عصر بلاکچین‌های ماژولار؛ جداسازی لایه‌ها برای مقیاس‌پذیری

عصر بلاکچین‌های ماژولار؛ جداسازی لایه‌ها برای مقیاس‌پذیری

برای درک عمیق انقلاب ماژولار، ابتدا باید بدانیم بلاکچین‌های نسل اول چگونه کار می‌کردند. بلاکچین‌های سنتی مانند بیت‌کوین و نسخه‌های اولیه اتریوم، از یک معماری یکپارچه (Monolithic) پیروی می‌کنند . در این طراحی، تمام وظایف اصلی یک شبکه بلاکچینی شامل اجرا (Execution)، اجماع (Consensus)، تسویه (Settlement) و در دسترس بودن داده (Data Availability) همگی در یک لایه واحد و توسط یک پروتکل انجام می‌شود .

این رویکرد را می‌توان به یک لپ‌تاپ تشبیه کرد که در آن تمام قطعات سخت‌افزاری به صورت یکپارچه طراحی شده‌اند . شاید برای استفاده معمولی خوب باشد، اما اگر بخواهید قدرت گرافیک را افزایش دهید یا رم را ارتقا دهید، با محدودیت مواجه می‌شوید. در بلاکچین‌های یکپارچه نیز چنین محدودیتی وجود دارد. هر گره (Node) شبکه مجبور است تمام این وظایف را همزمان انجام دهد؛ یعنی هم تراکنش‌ها را اجرا کند، هم بر سر ترتیب آن‌ها به اجماع برسد، هم داده‌ها را ذخیره کند و هم نهایی‌سازی را انجام دهد .

مشکل مقیاس‌پذیری؛ مثلث همیشه چالش‌برانگیز

همین یکپارچگی، ریشه اصلی مشکل مقیاس‌پذیری در بلاکچین‌های نسل اول است. وقتی تعداد کاربران افزایش می‌یابد و تراکنش‌ها بیشتر می‌شود، این شبکه‌ها با سه چالش اساسی مواجه می‌شوند:

کندی و ازدحام: با افزایش تراکنش‌ها، صف انتظار طولانی شده و زمان تأیید افزایش می‌یابد.

افزایش کارمزد: کاربران برای اولویت یافتن تراکنش‌های خود مجبور به پرداخت کارمزدهای بالاتر می‌شوند.

محدودیت در تمرکززدایی: برای افزایش ظرفیت، باید توان پردازشی گره‌ها را بالا برد که این کار به تمرکز شبکه منجر می‌شود .

راهکار اولیه: لایه‌های دوم (Layer 2)

اولین گام برای غلبه بر این محدودیت‌ها، معرفی لایه‌های دوم (L2) مانند شبکه لایتنینگ برای بیت‌کوین و رول‌آپ‌ها برای اتریوم بود . در این مدل، بخشی از وظایف اجرایی به لایه‌های خارجی واگذار می‌شود و فقط خلاصه یا اثبات تراکنش‌ها روی زنجیره اصلی ثبت می‌گردد. اما این راه‌حل‌ها همچنان به زنجیره اصلی وابسته بودند و آن را به عنوان نقطه اتکای خود حفظ می‌کردند . به همین دلیل، این رویکرد به عنوان پشته‌های ماژولار ساده (Naive Modular Stacks) شناخته می‌شود که اگرچه گامی به جلو بود، اما برای مقیاس‌پذیری بهینه نبود .

تولد معماری ماژولار واقعی

اینجاست که مفهوم بلاکچین ماژولار (Modular Blockchain) به عنوان یک پارادایم جدید ظهور می‌کند . در این معماری، به جای اینکه یک زنجیره همه کارها را انجام دهد، وظایف میان چندین زنجیره تخصصی تقسیم می‌شود . این رویکرد مانند یک کامپیوتر رومیزی (Desktop) است که می‌توانید هر قطعه را جداگانه ارتقا دهید: کارت گرافیک را عوض کنید، رم را بیشتر کنید یا هارد دیسک را تعویض نمایید . هر لایه فقط بر روی یک وظیفه تمرکز می‌کند و آن را به بهترین شکل ممکن انجام می‌دهد.

