تحليل شامل للطبقة الأولى مقابل الطبقة الثانية – دليل محدث

النقاط الرئيسية

مع تسارع تبني البلوكشين، أصبحت قابلية التوسع محوراً أساسياً. فارتفاع سرعات معالجة البيانات يمكّن البلوكشينات من دعم تطبيقات جديدة والتعامل بكفاءة مع أحجام معاملات متزايدة. ظهرت مقاربتان رئيسيتان لمعالجة هذه التحديات: حلول الطبقة الأولى وحلول الطبقة الثانية.

• تقوم الطبقة الأولى بترقية بروتوكول البلوكشين الأساسي مباشرة لتعزيز قابلية التوسع، بينما تستخدم الطبقة الثانية حلولاً خارجية لتقليل الضغط على السلسلة الرئيسية.
• تشمل استراتيجيات الطبقة الأولى الرئيسية تغيير آلية الإجماع، وضبط حجم الكتلة وفترة إنتاج الكتل، وتطبيق التجزئة (Sharding). وترتكز هذه الأساليب على تحسين الأداء الجوهري.
• تتضمن حلول الطبقة الثانية اللفائف (Rollups)، البلوكشينات المتداخلة، قنوات الحالة (State Channels)، والسلاسل الجانبية (Sidechains). تساعد هذه الأساليب في توزيع الحمل وتعزيز كفاءة الشبكة.
• يشير مثلث البلوكشين إلى محدودية أساسية: لا يمكن للبلوكشينات تحقيق الأمان واللامركزية وقابلية التوسع المثالية معاً، وتعد هذه المعضلة جوهرية في تصميم البلوكشين.

حلول التوسع في الطبقة الأولى

تشكّل بلوكشينات الطبقة الأولى البروتوكول الأساسي للشبكة. وبصفتها البنية التحتية الجوهرية، تمر جميع المعاملات والبيانات من خلالها. تهدف حلول التوسع في الطبقة الأولى إلى تعزيز قابلية التوسع عبر تحسين هذا البروتوكول الأساسي مباشرة.

تركز حلول الطبقة الأولى على تعديل البروتوكول لزيادة سعة المعاملات، وغالباً ما تتطلب هذه الترقيات — التي تُنفذ عادة عبر تفرعات صلبة أو مرنة — توافقاً واسعاً في الشبكة.

تقنيات التوسع في الطبقة الأولى

تعديل حجم الكتلة وفترة إنتاج الكتل

يُعد ضبط حجم الكتلة والفاصل الزمني بين الكتل من أبسط طرق التوسع في الطبقة الأولى. ويمكن لهذه التعديلات أن تزيد عدد المعاملات المعالجة في الثانية.

• زيادة حجم الكتلة: توسيع سعة الكتلة يسمح بتنفيذ عدد أكبر من المعاملات في كل كتلة. فعلى سبيل المثال، زادت Bitcoin Cash حجم كتلة Bitcoin لرفع معدل الإنجاز. لكن التوسع غير المنضبط في حجم الكتلة يزيد من متطلبات التخزين وعرض النطاق للعُقد، مما قد يؤثر على اللامركزية.

• تقليل فترة إنتاج الكتلة: تقصير الفترة بين الكتل يسرّع تأكيد المعاملات ويزيد معدل الإنجاز. لكن تقليل الفترات بشكل مفرط قد يهدد أمان الشبكة، لذا يجب توخي الحذر في المعايرة.

تطوير آلية الإجماع

تحدد آلية الإجماع كيفية تحقق الشبكة من صحة المعاملات وإنشاء الكتل الجديدة. ويمكن للانتقال إلى آلية إجماع أكثر كفاءة أن يرفع سرعة المعالجة وكفاءة الطاقة بشكل كبير.

• الانتقال من إثبات العمل إلى إثبات الحصة: في PoS، تُمنح حقوق إنتاج الكتل للمستخدمين الذين يضعون كميات كبيرة من الرمز الأصلي. وبالمقارنة مع PoW، تعد PoS أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة وتدعم معاملات أسرع. التحول في Ethereum من PoW إلى PoS مثال بارز، إذ عزز القابلية للتوسع والاستدامة معاً.

