ما هي الطبقة الثانية ولماذا هي مهمة جدًا؟

لإعطاء تشبيه بسيط، تخيل شركة كبيرة ذات حجم أعمال ضخم. وللتعامل مع جزء من عبء العمل هذا، تنشئ الشركة الأم شركة فرعية. تمثل الشركة الأم الطبقة 1، بينما تمثل الشركة الفرعية الطبقة 2. بهذه الطريقة، يتم تقليل العبء على الشركة الأم.

أولاً، نحتاج أولاً إلى تعريف ما هي الطبقة 1: شبكات الطبقة 1 هي الطبقة التأسيسية أو البنية التحتية للطبقة السفلية لسلاسل الكتل. ويشار إليها أيضًا باسم الشبكة الرئيسية أو “الطبقة 1″، وهي لا تحدد القواعد الأساسية للنظام البيئي فحسب، بل تتحقق أيضًا من المعاملات وتنهيها، كما رأينا في أمثلة مثل الإيثيريوم والبيتكوين وسولانا.

تبدأ سلاسل بلوك تشين الطبقة الأولى عادةً بالتركيز على اللامركزية والأمان – وكلاهما من المبادئ الأساسية لأي شبكة سليمة – ويتم الحفاظ عليها من قبل شبكة عالمية متنوعة من المطورين والمشاركين (مثل المدققين)، مع وجود استثناءات قليلة.

انظر أيضًا : ما هي تقنية البلوك تشين؟

نظرًا لعدم وجود أي سلطة أو رقابة مركزية، فإن هذه المنصات تتطلب أمانًا متأصلًا في التكنولوجيا نفسها لحماية المستخدمين من الاحتيال والهجمات. وبسبب هذه الأولوية في التصميم، ناهيك عن الموارد الكبيرة اللازمة للحفاظ على نظام بيئي يعمل بكامل طاقته، فإنها غالبًا ما تفتقر إلى قابلية التوسع.

في حين يرى بعض المطورين أن عدم القدرة على تحقيق التوازن بين الأمن واللامركزية وقابلية التوسع هو عيب حتمي في التكنولوجيا (يُشار إليه باسم ثلاثية البلوك تشين)، فإن حلول الطبقة الثانية مثل عمليات الترحيل على الإيثيريوم وشبكة البرق على البيتكوين هي أحد الحلول لمعالجة هذه المشكلات.

ما هي الطبقة 2؟

تشير الطبقة 2 إلى مجموعة من الحلول خارج السلسلة المبنية على رأس الطبقة 1 (سلاسل الكتل المستقلة) التي تخفف من الاختناقات من خلال قابلية التوسع وتقليل البيانات. تخيل الأمر مثل مطبخ المطعم – إذا كان يجب إكمال كل طلب من قبل شخص واحد من البداية إلى النهاية قبل التأكيد والتسليم، فستكون العملية بطيئة، مع إكمال عدد قليل من الطلبات في الساعة. لكن الطبقة الثانية تشبه محطات التحضير – هناك محطة للتنظيف والتقطيع، وأخرى للطهي، وثالثة لتجميع الأطباق – مما يسمح بتركيز المهام وإنجازها بكفاءة أكبر. عندما يحين الوقت المناسب، يمكن للموظفين النهائيين مطابقة كل طبق تم تجميعه مع الطلبات وتأكيدها قبل إرسالها إلى وجهتها النهائية (العميل).

تستخدم منصات الدفع مثل Visa أيضًا أنظمة مماثلة. لا تقوم Visa بمعالجة الآلاف من المعاملات الصغيرة اليومية من البائعين بشكل فردي، الأمر الذي من شأنه أن يسد الشبكة في غضون دقائق؛ وبدلاً من ذلك، تقوم بتجميعها وتسويتها بشكل دوري في النظام المصرفي. ثم تقوم البنوك بعد ذلك بتصنيف المعاملات وتخزينها من خلال معادلاتها الداخلية لطبقات التسوية. في هذا السيناريو، تعمل Visa كطبقة 2 والشبكة الأوسع للمؤسسات والشبكات الحكومية التي تخزن سجلات المعاملات وتحدد قواعد الصناعة المالية في الطبقة 1.

تستخدم الإيثيريوم أيضًا طرقًا مماثلة من خلال ميزات مثل الترحيلات المتفائلة والمعرفة الصفرية (ZK)، والتي تخفف من عبء إدارة المعاملات على الشبكة الرئيسية، مما يؤدي إلى زيادة شمولية المعاملات والإنتاجية (معاملات أعلى في الثانية). كل هذا يحقق تجربة مستخدم أكثر سلاسة وعملية. ومن أمثلة حلول الطبقة الثانية على الإيثيريوم Arbitrum و Optimism و Loopring و zkSync.

