارشی که بوسیله ابزارهای بلاک چین آیوتکس ساخته می‌شوند، از بلاک چین IoTex برای نهایی‌سازی استفاده می‌کنند. این زنجیره‌ها می‌توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند و اطلاعات را از طریق بلاک چین آیوتکس به اشتراک بگذارند. توسعه‌دهندگان می‌توانند به راحتی با ایجاد یک زنجیره فرعی یا ساب چین (Sub-Chain)، نیازهای دستگاه IoT خود را رفع کنند. ارز دیجیتال IOTX کوین بومی آیوتکس، برای پرداخت هزینه تراکنش‌ها، سپرده‌گذاری، حاکمیت و اعتبارسنجی شبکه استفاده می‌شود.

جمع‌بندی

امروزه، تعداد زیادی بلاک چین لایه ۱ و پروتکل لایه ۲ در اکوسیستم ارزهای دیجیتال وجود دارد و ممکن است شما با دیدن این اصطلاحات کمی سردرگم شوید. اما زمانی که مفهومی این اصطلاحات را بدانید، درک ساختار شبکه‌ها و بلاک چین‌ها نیز آسان‌تر خواهد شد. در این مقاله به پاسخ این سوال پرداختیم که بلاک چین لایه ۱ چیست و در ادامه، ویژگی‌های آن را بررسی کردیم و برخی از نمونه‌های معروف لایه یک را معرفی کردیم. آیا شبکه های لایه ۱ می‌توانند از نظر مقیاس‌پذیری بهبود پیدا کنند؟ نظرات خود را درباره بلاک چین‌های لایه ۱، ویژگی‌ها و آینده آن‌ها با ما در میان بگذارید.