التجزئة (Sharding)

تقسم التجزئة حالة البلوكشين إلى أقسام أصغر تُعرف بـ"الشاردات"، بحيث تعالج كل واحدة منها المعاملات بالتوازي. وباستلهامها من تقسيم قواعد البيانات، يمكن للتجزئة رفع معدل الإنجاز الكلي للشبكة بشكل هائل.

مع التجزئة، تخزن كل عقدة جزءاً فقط من السلسلة الكاملة وتعالجه، مما يقلل المتطلبات التشغيلية ويعزز اللامركزية. ومن المتوقع أن تضاعف تجزئة Ethereum 2.0 معدل الإنجاز آلاف المرات.

أنواع بلوكشينات الطبقة الأولى

تعالج بلوكشينات الطبقة الأولى المتنوعة قابلية التوسع بطرق مختلفة، من خلال فلسفات وتقنيات تصميم متعددة.

• Ethereum: المنصة الرائدة للعقود الذكية، انتقلت حديثاً إلى إثبات الحصة. يعزز تحديث Ethereum 2.0 القابلية للتوسع والأمان والاستدامة.

• Cardano، Solana، Avalanche: تم بناء هذه الشبكات مع تركيز خاص على قابلية التوسع. وتستخدم كل منها آليات إجماع وتصميمات معمارية مختلفة لتحقيق معدل إنجاز مرتفع وتكاليف معاملات منخفضة.

• Bitcoin: البلوكشين الأصلي، مصمم للامركزية والأمان مع معدل إنجاز محدود. ويركز تصميم Bitcoin على الاستقرار والثقة.

• Sui: سلسلة طبقة أولى من الجيل التالي صممت لتحقيق التوسع والتكلفة المنخفضة والسرعة العالية. يعزز نموذجها الفريد القائم على الكائنات المعالجة المتوازية.

المزايا

تعزز حلول الطبقة الأولى أداء البلوكشين بشكل جوهري وتوفر مزايا أساسية.

• تعد قابلية التوسع أبرز ميزة؛ فترقيات البروتوكول ترفع معدل الإنجاز الأساسي للشبكة.

• توفر ترقيات الطبقة الأولى اللامركزية والأمان مع قابلية توسع وكفاءة مرتفعة، وتطبق هذه التغييرات على مستوى الشبكة بأكملها لضمان الأمان والأداء للجميع.

• تدعم نمو النظام البيئي، إذ تمنح البنية التحتية المتطورة المطورين أساساً لتطبيقات أكثر تقدماً وابتكاراً.

العيوب

تواجه حلول الطبقة الأولى بعض التحديات.

• تتطلب الترقيات توافقاً واسعاً في الشبكة، ما يجعل التنفيذ بطيئاً وصعباً. كما أن التفرعات الصلبة قد تؤدي إلى انقسامات في المجتمع.

• تعاني العديد من شبكات الطبقة الأولى القديمة من حدود جوهرية في التوسع، خاصةً تلك التي لم تركز عليه منذ البداية.

حلول التوسع في الطبقة الثانية

تقوم حلول التوسع في الطبقة الثانية بنقل معالجة المعاملات من الطبقة الأساسية إلى هياكل خارج السلسلة، ما يحقق مكاسب كبيرة في التوسع دون تعديل السلسلة الرئيسية.

المبدأ الأساسي للطبقة الثانية: معالجة معظم المعاملات خارج السلسلة، ونشر النتائج النهائية فقط على السلسلة الرئيسية. يقلل هذا من ازدحام السلسلة دون التضحية بالأمان.

أنواع مشاريع الطبقة الثانية

تستخدم مشاريع الطبقة الثانية تقنيات متنوعة لمعالجة التوسع.

• zkSync، Starknet: كلاهما يستخدم تقنية ZK-Rollup (اللفائف المعرفية الصفرية) مع البراهين التشفيرية لضمان صحة المعاملات ورفع معدل الإنجاز.

• Lightning Network: حل الطبقة الثانية الأبرز لـ Bitcoin، يتيح المعاملات الفورية والمنخفضة التكلفة عبر قنوات الدفع.

