أساسيات شبكة الطبقة الثانية لبيتكوين

إن ظهور النقوش على البيتكوين قد أعطى حياة جديدة لنظام البيتكوين البيئي، مما أدى إلى إعادة اهتمام المزيد من الناس بالبيتكوين. هناك آراء تشير إلى أن هذا فتح صندوق باندورا في نظام البيتكوين البيئي. من بين العديد من التطورات التكنولوجية في نظام البيتكوين البيئي، يعد البناء من الطبقة الثانية أمرًا حيويًا. تستند هذه المقالة إلى بعض المقالات المعروفة، وتبادل الآراء مع العديد من المتخصصين في هذا المجال، بالإضافة إلى تجارب فريقنا في تصميم وتطوير منتجات Web3، لتلخيص المعرفة الأساسية حول الطبقة الثانية للبيتكوين. تساعد هذه الطريقة على تلخيص وتعلم، ونأمل أيضًا أن تلهم الآخرين لإكمال الأفكار ذات الصلة، ودفع هذا المجال نحو التطور.

عالم البلوكشين يبدأ ببيتكوين وينتهي بإيكولوجيا بيتكوين. يمكن اعتبار الإيثيريوم أيضًا استكشافًا لتقنية جانبية لبيتكوين.

تستخدم مفهومي "البناء على الطبقة الثانية" و"بناء الشبكة على الطبقة الثانية" بشكل عام في هذه المقالة. عادةً ما يكون "بناء الشبكة على الطبقة الثانية" أكثر تحديدًا، بينما يكون البناء على الطبقة الثانية أكثر شمولاً. ولكن لتناسب التعبيرات الشائعة في الصناعة، سنستخدم أيضًا "بناء الشبكة على الطبقة الثانية"، حيث تشير كلا العبارتين في هذه المقالة إلى نفس المفهوم.

1. المهام التي يجب أن تكملها Layer2 الشائعة

لفهم المشاكل الأساسية التي يجب حلها في بناء الطبقة الثانية لبيتكوين، نبدأ من الخصائص الأساسية لنظام البلوك تشين.

1.1 الخصائص الأساسية ومتطلبات البلوكشين

تستعير هذه المقالة المفهوم الذي طرحه فيتاليك: البلوكشين هو "حاسوب عالمي". من هذا المنظور، سيكون من الأسهل فهم الخصائص المتعددة للبلوكشين. في النص اللاحق، سنقوم أيضًا بتحليل إمكانية تطور هذا "الحاسوب العالمي" بناءً على بنية فون نيومان.

لنلخص بعض الخصائص الأساسية:

الشفافية العامة: هذه هي خاصية تخزين البيانات وتنفيذ التعليمات في "الحاسوب العالمي" المعروف بسلسلة الكتل، وأيضًا هي خاصية داخلية تتطلب مشاركة العديد من العقد الموزعة عالميًا في العمليات الحسابية. هذه الخاصية تلبي تمامًا حق المستخدمين في معرفة البيانات، وهي نتيجة مشتركة لمتطلبات التعاون الداخلي لهذا "الحاسوب العالمي" واحتياجات المستخدمين الخارجية. خاصية الخصوصية المذكورة لاحقًا تلبي احتياجات المستخدمين الخارجية، دون أن تضر بمتطلبات التعاون لهذا "الحاسوب العالمي".

اللامركزية: هذه الخاصية هي خاصية بنية "الحاسوب العالمي"، حيث إن درجة اللامركزية والقدرة على تحمل الأخطاء، نظريًا، يتم دعمها من خلال سيناريوهات قد يكون فيها بعض المتعاونين غير أمناء وفقًا لنظرية جنرالات بيزنطة (، أي الحالات التي لا يتم فيها الالتزام بالاتفاق. نظريًا، فإن الأنظمة غير التابعة لجنرالات بيزنطة ليست أنظمة بلوكتشين. سنرى لاحقًا حالتين للأنظمة غير التابعة للبلوكتشين في بناء الطبقة الثانية. تعتبر درجة اللامركزية مؤشرًا مهمًا على أمان البلوكتشين، وهي أيضًا أساس لبعض الخصائص.

الأمان: الأمان هو نتاج مشترك لمتطلبات داخلية تنشأ من خصائص بنية هذه "الحاسوب العالمي" ومتطلبات خارجية يحتاجها المستخدمون. من الناحية الدقيقة، يتم ضمان الأمان من خلال تقنيات مرتبطة بالتشفير، ومن الناحية العامة، يتم ضمانه من خلال اللامركزية في الهيكل، مما يؤدي إلى عدم التأثير على أمان هذا "الحاسوب العالمي" بسبب تزوير البيانات الدقيقة، أو تدمير الهيكل العام.