این چهار وظیفه اصلی عبارتند از :

لایه اجرا (Execution Layer): جایی که برنامه‌های غیرمتمرکز (dApps) مستقر می‌شوند و تراکنش‌ها و قراردادهای هوشمند اجرا می‌گردند. این لایه، تغییرات وضعیت زنجیره را محاسبه می‌کند .

لایه اجماع (Consensus Layer): مسئول توافق میان گره‌های شبکه بر سر ترتیب درست تراکنش‌ها و تأیید اعتبار آن‌هاست .

لایه در دسترس بودن داده (Data Availability Layer): تضمین می‌کند که داده‌های تراکنش‌ها برای همه قابل دسترسی و تأیید است. بدون این لایه، مقیاس‌پذیری غیرممکن است .

لایه تسویه (Settlement Layer): به عنوان یک لایه اختیاری عمل کرده و مسئول حل اختلافات، تأیید اثبات‌ها و ایجاد پل ارتباطی میان لایه‌های اجرایی مختلف است .

تیم تحقیق و توسعه پیشگامان لوتوس با رصد دقیق این تحولات ساختاری، به این نتیجه رسیده است که آینده صنعت بلاکچین در گرو درک و به‌کارگیری صحیح این معماری ماژولار است. پذیرش این پارادایم، نه یک انتخاب که یک ضرورت برای پروژه‌هایی است که به دنبال مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری در دنیای Web3 هستند.

بخش دوم: لایه‌های تخصصی و پروژه‌های پیشرو (۴ لایه کلیدی و ۶ نمونه موفق)

در این بخش، هر یک از لایه‌های معماری ماژولار را با جزئیات بیشتر و به همراه نمونه‌های عملی از پروژه‌های موفقی که در این فضا فعال هستند، بررسی می‌کنیم.

لایه اجرا (Execution Layer): قلب پردازش تراکنش‌ها

این لایه جایی است که کاربر نهایی با بلاکچین تعامل دارد. تراکنش‌ها، انتقال دارایی‌ها و اجرای قراردادهای هوشمند در این لایه انجام می‌شود . رول‌آپ‌ها (Rollups) مهم‌ترین نمونه‌های لایه اجرا هستند که با اجرای تراکنش‌ها در خارج از زنجیره اصلی (Off-chain)، مقیاس‌پذیری را به شدت افزایش می‌دهند .

نمونه موردی ۱: آربیتروم (Arbitrum) و آپتیمیسم (Optimism)
این دو پروژه از مهم‌ترین رول‌آپ‌های لایه ۲ برای شبکه اتریوم هستند که با استفاده از خوش‌بینی (Optimistic Rollups)، تراکنش‌ها را اجرا کرده و تنها خلاصه‌ای از آن‌ها را روی لایه اصلی ثبت می‌کنند .

نمونه موردی ۲: پالیگان CDK (Polygon CDK)
یک چارچوب متن‌باز (Open-source) است که به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا رول‌آپ‌های مبتنی بر دانش صفر (ZK-rollups) خود را به سرعت راه‌اندازی کنند . پروژه‌هایی مانند Mantra از این چارچوب برای ساخت زنجیره تخصصی خود بهره برده‌اند .

لایه اجماع و در دسترس بودن داده (Consensus & DA): ستون فقرات امنیت

این دو لایه اغلب در معماری‌های ماژولار با هم ترکیب می‌شوند و وظیفه آن‌ها نظم‌دهی به تراکنش‌ها، تأمین امنیت شبکه و اطمینان از در دسترس بودن داده‌ها برای همه است . پروژه‌های متعددی به صورت تخصصی روی این لایه‌ها متمرکز شده‌اند.

