بلاکچین به‌عنوان یک فناوری نوآورانه، توانسته است بازارهای مالی، ازجمله بازار رمزارزها را دگرگون سازد. اگر در بازار ارزهای دیجیتال فعالیت داشته باشید، حتما نام بلاکچین، پروتکل و لایه‌های بلاکچین به گوشتان خورده است و شاید برایتان سوال شده باشد که بلاکچین چیست؟، در ادامه همراه ما باشید تا ابتدا به این سوال کلیدی پاسخ دهیم، سپس به بررسی و معرفی لایه‌های آن بپردازیم.
مفهوم بلاکچین به زبان ساده
بلاکچین یک فناوری امنیتی است که اطلاعات را بهصورت سلسله مراتبی از بلوک‌ها ذخیره و مدیریت می‌کند. هر بلوک شامل اطلاعاتی مانند تاریخچه تراکنش‌ها و اطلاعات کاربران است. این داده‌ها بهصورت رمزنگاری شده در بلوک‌ها ثبت می‌شوند و بهصورت پایدار و غیرقابل تغییر نگهداری می‌شوند.
برخلاف سیستم‌های معمولی که به یک مرکز کنترلی وابسته هستند، بلاکچین یک سیستم توزیع شده است که توسط شبکه‌ای از کامپیوترها اداره می‌شود و هر تغییر در بلاک‌ها نیاز به تأیید توسط اعضای شبکه را دارد. این فناوری به‌عنوان پایه اصلی برای ارزهای دیجیتال مانند بیتکوین شناخته می‌شود.
در این زنجیره بلوکی، اطلاعات در اختیار تمامی اعضای شبکه قرار دارد و هر تغییر در بلوک‌ها برای همه قابل مشاهده است. این ویژگی بلاکچین باعث شده است تا کاربران در محیطی امن بهصورت شفاف معاملات را انجام دهند، زیرا تغییر یا دستکاری در داده‌ها بسیار دشوار است.
جالب است بدانید بلاکچینها بر اساس طراحی در چهار دسته‌بندی لایه صفر، لایه یک، لایه دو و لایه سه قرار گرفته‌اند، که در ادامه مطلب به بررسی انوع لایه‌های آن می‌پردازیم.
معرفی اجزای هر لایه از بلاک چین
همان‌طور که گفته شد، بلاکچین از لایه‌های متفاوتی ساخته شده است. در حقیقت لایه‌های آن، اجزای اصلی و مهمی هستند که وظایف و مسئولیت‌های مختلفی را بر عهده دارند و با همکاری و هماهنگی، ساختار و عملکرد کلی بلاک چین را برای کاربران فراهم می‌کنند. بهصورت خلاصه، هر لایه به یک نقش و وظیفه‌ای اختصاص دارد، اجزا و ساختار هر لایه بهصورت زیر است:
الگوریتم اجماع (consensus mechanism)
الگوریتم اجماع، مکانیزمی است که برای تأیید تراکنش‌ها در شبکه بلاک چین استفاده می‌شود. الگوریتم اجماع مسئول امنیت شبکه و جلوگیری از هرگونه حمله است. در واقع وظیفه این الگوریتم توافق بین اعضای شبکه در مورد صحت و اعتبار تراکنش‌ها و بلوک‌های جدید است.
معروف‌ترین الگوریتم‌های اجماع اثبات کار PoW، اثبات سهام PoS و اثبات سهام واگذار شده (DPoS) هستند.
شبکه همتا به همتا (Peer-to-peer)
وظیفه شبکه همتا به همتا، ایجاد یک ساختار توزیع شده و بدون وابستگی به واسطه یا سرور مرکزی برای مدیریت و انتقال اطلاعات است. در این شبکه، تمام اعضا در فرآیند تایید و انتقال داده‌ها مشارکت دارند.