قدرة الحساب: إحدى الوظائف الرئيسية لآلة الحساب العالمية في البلوكشين هي القدرة الحسابية. لقياس هذا المؤشر، عادةً ما نستخدم ما إذا كانت مكتملة تورينغ. تم تصميم بعض الشبكات عمدًا لتكون غير مكتملة تورينغ للحفاظ على خصائصها الرئيسية. على سبيل المثال، في شبكة بيتكوين، لم يجعل ساتوشي ناكاموتو تعليماته غير مكتملة تورينغ فحسب، بل قام أيضًا عمدًا بحذف بعض مجموعات التعليمات أثناء التطوير للحفاظ على استقرارها وأمانها. جميع التقنيات المكتملة تورينغ تهدف إلى توسيع قدرة البلوكشين الحسابية. من وجهة نظر التصميم الطبقي، الأنظمة البسيطة أكثر ملاءمة لتكون في الطبقة الأساسية.

الأداء: في ظل تساوي القدرة الحاسوبية، يُعتبر الأداء قدرة رئيسية أخرى لتقييم حواسيب عالم البلوكشين. عادة ما يتم قياسه بواسطة TPS، أي عدد المعاملات المعالجة في الثانية.

التخزين: يتم وصف البلوكشين بأنه "حاسوب عالمي"، لذا يجب أن يكون له وظيفة تخزين، وهي القدرة على تسجيل البيانات. في الوقت الحالي، يتم تخزينها أساسًا داخل الكتل، بينما لا تزال التخزين خارج الكتل على السلسلة في مرحلة التطوير.

الخصوصية: الخصوصية هي "الحاسوب العالمي" وهي حاجة فرعية، أي أنها تتطلب الحفاظ على نطاق صلاحيات منتجي البيانات ومستخدميها خلال عمليات الحساب والتخزين ) نحن نضع مقاومة الرقابة أيضًا في قسم الخصوصية (. هذا مدفوع أساسًا من قِبل الاحتياجات الخارجية للمستخدمين.

هناك مؤشر شامل آخر وهو قابلية التوسع، وعادة ما يشير إلى قابلية التوسع للهيكل بأكمله، هذه الخاصية تؤثر على معظم الخصائص الأساسية، على مستوى الهيكل، تعتبر قابلية التوسع للنظام مؤشرًا مهمًا جدًا. وهناك أيضًا بعض قدرات الاتصال، أو بعض القدرات الخاصة بمواقف معينة، ولن نتطرق إلى تفاصيل ذلك هنا، سنقوم بتحليل مفصل عند مواجهة هذه المواقف الخاصة.

في هذه الخصائص الأساسية للبلوك تشين، يتم تقييد العلاقة التطورية المتبادلة في الغالب بواسطة مثلث الاستحالة. على سبيل المثال، فإن فرضية DSS تعني اللامركزية )Decentralization، D(، الأمان )Security، S( وقابلية التوسع )Scalability، S(.

في الأنظمة الموزعة، مثل مثلث الاستحالة، مبدأ CAP، يشير CAP إلى أنه في نظام موزع، لا يمكن تحقيق التناسق )، التوافر (، وتحمل التقسيم ) في آن واحد. نظام blockchain هو نظام موزع يتضمن مشكلة الجنرالات البيزنطية، لذا فإنه ينطبق أيضًا على مبدأ CAP.

( 1.2 دور بناء الطبقة الثانية

ما هي الأدوار التي يجب أن تكتمل في بناء الطبقة الثانية؟ ما هي الوظائف التي توفرها؟ يجب أن يكون بناء الطبقة الثانية توسيعًا لنقص النظام من الطبقة الأولى، مما يعني أنه لا يمكن إنجاز الأمور غير الملائمة في النظام من الطبقة الأولى إلا في بناء الطبقة الثانية.

يمكننا أن نستنتج استنتاجًا أوليًا من خصائص blockchain التي تم تلخيصها أعلاه، وهو ضرورة توسيع هذه القدرات الأساسية: الشفافية العامة، اللامركزية، الأمان، القدرة الحاسوبية، الأداء، )، سعة المعالجة (، التخزين، الخصوصية، وغيرها. بالإضافة إلى هذه القدرات الأساسية من الناحية التكنولوجية، هناك قضية اقتصادية مهمة يجب حلها، وهي تقليل التكاليف، حيث أن التكلفة الشاملة لتنفيذ المعاملات على شبكة الطبقة الأولى عادة ما تكون عالية نسبيًا، مما يتطلب استخدام شبكة الطبقة الثانية لتقليل هذه التكاليف.