الطلب على الطبقة 2

ظهرت تقنية البلوك تشين في عام 2008. ومنذ ذلك الحين، كرس الآلاف من الباحثين والمطورين جهودهم لمعالجة اختناقات قابلية التوسع في سلسلة الكتل لتلبية الطلبات المتزايدة للتطبيقات. وقد أدت هذه الاختناقات إلى ارتفاع تكاليف المعاملات وبطء سرعات التنفيذ، وكانت حجر عثرة أمام الاعتماد السائد لتقنية البلوك تشين.

فيتاليك بوتيرين، المؤسس المشارك لـ Ethereum، اقترح لأول مرة مفهوم “ثلاثية البلوك تشين، بحجة أن البلوك تشين لا يمكن أن تحقق قابلية التوسع والأمان واللامركزية في آن واحد. ويتعين على المطورين إجراء مفاضلات بين هذه الأبعاد الثلاثة. يمكن لشبكات البلوك تشين الحالية أن تفي باثنين فقط من هذه الأبعاد في وقت واحد على الأكثر.

الطبقة الثانية هي تقنية ناشئة ترى أن محدودية قابلية التوسع في البلوك تشين ترجع إلى المهام المفرطة التي تحتاج البلوك تشين إلى إنجازها. هناك ثلاث وظائف أساسية للبلوك تشين الحالية:

• تنفيذ المعاملات: معالجة المعاملات وإتمامها. والمقياس هو عدد العمليات الحسابية (بما في ذلك عدد المعاملات) التي يمكن لسلسلة الكتل إكمالها في الثانية الواحدة.
• توافر البيانات: تحتاج العُقد وأجهزة التحقق في الشبكة إلى تخزين المعاملات والحالات والبيانات الأخرى. المقياس هو وحدات التخزين القياسية، مثل الميجابايت والجيجابايت.
• الإجماع: تحتاج العُقد والمدققون إلى التوصل إلى توافق في الآراء بشأن حالة الشبكة وترتيب المعاملات. المقياس هو مستوى اللامركزية وسرعة النهاية، أو الوقت اللازم لجميع العقد للاتفاق على تغيير الحالة.

ما أهمية الطبقة 2؟

في حين أن اللامركزية والأمان هما من سمات الطبقة الأولى أو الشبكة الرئيسية للإيثيريوم أو الشبكة الرئيسية، إلا أن سنوات من اعتماد السوق لها أدت إلى وصول الشبكة إلى قدرتها الحالية التي تزيد عن 1.5 مليون معاملة في اليوم. بالإضافة إلى ذلك، وبسبب محدودية الشبكة الرئيسية في معالجة حوالي 15 معاملة في الثانية، غالبًا ما تؤدي فترات النشاط العالي للشبكة إلى ازدحام البيانات. يؤدي هذا بدوره إلى ارتفاع الغاز (رسوم المعاملات) وإبطاء أداء التطبيقات، على الرغم من أن هذا قد لا يكون واضحًا في السوق الهابطة الحالية، فمن الواضح أننا لن نكون دائمًا في سوق هابطة.

ولمعالجة هذه المشكلات، تعمل الطبقة الثانية على توسيع نطاق الإيثيريوم كبلوك تشين منفصل فوق شبكة الطبقة الأولى. وكما ذكرنا سابقًا، فهي تتواصل من خلال عقود ذكية على الإيثيريوم بنموذج أمان لامركزي قوي، مما يساعد في تخفيف العبء الثقيل للمعاملات على الشبكة الرئيسية. بشكل أساسي، بينما تتعامل الطبقة 1 مع الأمن وتوافر البيانات واللامركزية، تتعامل الطبقة 2 مع قابلية التوسع المتعلقة بالمعاملات.

في معظم الحالات، تحتوي سلاسل بلوكشين الطبقة الأولى على:

• شبكات عقدة لحماية الشبكة والتحقق منها
• الشبكات المنتجة للكتل
• سلسلة الكتل الرئيسية وبيانات المعاملات
• آليات الإجماع المرتبطة بها

الفرق مع الطبقة 2 هو أنها توفر:

• تخفيض التكلفة: تجمع الطبقة 2 معاملات متعددة خارج السلسلة في معاملة واحدة من الطبقة 1، مما يساعد على تقليل أحمال البيانات. كما أنها تحافظ على الأمن واللامركزية من خلال تسوية المعاملات على الشبكة الرئيسية.
• التطبيق العملي: مع المزايا المشتركة للمعاملات الأعلى في الثانية الواحدة والرسوم الأقل، يمكن لمشاريع الطبقة الثانية التركيز على تحسين تجربة المستخدم وتوسيع نطاق التطبيق.