ماشین مجازی
وظیفه ماشین مجازی وابسته به نوع و کاربرد آن ماشین در بلاکچین است. در برخی از موارد، ماشین مجازی می‌تواند به‌عنوان یک محیط اجرایی برای قراردادهای هوشمند در blockchain استفاده شود. در این صورت، وظیفه آن شامل اجرای کدهای برنامه‌نویسی شده برای ایجاد قراردادهای هوشمند و انجام تراکنش‌ها بر اساس شرایط و قوانین تعیین شده در آن‌ها خواهد بود.
در بعضی موارد، ماشین مجازی به‌عنوان یک محیط برای توسعه‌دهندگان نرم‌افزار و اپلیکیشن‌های مبتنی بر بلاک چین مورد استفاده قرار می‌گیرد. این محیط‌ها به توسعه‌دهندگان امکان ایجاد، آزمایش و اجرای برنامه‌ها و قراردادهای هوشمند را می‌دهند.
به طور کلی، ماشین مجازی می‌تواند به‌عنوان یک بستر برای اجرای قراردادهای هوشمند و برنامه‌های مبتنی بر بلاکچین استفاده شود. وظیفه آن با توجه به نیازها و کاربردهای مختلف متغیر خواهد بود.
دفتر کل
دفتر کل در دو دسته توزیع شده و مشترک در بلاکچین فعالیت می‌کند. دفتر مشترک یکسری مقرراتی است که برای اجازه دسترسی به اطلاعات دفتر توزیع باید رعایت شود و دفترکل توزیع شده، امکان دسترسی به پایگاه داده و محتویات را می‌دهد.
نود یا گره
به هر سیستم کامپیوتری که به شبکه بلاک چین متصل است نود گفته می‌شود. نود در بلاکچین نقش مهمی در عملکرد و ایجاد اعتماد در شبکه بلاکچین دارد. هر نود می‌تواند یک کامپیوتر، سرور یا دستگاه باشد که به شبکه متصل است و وظایف مختلفی از جمله ذخیره‌سازی داده‌ها، تأیید تراکنش‌ها، ایجاد بلوک‌ها و ارسال و دریافت اطلاعات را انجام می‌دهد.
لایه صفر Blockchain
لایه صفر بلاکچین (Layer 0 یا L0) به‌عنوان پایه یا زیرساخت نیز شناخته می‌شود، این لایه مجموعه‌ای از پروتکل‌ها است که برای ساخت و توسعه لایه اول به کار می‌رود. این لایه به‌عنوان یک رابط بین بلاکچین و دنیای واقعی عمل می‌کند و وظایف مختلفی را بر عهده دارد.
توسعه‌دهندگان از این لایه برای ایجاد و اجرای بلاکچین‌های لایه یک استفاده می‌کنند. وظیفه اصلی این لایه ارتباط میان زنجیره‌ها و پشتیبانی از آن‌ها است. بهصورت کلی لایه صفر تشکیل شده از لایه داده، لایه زیرساخت، سخت‌افزارها و ماینرها است.
لایه صفر یک فناوری نوظهور است که هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد. با‌این‌حال، این فناوری پتانسیل زیادی برای حل مشکلات لایه اول و ایجاد یک اکوسیستم یکپارچه و کارآمد را دارا است.
ویژگی های لایه صفر بلاک چین
- ارائه زیرساخت: لایه صفر، زیرساخت‌های لازم برای ساخت لایه اول را فراهم می‌کند.
- ایجاد قابلیت همکاری: لایه صفر می‌تواند به بلاکچین‌های مختلف اجازه دهد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و اطلاعات را به اشتراک بگذارند. این امر به ایجاد یک اکوسیستم blockchain یکپارچه و کارآمد کمک می‌کند.
- افزایش امنیت: لایه صفر می‌تواند با استفاده از مکانیزم‌های پیشرفته، امنیت بلاکچین‌های لایه اول را افزایش دهد.
محدودیت های لایه صفر
- پیچیدگی: لایه صفر ممکن است برای توسعه‌دهندگان پیچیده باشد.