يمكن تلخيص ذلك في جملة واحدة، وهي أن الحلول التي تهدف إلى زيادة السعة، وتقليل التكلفة، وتخصيص الخصائص جميعها تتعلق بالبناء من الطبقة الثانية. أما بالنسبة لتخصيص الخصائص، فإنه لا يزال غير واضح بما فيه الكفاية حتى الآن، أو غالبًا ما يُخفى في الخصائص الأوليين، مما يجعل الأمر محيرًا بعض الشيء. يمكننا أن نفهم ذلك على أنه بالنسبة للعديد من التطبيقات، تختلف درجة الحاجة إلى خصائص الشبكة من الطبقة الأولى، ويمكن إعادة ضبط تنفيذ الخصائص المختلفة على الطبقة الثانية لبعض التطبيقات.

في بناء الطبقة الثانية، ستختلف القدرات الأساسية للبلوكشين، مما سيؤدي إلى تقليل بعض الخصائص، بل حتى التخلي عن بعضها، في مقابل تحسين ملحوظ لبعض الخصائص. على سبيل المثال: بعض الطبقات الثانية، من أجل تحسين الأداء، ستقلل من درجة اللامركزية وستقلل من الأمان؛ وبعض الطبقات الثانية، مثل شبكة البرق، ستغير هيكل النظام وطريقة التسوية لزيادة القدرة على المعالجة. وهناك بعض الطبقات التي تعزز خاصية معينة دون تقليل الخصائص الأساسية، مثل طريقة معالجة RGB، التي زادت بشكل ملحوظ من الخصوصية ومقاومة الرقابة، لكنها زادت من صعوبة التنفيذ الفني. في الحالات اللاحقة، سنرى بناء الطبقات الثانية التي تقلل أو تغير عدة خصائص في نفس الوقت.

يجب أن يكون خفض التكاليف أحد المتطلبات الأساسية لجميع مشروعات الطبقة الثانية.

) 1.3 لماذا يجب القيام بتصميم طبقي؟

تصميم الطبقات هو وسيلة ومنهجية لتعامل الإنسان مع الأنظمة المعقدة، من خلال تقسيم النظام إلى هياكل متعددة المستويات وتعريف العلاقات والوظائف بين كل طبقة، لتحقيق Modularization و قابلية الصيانة و قابلية التوسع للنظام، مما يزيد من كفاءة التصميم وموثوقية النظام.

بالنسبة لنظام بروتوكولات واسع وكبير، فإن استخدام الطبقات سيكون له فوائد واضحة. هذا يجعل من السهل فهمه، ويسهل تقسيم العمل وتنفيذ التحسينات بشكل منفصل. مثل تصميم نموذج ISO/OSI المكون من سبع طبقات في الشبكات الحاسوبية، ولكن في التنفيذ الفعلي، يمكن دمج بعض الطبقات، على سبيل المثال، بروتوكول الشبكة المحدد TCP/IP هو بروتوكول مكون من أربع طبقات.

المزايا المحددة لتقسيم البروتوكولات:

1. الطبقات المختلفة مستقلة عن بعضها البعض. لا تحتاج طبقة معينة إلى معرفة كيفية تنفيذ الطبقة التالية، بل تحتاج فقط إلى معرفة الخدمات التي تقدمها من خلال واجهة الطبقات. وبذلك، تنخفض درجة تعقيد المشكلة ككل. بمعنى آخر، إن كيفية تنفيذ العمل في الطبقة السابقة لا تؤثر على عمل الطبقة التالية، لذا عندما نصمم العمل في كل طبقة، يكفي أن نضمن عدم تغيير الواجهة، ويمكننا تعديل طريقة العمل داخل الطبقة بحرية.

2. مرونة جيدة. عندما يحدث تغيير في أي طبقة، طالما أن علاقة واجهة الطبقات تبقى كما هي، فلن تتأثر الطبقات فوق أو تحت هذه الطبقة. عندما تحدث ابتكارات تقنية في إحدى الطبقات أو عندما تظهر مشاكل في العمل في إحدى الطبقات، فلن تؤثر على عمل الطبقات الأخرى، وعند استبعاد المشكلة، تحتاج فقط إلى النظر في مشكلة هذه الطبقة بشكل منفصل.

3. يمكن تقسيم الهيكل. يمكن لكل طبقة استخدام التقنية الأكثر ملاءمة للتنفيذ. غالبًا ما يكون تطور التقنية غير متوازن، والتقسيم الهرمي يتجنب بفعالية تأثير دلو الخشب، ولن يؤثر عدم اكتمال التقنية في جانب معين على الكفاءة العامة للعمل.

4. سهل التنفيذ والصيانة. هذه الهيكلية تجعل من السهل التعامل مع تنفيذ وتصحيح نظام كبير ومعقد، لأن النظام بالكامل قد تم تقسيمه إلى عدة أنظمة فرعية مستقلة نسبياً. أثناء التصحيح والصيانة، يمكن تصحيح كل طبقة بشكل منفصل، مما يتجنب حالات عدم القدرة على العثور على المشاكل أو حلها.