• Optimism & Arbitrum: حلول توسع رائدة لـ Ethereum تعتمد اللفائف المتفائلة، وتستخدم على نطاق واسع في نظام Ethereum البيئي.

المزايا

توفر حلول الطبقة الثانية عدة مزايا عملية.

• لا تؤثر على أداء السلسلة الأساسية أو خصائصها — التنفيذ سريع وسهل نسبياً لأن السلسلة الرئيسية تبقى دون تغيير.

• تتيح تنفيذ المعاملات الصغيرة بسرعة وبرسوم منخفضة، ما يفتح الباب لتطبيقات المدفوعات الصغيرة.

• ترث أمان السلسلة الرئيسية مع تقديم معدل إنجاز أعلى، ما يحقق توازناً قوياً بين الأمان وقابلية التوسع.

العيوب

تواجه الطبقة الثانية بعض القيود.

• قد تحد من قابلية التداخل بين البلوكشينات — نقل الأصول بين حلول الطبقة الثانية قد يكون معقداً.

• قد لا يصل الأمان والخصوصية دائماً لمستوى السلسلة الرئيسية؛ بعض الحلول تتطلب افتراضات ثقة إضافية.

• قد تتطلب عملية السحب إلى السلسلة الرئيسية وقتاً طويلاً، خاصة مع اللفائف المتفائلة.

كيف تحل الطبقة الثانية مشكلة التوسع

تستخدم الطبقة الثانية مجموعة من الأساليب التقنية المختلفة، ولكل منها مزايا وعيوب واستخدامات خاصة.

اللفائف (Rollups)

تجمع اللفائف عدة معاملات في إثبات واحد يرسل إلى الطبقة الأولى، ما يحقق استخداماً فعالاً لمساحة السلسلة الرئيسية ومعدل إنجاز مرتفع.

• ZK Rollup: تستخدم براهين المعرفة الصفرية للتحقق من صحة المعاملات، ما يتيح التأكيد الفوري والسحب السريع، لكن توليد البراهين التشفيرية يتطلب قدرة تقنية متقدمة.

• Optimistic Rollup: تفترض صحة جميع المعاملات ما لم يتم الاعتراض عليها، ويعد هذا النهج أسهل في التنفيذ ومتوافقاً مع Ethereum، لكن السحب يتطلب فترة انتظار.

البلوكشينات المتداخلة

البلوكشينات المتداخلة عبارة عن بلوكشينات تعمل داخل أو فوق أخرى. تقوم السلسلة الأساسية بضمان الأمان والتسوية، بينما تعالج السلاسل الفرعية المعاملات، مما يوفر مزيداً من التوسع والمرونة.

استقلالية كل سلسلة فرعية تجعل هذا النموذج مناسباً للمنطق المعقد وحالات الاستخدام المتخصصة.

قنوات الحالة

تمكّن قنوات الحالة التواصل ثنائي الاتجاه بين البلوكشين والقنوات خارج السلسلة، ما يعزز السعة والسرعة. يتفاعل المشاركون مع السلسلة الرئيسية فقط عند فتح أو إغلاق القنوات، بينما تتم باقي المعاملات فورياً خارج السلسلة.

قنوات الحالة مثالية للمعاملات المتكررة، كما في الألعاب أو المدفوعات الصغيرة.

السلاسل الجانبية

السلاسل الجانبية هي سلاسل معاملات مستقلة مرتبطة بالبلوكشين الرئيسي، وغالباً ما تتعامل مع أحجام معاملات مرتفعة. تعمل بآليات إجماع خاصة بها وتبادل الأصول مع السلسلة الرئيسية عبر ربط ثنائي الاتجاه.

يمكن تخصيص السلاسل الجانبية لأغراض محددة، وتدعم حلولاً مخصصة لتطبيقات متنوعة. لكن أمانها منفصل عن السلسلة الرئيسية، ما قد يتطلب افتراضات ثقة إضافية.

ما هي الطبقة الثالثة؟

الطبقة الثالثة هي طبقة تجريد إضافية بُنيت فوق الطبقة الثانية مع تطور البلوكشين، وتوفر بيئات تطبيق متخصصة وأكثر كفاءة.