ترتبط معظم مشكلات قابلية التوسع باللامركزية. فعلى عكس البنوك التقليدية ذات الأساليب التنظيمية المغلقة والأكثر كفاءة في تنظيم المدفوعات، يجب أن تخضع إدارة المعاملات والبيانات في البلوك تشين لسلسلة من الخطوات المنهجية، مثل القبول والتحقق من الصحة والتوزيع على الشبكة (مع آلاف المشاركين)، مع الحفاظ على الأمن والشفافية.

كيف تعمل الطبقة الثانية؟

توفر بروتوكولات الطبقة 2 إطار عمل ثانٍ حيث يمكن أن تحدث المعاملات بشكل منفصل عن الطبقة 1. وهذا يعني أنه يمكن نقل قدر كبير من العمل الذي تقوم به السلسلة الرئيسية إلى الطبقة 2. بعد ذلك، تقوم تطبيقات الطبقة الثانية بنشر بيانات المعاملات إلى الطبقة الأولى وتكون محمية داخل دفاتر البلوك تشين وسجلات السجلات.

مثل أي منصة أخرى مفتوحة أو مغلقة، تختلف إمكانية الوصول إلى الطبقة 2 أيضًا. يمكن استخدام بعضها من قبل مجموعة من التطبيقات، في حين أن البعض الآخر يلبي أهواء مشاريع محددة. ومع ذلك، فإن العديد من المكونات الرئيسية التي تستفيد منها الطبقة 2 تشمل اللفائف والسلاسل الجانبية.

رولات الطبقة 2 (Rollups)

اللفائف هي نوع محدد من حلول الطبقة الثانية التي تنفذ مئات المعاملات خارج السلسلة، وتضغطها في بيانات مضغوطة واحدة قبل نشرها مرة أخرى على الشبكة الرئيسية ليتمكن أي شخص من مراجعتها والاعتراض عليها إذا ما اعتبرها مشبوهة. من خلال القيام بذلك، لا تستفيد عمليات التجميع من أمان الإيثيريوم فحسب، بل يمكنها أيضًا تقليل رسوم الغاز بما يصل إلى 10-100 مرة.

بينما تساعد عمليات الترحيل في عمليات الإيداع والسحب والتحقق من صحة الإثبات، هناك اختلافات دقيقة في طريقة عمل الترحيلات، مثل الترحيلات المتفائلة و ZK، التي تنشر البيانات مرة أخرى إلى الطبقة 1.

الترحيلات المتفائلة

تعمل التجميعات المتفائلة على تشغيل جميع المعاملات بالتوازي مع سلسلة الإيثيريوم الرئيسية ثم نشر البيانات مرة أخرى إلى الطبقة 1. يتم تحفيز المستخدمين على إجراء المعاملات على هذه الطبقة 2 بسبب الرسوم المنخفضة التنافسية. إذا كان هناك اشتباه في وجود معاملات احتيالية، فيمكن الطعن فيها وتقييمها من خلال إثباتات الاحتيال. في هذا السيناريو، تعمل اللفائف على حساب المعاملات باستخدام بيانات الحالة المتاحة. بالمقارنة مع تجميعات ZK (الموضحة أدناه)، هذا يعني وقت خروج أطول قليلاً للتدوير وسحب الأموال إلى الطبقة 1. ومع ذلك، لا يزال مستخدمو الترحيل “الداخلي” يتلقون تأكيدات سريعة للمعاملات.

بشكل عام، تتوافق التجميعات المتفائلة مع الآلة الافتراضية للإيثيريوم (EVM) و Solidity، مما يعني أن أي شيء ممكن على الطبقة 1 من الإيثيريوم يمكن نسخه على الطبقة 2.

تشمل أمثلة التوائم المتفائلة Arbitrum و Optimism و Boba.

السلاسل الجانبية

من مشاريع مثل xDai وPolygon PoS، السلاسل الجانبية هي سلاسل جانبية مستقلة ومتوافقة مع EVM تعمل بالتوازي وتتفاعل مع الشبكة الرئيسية من خلال الجسور. نظرًا لأنها تستخدم آليات إجماع منفصلة وغير محمية بالطبقة 1، فهي لا تعتبر من الناحية الفنية من الطبقة 2. ومع ذلك، فإنها تعمل بشكل مشابه للإيثيريوم لأنها تعمل على غرار EVM. ومع ذلك، فإن السلاسل الجانبية تحمل مخاطر أكبر للمشغلين لأن المستخدمين يثقون بها مع

أموالهم بدلاً من بروتوكول الإيثيريوم (أو الطبقة 2 المناسبة). ملحوظة: (أكملت Polygon عمليات استحواذ متعددة من خلال عمليات الدمج والاستحواذ، لذا فإن مصطلح “السلسلة الجانبية” قد لا يكون دقيقًا بعد الآن).