نمونه موردی ۳: سلستیا (Celestia)
سلستیا به عنوان اولین بلاکچین ماژولاری شناخته می‌شود که به طور رسمی در اکتبر ۲۰۲۳ راه‌اندازی شد . این پروژه به طور خاص در لایه اجماع و در دسترس بودن داده (Consensus & DA) تخصص دارد . رول‌آپ‌ها و اپ‌چین‌ها می‌توانند روی سلستیا اجرا شده و از معماری مقیاس‌پذیر آن برای ذخیره‌سازی داده‌ها استفاده کنند. توکن بومی این شبکه، TIA، برای پرداخت هزینه‌های DA به کار می‌رود . سلستیا از تکنیکی به نام نمونه‌گیری از در دسترس بودن داده (Data Availability Sampling) برای مقیاس‌پذیری بیشتر بهره می‌برد .

نمونه موردی ۴: ایگن‌دیا (EigenDA)
این پروژه که بخشی از اکوسیستم ایگن‌لیر (EigenLayer) است، راه‌حلی برای لایه در دسترس بودن داده ارائه می‌دهد که بر روی امنیت شبکه اتریوم بنا شده است . به جای ایجاد یک مجموعه جدید از اعتبارسنج‌ها، ایگن‌دیا از اعتبارسنج‌های اتریوم که اتر خود را مجدداً به اشتراک گذاشته‌اند (Restaking) برای تأمین امنیت لایه DA خود استفاده می‌کند . مانتل (Mantle) نمونه‌ای از رول‌آپ است که به جای انتشار داده‌ها روی اتریوم، از EigenDA به عنوان لایه ذخیره‌سازی داده استفاده می‌کند .

نمونه موردی ۵: اویل (Avail)
اویل که توسط تیم سابق پالیگان ساخته شده، یک لایه DA دیگر است که با هدف ارائه راه‌حلی مقیاس‌پذیر و کم‌هزینه برای ذخیره‌سازی داده‌ها توسعه یافته است .

لایه تسویه (Settlement Layer): داور نهایی تراکنش‌ها

لایه تسویه، محیطی برای تأیید اثبات‌ها، حل اختلافات احتمالی (در رول‌آپ‌های خوش‌بینانه) و ایجاد پل ارتباطی میان لایه‌های اجرایی مختلف فراهم می‌کند .

نمونه موردی ۶: نقش جدید اتریوم (Ethereum as Settlement)
این ایده که توسط ویتالیک بوترین، بنیانگذار اتریوم، مطرح شده، نشان می‌دهد که در آینده، اتریوم می‌تواند به یک لایه تسویه تخصصی برای انبوهی از رول‌آپ‌ها تبدیل شود . در این مدل، رول‌آپ‌ها اجرای تراکنش‌ها را بر عهده می‌گیرند و اتریوم صرفاً به عنوان لایه نهایی برای تأمین امنیت، حل اختلافات و نهایی‌سازی تراکنش‌ها عمل می‌کند.

پلتفرم‌های ایجاد زنجیره: Rollup-as-a-Service (RAAS)

فراتر از این لایه‌ها، پلتفرم‌هایی نیز شکل گرفته‌اند که به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهند بدون نیاز به ساخت کل پشته بلاکچین از صفر، به سرعت رول‌آپ یا اپ‌چین خود را راه‌اندازی کنند . این پلتفرم‌ها مانند سرویس‌های Shopify برای بلاکچین عمل می‌کنند.

آربیتروم اربیت (Arbitrum Orbit): چارچوبی برای ساخت لایه‌های ۲ و ۳ اختصاصی.

اوپی استک (OP Stack): مجموعه ابزارهای متن‌باز آپتیمیسم برای ساخت زنجیره‌های قابل تعامل در اکوسیستم سوپرچین (Superchain) .

دیمنشن (Dymension): پلتفرمی برای ایجاد و استقرار زنجیره‌های سریع و کارآمد به نام رول‌اپ (RollApps) .