تستفيد الطبقة الثالثة من قابلية التوسع في الطبقة الثانية وتضيف خصائص موجهة لحالات استخدام محددة، ما يمكّن المطورين من بناء تطبيقات لامركزية أكثر تعقيداً وابتكاراً.

أهداف الطبقة الثالثة

تهدف الطبقة الثالثة إلى تطوير منظومة البلوكشين عبر عدة أهداف أساسية.

• تعزيز التداخلية: ربط مختلف البلوكشينات بسلاسة، لتوحيد الأنظمة اللامركزية في بيئة واحدة متكاملة.

• تحسين مخصص للتطبيقات: تقديم خصائص مصممة لتطبيقات لامركزية متخصصة مثل الألعاب، التمويل اللامركزي (DeFi)، الرموز غير القابلة للاستبدال (NFTs)، وغيرها.

• مزيد من التجريد: توفير تجارب استخدام وتطوير تُبسط تعقيد البلوكشين — وهو عامل أساسي للاعتماد الجماهيري.

ما هو مثلث البلوكشين؟

ينص مثلث قابلية التوسع في البلوكشين على أن الشبكات لا يمكنها تحقيق الأمان واللامركزية وقابلية التوسع بشكل كامل معاً — وهو مفهوم طرحه الشريك المؤسس لـ Ethereum، فيتاليك بوتيرين. ويعد هذا التحدي محورياً في تصميم شبكات البلوكشين.

وفقاً للمثلث، يمكن تحسين اثنتين فقط من الخصائص الثلاث في الوقت نفسه. على سبيل المثال، تعني زيادة الأمان واللامركزية ضعف التوسع، بينما يؤدي التركيز على التوسع والأمان إلى تقليل اللامركزية.

حل المثلث

تعالج المشاريع هذه المعضلة بطرق مختلفة.

• Ethereum: يسعى لتحقيق توازن بين الأبعاد الثلاثة عبر اللفائف والتجزئة في الطبقة الثانية. يجسد Ethereum 2.0 استراتيجية شاملة لحل المثلث.

• Bitcoin: يفضّل الأمان واللامركزية على حساب التوسع، مع التركيز على أمان الشبكة وعدم الحاجة للثقة.

• Solana: يركز على التوسع والأداء، مع لامركزية أقل نسبياً بسبب متطلبات الأجهزة المرتفعة لتشغيل العُقد.

الطبقة الأولى مقابل الطبقة الثانية: الفروق الرئيسية

تمثل الطبقة الأولى والثانية نهجين متمايزين جذرياً تجاه التوسع في البلوكشين. وفهم الفروق بينهما أمر ضروري.

1. التعريف

الطبقة الأولى: تُحسن البروتوكول الأساسي للبلوكشين مباشرة، مع تغيير القواعد والبنية الجوهرية للشبكة.

الطبقة الثانية: تنقل عبء المعاملات عن البروتوكول الأساسي إلى حلول خارج السلسلة، مضيفة طبقة جديدة دون تغيير السلسلة الرئيسية.

2. طريقة العمل

الطبقة الأولى: توسع الشبكة عبر تعديل البروتوكول الأساسي — كآليات الإجماع، وضبط حجم الكتلة، والتجزئة وغيرها.

الطبقة الثانية: تعمل بشكل مستقل عن السلسلة الرئيسية، وتعالج معظم المعاملات خارج السلسلة، مع تسجيل النتائج النهائية فقط على الطبقة الأولى.

3. أنواع الحلول

الطبقة الأولى: تشمل ترقيات على مستوى الشبكة مثل تطوير بروتوكول الإجماع والتجزئة، وتؤثر على السلسلة بالكامل.

الطبقة الثانية: تتضمن اللفائف، قنوات الحالة، السلاسل الجانبية وغيرها، وتوفر حلولاً متنوعة تناسب حالات استخدام متعددة.

4. الجودة

الطبقة الأولى: تتحمل مسؤولية إنهاء المعاملات والأمان النهائي، إذ تعتمد جميع المعاملات على الطبقة الأولى في التسوية.