- امنیت: لایه صفر می‌تواند در برابر حملات سایبری آسیب‌پذیر باشد.
نمونه هایی از بلاکچین لایه صفر
نمونه‌هایی از شبکه‌هایی که بر بستر لایه صفر بلاکچین قرار گرفته‌اند، شامل پولکادات، آوالانچ، کاردانو، سولانا و .. هستند.
لایه اول بلاکچین
چنین بلاکچین‌هایی به زنجیره اصلی L0 متصل هستند اما عملکردی مستقل دارند. لایه اول شامل خصوصیات و ویژگی‌های اساسی مانند ساختار داده، الگوریتم‌های اجماع، امنیت، تایید تراکنش‌ها و اضافه کردن بلوک‌ها به زنجیره بلاکچین است و وظایف بیشتری نسبت به لایه صفر بلاکچین برعهده دارد.
به لایه اول اصطلاحا لایه پیاده‌سازی هم گفته می‌شود. زیرساخت لایه اول غیرمتمرکز است که نرم‌افزارها و شبکه‌های ثانویه برروی آن ساخته می‌شوند. این فناوری بهصورت یک دفترکل توزیع‌شده (DLT) عمل می‌کند. Distributed Ledger یا دفتر کل اشتراکی یک پایگاه داده است که هر بار نسخه جدیدی از داده‌ها ثبت می‌شود، هر گره نسخه قبلی را بروزرسانی کرده و سرور مرکزی در آن وجود ندارد.
ویژگی های لایه اول بلاکچین
- ثبت تراکنش‌ها: تمام تراکنش‌های شبکه بلاکچین در لایه اول ثبت می‌شوند. این تراکنش‌ها می‌توانند شامل انتقال ارز دیجیتال، اجرای قراردادهای هوشمند و غیره باشند.
- ایمن‌سازی شبکه: لایه اول با استفاده از مکانیزم‌های اجماع مانند اثبات کار (PoW) یا اثبات سهام (PoS) امنیت شبکه را تضمین می‌کند. این مکانیزم‌ها از دستکاری اطلاعات در شبکه جلوگیری می‌کنند.
- الگوریتم اجماع: در لایه اول، نودها (رایانه‌های متصل به شبکه) برای تأیید تراکنش‌ها با یکدیگر در ارتباط هستند. الگوریتم اجماع فرآیندی است که طی آن گروهی از نودها در یک شبکه تعیین می‌کنند که کدام تراکنش‌ها در یک شبکه معتبر و کدام یک از آن‌ها معتبر نیستند.
- پروتکل‌های پایه: لایه اول شامل پروتکل‌های پایه‌ای است که نحوه عملکرد شبکه را تعیین می‌کنند.
محدودیت های بلاکچین لایه اول
- مقیاس‌پذیری: بسیاری از بلاکچین‌های لایه اول با مشکل مقیاس‌پذیری روبرو هستند. به عبارت دیگر، با افزایش تعداد کاربران و تراکنش‌ها، سرعت شبکه کاهش می‌یابد.
- امنیت: بلاکچین‌های لایه اول می‌توانند در برابر حملات سایبری آسیب‌پذیر باشند.
- کارمزد: کارمزد تراکنش‌ها در برخی از blockchain های لایه اول می‌تواند بالا باشد.
نمونه هایی از بلاک چین لایه اول
- بیت کوین
- اتریوم
- سولانا
- پولکادات
- سلستیا
مطالعه بیشتر: شبکه سلستیا چیست؟
لایه دوم blockchain
لایه دوم بلاکچین، مجموعه‌ای از راه‌حل‌ها و پروتکل‌ها است که بر روی بلاکچین اصلی (لایه اول) اجرا می‌شود. هدف اصلی این راه‌حل‌ها، افزایش مقیاس‌پذیری، کارایی و سرعت بدون نیاز به تغییر در پروتکل اصلی آن است.