ساگا (Saga): با مدل خاص خود به نام چین‌لت (Chainlet)، امکان راه‌اندازی زنجیره‌های موازی و مقیاس‌پذیر را فراهم می‌کند .

پروژه‌های متعددی در سطح جهانی با بهره‌گیری از این ابزارها و لایه‌های تخصصی، در حال ساخت نسل جدیدی از اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز هستند. در این میان، پیشگامان لوتوس با مطالعه عمیق این اکوسیستم و شناسایی نیازهای بازار داخلی و منطقه‌ای، در حال طراحی راهکارهایی برای بهره‌گیری از این فناوری‌ها در پروژه‌های بومی است تا بتواند مزیت رقابتی پایداری را برای کسب‌وکارهای متقاضی ایجاد کند.

بخش سوم: مزایا، چالش‌ها و آینده معماری ماژولار

معماری ماژولار مزایای چشمگیری نسبت به مدل یکپارچه دارد که آن را به انتخاب اول توسعه‌دهندگان و پروژه‌های نسل جدید تبدیل کرده است.

مزایای کلیدی معماری ماژولار

مقیاس‌پذیری بی‌نظیر (Scalability): اصلی‌ترین مزیت این معماری است. با تقسیم کار، هر لایه می‌تواند به طور مستقل مقیاس‌پذیر شود. لایه اجرا می‌تواند تعداد زیادی تراکنش را پردازش کند بدون اینکه لایه اجماع یا داده را دچار مشکل کند . این امر باعث می‌شود شبکه توانایی پشتیبانی از کاربران و برنامه‌های بیشتری را بدون افت سرعت داشته باشد .

انعطاف‌پذیری و قابلیت سفارشی‌سازی (Flexibility & Customizability): توسعه‌دهندگان می‌توانند از میان لایه‌های مختلف، ترکیب دلخواه خود را انتخاب کنند. برای مثال، یک پروژه بازی می‌تواند یک لایه اجرای سریع و ارزان را با یک لایه امنیت قوی ترکیب کند . این ماژولار بودن امکان نوآوری سریع‌تر را فراهم می‌کند، زیرا هر لایه می‌تواند مستقل از سایرین به‌روزرسانی یا جایگزین شود .

ایمنی و امنیت بالا: لایه‌های تخصصی مانند لایه اجماع می‌توانند با تمرکز صرف بر روی امنیت، آن را به حداکثر برسانند و این امنیت را به لایه‌های بالایی نیز تسری دهند (Shared Security) . پروژه‌هایی مانند EigenDA نمونه‌ای از این اشتراک امنیت هستند .

قابلیت هم‌عملی (Interoperability): معماری ماژولار ارتباط بین بلاکچین‌های مختلف را آسان‌تر می‌کند. از آنجایی که لایه‌ها برای تعامل با یکدیگر طراحی شده‌اند، امکان تبادل داده و ارزش میان زنجیره‌های مختلف به طور طبیعی‌تری فراهم می‌شود .

چالش‌های پیش رو

با وجود تمام این مزایا، معماری ماژولار با چالش‌های خاص خود نیز همراه است:

پیچیدگی (Complexity): بزرگ‌ترین چالش، افزایش پیچیدگی سیستم است . در یک بلاکچین یکپارچه، همه چیز در یک جا جمع است، اما در یک سیستم ماژولار، توسعه‌دهنده باید با چندین لایه و پروتکل مختلف سروکار داشته باشد و تعامل صحیح آن‌ها را تضمین کند.

ترکیب‌پذیری (Composability): یکی از نقاط قوت بلاکچین‌های یکپارچه مانند اتریوم، ترکیب‌پذیری بالای قراردادهای هوشمند است. در یک محیط ماژولار که برنامه‌ها روی زنجیره‌های مختلف اجرا می‌شوند، حفظ این سطح از ترکیب‌پذیری بدون دردسر، یک چالش بزرگ است . تیم‌های توسعه‌دهنده باید راه‌حل‌هایی برای اتصال روان این قطعات پیدا کنند.