الطبقة الثانية: تضيف مزايا متقدمة — معالجة أسرع ورسوم أقل — بينما تستفيد من ضمانات أمان الطبقة الأولى.

مستقبل قابلية التوسع

كانت اختناقات التوسع عائقاً أمام تبني الأصول الرقمية على نطاق واسع، إلا أن التطور المستمر لحلول الطبقتين الأولى والثانية يتجاوز هذه العقبات تدريجياً.

مستقبلاً، سيضم قطاع البلوكشين سلاسل متطورة تجمع بين بنية قوية في الطبقة الأولى وخيارات توسع متنوعة في الطبقة الثانية، كل منها ملائم لحالات استخدام محددة.

ستتيح الطبقات الناشئة مثل الطبقة الثالثة للبلوكشينات دعم تطبيقات أكثر تقدماً. وستساعد البنية متعددة الطبقات في تحقيق توازن أفضل بين الأمان واللامركزية والتوسع.

وسيعزز تطور التقنيات العابرة للسلاسل وبروتوكولات التداخلية من كفاءة النظام البيئي. وعندما تتواصل البلوكشينات المختلفة وتتعاون بسلاسة، ستزداد كفاءة وفائدة القطاع ككل بشكل ملحوظ.

الأسئلة الشائعة

ما هي الطبقة الأولى والطبقة الثانية؟ وما الفارق بينهما؟

الطبقة الأولى هي طبقة البلوكشين الأساسية لتسوية المعاملات النهائية. أما الطبقة الثانية فهي حل توسع مبني فوق الطبقة الأولى لزيادة معدل الإنجاز. الفارق الرئيسي: الطبقة الثانية تعزز أداء الطبقة الأولى.

ما مزايا وعيوب الطبقة الثانية مقارنة بالطبقة الأولى؟

توفر الطبقة الثانية معاملات أسرع ورسوم أقل لكنها تعتمد على الطبقة الأولى في الأمان. الطبقة الأولى توفر أماناً ولامركزية عاليين — لكن بسرعات أقل.

ما هي حلول الطبقة الثانية الرئيسية؟ (مثل Rollup وPlasma وSide Chain، إلخ)

من أبرز حلول الطبقة الثانية: اللفائف (ZK Rollup وOptimistic Rollup)، وPlasma، والسلاسل الجانبية. اللفائف هي الأكثر شيوعاً حالياً لتفوقها في التوسع والأمان. تقدم ZK Rollups تأكيدات سريعة، بينما تدعم Optimistic Rollups التوافق مع EVM والعقود الذكية المعقدة.

هل تقلل الطبقة الثانية من الأمان؟ وما المخاطر؟

ترث الطبقة الثانية أمان الطبقة الأولى، لكنها تحمل مخاطر مثل ثغرات العقود الذكية، ومركزية المنسقين، وتأخير إنهاء المعاملات. توفر حلول موثوقة مثل Arbitrum وOptimism حماية عالية.

هل رسوم الطبقة الثانية أقل بكثير من الطبقة الأولى؟

نعم، غالباً ما تكون رسوم معاملات الطبقة الثانية أقل بعشرات المرات. لكن معظم دخل الطبقة الثانية يذهب لتسوية الطبقة الأولى، لذا قد تكون التوفيرات الفعلية أقل من المتوقع.

كيف تقارن Optimistic Rollup وZK-Rollup؟

Optimistic Rollup أقل تكلفة وأسهل في التطوير لكنها تتطلب فترة سحب تصل إلى أسبوع. ZK-Rollup أسرع وأكثر أماناً لكنها تحتاج لقدرة حسابية أكبر. وعلى المدى الطويل، تتمتع ZK-Rollup بإمكانات أكبر.

كيف ستتطور الطبقة الأولى والثانية؟ وأيهما سيتصدر؟

ستتعايش الطبقة الأولى والثانية معاً. ستبقى الطبقة الأولى مهيمنة بفضل نظامها البيئي الراسخ وأمانها، بينما ستصبح الطبقة الثانية الخيار الرائد للتوسع مع معدل إنجاز أعلى ورسوم أقل. البلوكشينات المعيارية ستكون اتجاه المستقبل.