Validiums

تستخدم Validiums، مثل StarkWare، براهين الصلاحية (على غرار سلاسل ZK) ولكنها لا تخزن البيانات على الطبقة 1. يمكن تشغيل سلاسل صلاحية متعددة على التوازي، حيث يمكن لكل منها معالجة حوالي 10,000 معاملة في الثانية. ومع ذلك، نظرًا للحاجة إلى لغات أكثر تخصصًا، فإن دعم العقود الذكية العامة محدود.

السلاسل الجانبية و Validiums هي سلاسل بلوكشين تعمل بالتوازي مع الإيثيريوم وتتفاعل مع الأصول من خلال جسور متصلة بالشبكة الرئيسية. فهي لا تستمد الأمان أو البيانات من الإيثيريوم نفسها، لذا فهي لا تُعتبر من الطبقة الثانية المناسبة مثل سلاسل Optimistic أو ZK المتكاملة. هذا صحيح بشكل خاص بالنظر إلى الآثار المحتملة المتعلقة بالأمان والثقة. ومع ذلك، كلاهما يوسعان قابلية التوسع على غرار الطبقة 2 من خلال توفير رسوم معاملات أقل وإنتاجية عالية.

تجميعات ZK

بالمقارنة مع اللفائف المتفائلة، تُنشئ لفائف ZK براهين تشفير للتحقق من صحة المعاملة. تُدعى هذه البراهين (التي تُنشر إلى الطبقة 1) براهين الصلاحية أو براهين SNARKs (حجة المعرفة المقتضبة غير التفاعلية) أو STARKs (حجة المعرفة الشفافة القابلة للتطوير).

تُعدّ تجميعات ZK أكثر كفاءة لأنها تحافظ على حالة جميع التحويلات في الطبقة 2، ويتم تحديثها فقط من خلال براهين الصلاحية. نظرًا لأن تجميع ZK لا يتطلب بيانات المعاملات الكاملة، فمن الأسهل التحقق من الكتل ونقل الرمز المميز الرئيسي للإيثيريوم، الإيثر (ETH)، إلى الطبقة 1. لقد تحققت براهين الصلاحية (التي تقبلها عقود ZK rollup) بالفعل من صحة المعاملات. وهذا يعني أنهم لا يتمتعون بدعم كامل لـ EVM ويقومون بتشغيل العمليات الحسابية بشكل مكثف للتطبيقات ذات النشاط الأقل على السلسلة.

يستخدم كل من zkSync و Starkware كلاهما حلول Zk-proof، ولكن هناك اختلافات:

• في حين أن Starknet هو من الناحية الفنية ZKRollup (توفر البيانات على السلسلة)، إلا أنه في الأساس Validium: لا تسمح البنية الحالية لـ Cairo VM بفرض معاملات عشوائية عبر L1.
• تتشابه آلية Validium مع zkRollup، ولكن أحد الاختلافات هو أن توافر البيانات في zkRollup يكون على السلسلة، بينما Validium يبقيها خارج السلسلة. هذا يسمح لفاليديوم بتحقيق إنتاجية أعلى – ولكن هذه الأجزاء المركزية تأتي بتكلفة: يمكن لمشغلي Validium تجميد أموال المستخدمين. في حين أن zkSync لا مركزية بالكامل.

لماذا الكثير من الطبقة الثانية؟

في حين أننا قمنا بتغطية الطبقة الثانية الرئيسية (اللفائف المتفائلة، ولفائف ZK، والسلاسل الجانبية)، فإن النظام البيئي يتطور باستمرار، مع التخلي عن بعض التطبيقات في نهاية المطاف، مثل البلازما وقنوات الحالة.

المزيد من موارد واعتبارات الطبقة الثانية

نظرًا لأن هذه الطبقة الثانية لا تزال في مراحلها المبكرة، فلا تزال هناك مخاطر ودرجات متفاوتة من افتراضات الثقة في غير محلها مقارنة بالتعامل على الشبكة الرئيسية. تجدر الإشارة أيضًا إلى أنه على الرغم من الاستفادة من أمان طبقة الشبكة الرئيسية، فإن الطبقة 2 لا تكون آمنة حقًا إلا عندما يتم تمكين إثباتات الاحتيال، والتي (في وقت كتابة هذا التقرير) لم يتم تمكينها بعد.

جسور البلوك تشين (التي يمكن للأشخاص استخدامها لنقل الأصول إلى الطبقة 2) هي أيضًا في مراحل مبكرة من التطوير وتنطوي على مخاطر عالية. بالنظر إلى كل هذا، يُنصح بإجراء العناية الواجبة الشاملة قبل الانخراط في أي طبقة 2، من خلال موارد مثل L2BEAT، من بين مصادر أخرى.