5. يمكن أن يعزز العمل على القياسية. لأن كل طبقة من الوظائف والخدمات المقدمة لها قد تم توضيحها بدقة. فائدة القياسية هي أنه يمكن استبدال أي طبقة منها بحرية، وهو أمر مريح جداً للاستخدام والبحث.

فكرة التصميم المعياري المتدرج هي طريقة شائعة للتعامل مع مشروع هندسي ضخم يتطلب تعاون العديد من الأشخاص ويتطلب تحسينًا مستمرًا، وهي طريقة أثبتت فعاليتها من خلال الممارسة.

![مقالة مرتبة حول أساسيات شبكة بيتكوين الطبقة الثانية]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad899d00cda3df50aead693947e770bc.webp(

2. أفكار بناء عدة لLayer2 بيتكوين

نحن نأخذ بناء الطبقة الثانية من بيتكوين كحالة للدراسة، ونقوم بإجراء تحليل ذي صلة. هناك ثلاثة مسارات بارزة لبناء الطبقة الثانية من بيتكوين:

)1###نوع من مسار التوسع القائم على السلسلة، مشابه جداً للطبقة الثانية من EVM، وهو هيكل blockchain؛

(2) نوع يعتمد على البنية الموزعة، مع شبكة البرق كتمثيل، هو هيكل موزع.

(3) هناك نوع آخر يعتمد على نظام مركزي، يتمثل في الفهرس المركزي، وهو هيكل مركزي.

الطريقتان الأوليان لهما ميزات مميزة، وهناك بالفعل بعض المنتجات المستخدمة والمنتجات المستكشفة. بالنسبة للطريقة الأولى، نظرًا للازدهار الكبير في الإيثيريوم واستكشاف سلاسل تقليد البيتكوين الأخرى، فإن التوسع من الطبقة الثانية المعتمد على السلسلة يكون نسبيًا أسهل، ويمكن الإشارة إلى المزيد من الحالات. الطريقة الثانية المعتمدة على التوزيع عادة ما تكون أكثر صعوبة، وتطورها أبطأ بعض الشيء، مع شبكة البرق كنموذج. الطريقة الثالثة مثيرة للجدل، لأنها لا تبدو كإنشاء من الطبقة الثانية، لكنها تبدو أنها أكملت وظائف إنشاء الطبقة الثانية.

أي خطة بناء من الطبقة الثانية أفضل؟ نستخدم نتيجة اختبار السوق كمعيار للقياس، أي شبكة من الطبقة الثانية لديها أعلى قيمة إجمالية مقفلة TVL( Total Value Locked)، فإن تلك الخطة هي الخطة المثلى. مع مرور الوقت وتطور التكنولوجيا، ستكون هذه الخطة المثلى عملية متغيرة.

بالنسبة لتعريف الشبكة من الطبقة الثانية لبيتكوين، طالما أنها تعتمد على شبكة بيتكوين، وت建立 صلة تقنية مع شبكة بيتكوين، فإن بعض الخصائص التي تفوق شبكة بيتكوين من الطبقة الأولى تُعتبر بناءً لشبكة الطبقة الثانية لبيتكوين. بعبارة أخرى: طالما أنه يتم استهلاك BTC كغاز، و BTC كأصل أساسي، فإن الأنظمة التي توسع أداء بيتكوين تُعتبر بناءً من الطبقة الثانية. بناءً على هذا الحكم، يجب أن نعترف بالنوع الثالث من بناء الشبكة من الطبقة الثانية، وهو بناء الطبقة الثانية بهيكل مركزي.

تطور تقنية البيتكوين نفسها، مثل تعديل OP_RETURN، Taproot، توقيع Schnnor، MAST، Tapscript ينبغي أن تكون مصممة لغرض ربط الطبقة الأولى والثانية، ولا ينبغي استخدام هذه التقنيات لتطوير وظائف مفرطة، لأنه مهما توسعت شبكة الطبقة الأولى فلن تحقق قفزات نوعية، ويجب أن يتم بناء الطبقة الثانية. ولكن في ظل عدم وجود منتجات بيتكوين للطبقة الثانية ذات فائدة أكبر، فإن هذه القدرات التقنية لربط الطبقتين الأولى والثانية ستستخدم بشكل مفرط لفترة من الزمن.

( 2.1 البناء من الطبقة الثانية المعتمد على السلسلة

استكشفت سلاسل الكتل المقلدة لبيتكوين في مرحلة مبكرة العديد من الأفكار، مثل "Colorcoin") عملة ملونة (، و"CovertCoins" و"MasterCoin"؛ وكذلك سلاسل الكتل المقلدة لبيتكوين التي تهدف إلى توسيع السعة، مثل BC