بلاکچین‌های لایه اول مانند بیتکوین و اتریوم با افزایش تعداد کاربران و تراکنش‌ها، با مشکلاتی مانند کندی سرعت، افزایش کارمزد و ازدحام شبکه روبرو می‌شوند. لایه دوم برای حل این مشکلات و ارتقای عملکرد بلاکچینها به کار می‌رود.
ویژگی های لایه دوم بلاکچین
- کانال وضعیت: کانال پرداخت، که به‌عنوان کانال وضعیت نیز شناخته می‌شود، یک راه حل لایه دوم برای افزایش مقیاس‌پذیری بلاکچین است. از این راه حل برای تایید تراکنش‌ها استفاده می‌شود.
- زنجیره‌های جانبی: این زنجیره‌های جداگانه به بلاکچین اصلی متصل می‌شوند و وظایف آن‌ها پردازش تراکنش‌ها بهصورت موازی است. از زنجیره‌های جانبی برای مقیاس‌پذیری و افزایش سرعت در تراکنش‌ها استفاده می‌شوند.
- Rollup: رول‌آپ‌ها راه‌حل مقیاس‌پذیری لایه دو هستند و باعث بهبود سرعت انجام تراکنش‌ها می‌شود.
- بلاکچین تو در تو: این بخش نیز برای افزایش سرعت تراکنش‌ها ساخته شده است. بدین صورت که لایه یک وظیفه انجام تنظیمات را به عهده دارد و لایه دو رویه‌ها را اجرا می‌کند، در نتیجه حجم کار در این لایه کاهش یافته و سرعت توان عملیاتی افزایش می‌یابد.
نمونه هایی از بلاکچین لایه دوم
- پالیگان
- شبکه لایتنینگ بیتکوین
- شبکه رایدن اتریوم
لایه سوم بلاکچین
لایه سوم، آخرین لایه اکوسیستم بلاکچین است. لایه سوم به‌عنوان لایه اپلیکیشن نیز شناخته می‌شود و بر روی لایه دوم بلاکچین قرار می‌گیرد. این لایه رابط کاربری، عملکردهای دورن زنجیره و بین زنجیره‌ای را به کاربران ارائه می‌دهد. تأمین نقدینگی، صرافی‌های غیرمتمرکز و برنامه‌های کاربردی نمونه‌هایی از عملکردهای لایه سوم در این اکوسیستم است.
ویژگی های لایه سوم بلاکچین
- سادگی: لایه سوم استفاده از برنامه‌های غیرمتمرکز (dApps) و خدمات بلاکچین را برای کاربران نهایی، آسان‌تر می‌سازد.
- کارایی: این لایه با ارائه خدمات و ابزارهای مختلف، کارایی بلاکچین را افزایش می‌دهد.
- قابلیت همکاری: لایه سوم به بلاک چین‌های مختلف اجازه می‌دهد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و اطلاعات را به اشتراک بگذارند.
- مقیاس‌پذیری: این لایه می‌تواند به افزایش مقیاس‌پذیری بلاکچین کمک کند.
نمونه هایی از بلاکچین لایه سوم
- بایننس
- کوین بیس
- صرافی غیرمتمرکز یونی سواپ
کلام پایانی
blockchain یک فناوری نوظهور با پتانسیل‌های فراوان است. با این حال، بلاکچین‌های اولیه با مشکلاتی مانند مقیاس‌پذیری، کارایی و سرعت روبرو بودند.
لایه‌های بلاکچین راه‌حل‌هایی برای حل این مشکلات ارائه می‌دهند. هر لایه وظایف خاص خود را بر عهده دارد و با همکاری یکدیگر، blockchain را به یک سیستم کارآمد، مقیاس‌پذیر و سریع تبدیل می‌کنند.
سوالات متداول کاربران در ارتباط با لایه های بلاکچین
چه وظایفی بر عهده ماشین مجازی در بلاکچین است؟
نمونه‌‌های بلاکچین لایه اول کدام‌اند؟
عالي