تجربه کاربری (User Experience): تعامل با یک سیستم چندلایه می‌تواند برای کاربر نهایی پیچیده‌تر باشد. برای مثال، کاربر ممکن است نیاز داشته باشد پل‌ها و توکن‌های مختلفی را برای انتقال دارایی بین لایه‌ها مدیریت کند.

چشم‌انداز آینده: به سوی یک اکوسیستم کاملاً ماژولار

چند روند مهم آینده این حوزه را شکل خواهند داد:

روند اول: رول‌آپ‌های مستقل (Sovereign Rollups)
رول‌آپ‌هایی که کاملاً مستقل از لایه تسویه هستند و قوانین خود را تعیین می‌کنند . این رول‌آپ‌ها فقط از لایه‌های DA و اجماع پایین‌دستی استفاده می‌کنند و از طریق لایه همتابه‌همتای خود، قابلیت فورک شدن و حاکمیت کامل دارند .

روند دوم: امنیت اشتراکی و باز-سپاری‌گذاری (Restaking)
پروتکل‌هایی مانند EigenLayer، امنیت را به عنوان یک کالای قابل معامله بازتعریف می‌کنند و به پروژه‌های جدید اجازه می‌دهند تا از امنیت شبکه‌های بزرگ مانند اتریوم بدون نیاز به راه‌اندازی مجموعه اعتبارسنج‌های اختصاصی بهره ببرند .

روند سوم: تخصصی‌شدن بیشتر لایه‌ها (Hyper-specialization)
می‌توانیم منتظر ظهور لایه‌های تخصصی‌تری باشیم. برای مثال، لایه‌های اجرایی که صرفاً برای یک نوع خاص از برنامه (مثل بازی‌های زنجیره‌ای یا امور مالی غیرمتمرکز) بهینه شده‌اند.

نتیجه‌گیری نهایی و جمع‌بندی

گذار از عصر بلاکچین‌های یکپارچه به عصر بلاکچین‌های ماژولار، یکی از عمیق‌ترین تحولات در معماری این فناوری است. این تغییر، پاسخی مستقیم به نیاز روزافزون به مقیاس‌پذیری، انعطاف‌پذیری و کارآمدی است که شرط لازم برای پذیرش گسترده (Mass Adoption) Web3 محسوب می‌شود. دیگر نیازی نیست یک زنجیره همه کارها را خودش انجام دهد؛ در عوض، لایه‌های تخصصی مانند اجرا، اجماع، داده و تسویه هر کدام وظیفه خود را به بهترین شکل ممکن به انجام می‌رسانند و در کنار هم، اکوسیستمی کارآمد، مقیاس‌پذیر و امن را می‌سازند .

پروژه‌هایی مانند سلستیا، ایگن‌دیا، آربیتروم و پالیگان در خط مقدم این تحول قرار دارند و هر یک بخشی از پازل ماژولار را تکمیل می‌کنند . با این حال، چالش‌هایی مانند پیچیدگی و ترکیب‌پذیری همچنان باقی است و نیازمند نوآوری‌های بیشتر در لایه‌های زیرساخت و ابزارهای توسعه است.

شرکت پیشگامان لوتوس با تکیه بر دانش عمیق فنی و تجربه عملی در تحلیل و پیاده‌سازی راه‌حل‌های مبتنی بر بلاکچین، آماده همراهی با استارت‌آپ‌ها و سازمان‌هایی است که می‌خواهند از مزایای این معماری پیشرفته در پروژه‌های خود بهره‌مند شوند. آینده بلاکچین، ماژولار، مقیاس‌پذیر و متشکل از لایه‌های تخصصی و هماهنگ است و پیشگامان لوتوس در خط مقدم این تحول در ایران و منطقه ایستاده است.

مقاله های ما “بلاکچین چیست و چگونه کار می‌کند (Blockchain) قسمت اول”