فهم رول آپ‌های بلاکچین برای بعضی افراد سخت است. در این مقاله هر آنچه راجع به راه‌حل لایه ۲ یعنی Rollup لازم است بدانید، آموزش می‌دهیم. در حالی که اکثر بلاکچینها ذاتا امن هستند، این امنیت می‌تواند سرعت آن‌ها و اغلب هزینه تراکنش‌ها را تحت تاثیر قرار دهد. شاید فکر کنید هر سیستمی می‌تواند به‌طور همزمان هزاران تراکنش را پردازش کند، اما در واقع، بسیاری از شبکه‌های بلاکچین در این زمینه محدودیت دارند. همچنین، هر چه مقیاس‌پذیری یک بلاکچین را بهبود ببخشید، بر امنیت و تمرکز زدایی آن هم تاثیر می‌گذارد. این چالش به نام سه‌گانه‌ی بلاکچین شناخته می‌شود و روش‌های مختلفی برای مقابله با اثرات آن وجود دارد. برای حل این مشکل، بلاکچینهای Rollup پدید آمده‌اند تا شبکه‌های محبوب را قادر سازند تا تراکنش‌ها را با کارایی بیشتری مدیریت کنند. اما رول آپ چیست؟ با تیم بیتفا همراه باشید تا به بررسی جامع رول آپ (Rollup) بپردازیم.
رول آپ چیست؟
بلاکچینها مثل جاده‌هایی هستند که ظرفیت مشخصی برای عبور و مرور دارند. با افزایش تعداد کاربران و تراکنش‌ها، این جاده‌ها دچار ترافیک شده و تراکنش‌ها کند و گران می‌شوند. راه‌حل لایه ۲ یا همان رول آپ‌های بلاکچین شبیه به ساختن لاین‌های کمکی کنار جاده اصلی است.
در این روش، تراکنش‌های زیادی با هم جمع شده و به صورت یکجا روی بلاکچین اصلی ارسال می‌گردند. این کار باعث می‌شود حجم داده روی بلاکچین اصلی کاهش پیدا کند و تراکنش‌ها سریع‌تر و ارزان‌تر انجام شوند. در واقع Rollupها با انتقال پردازش تراکنش‌ها به خارج از بلاکچین اصلی و خلاصه کردن آن‌ها، به بلاکچین در مدیریت بهتر تراکنش‌ها کمک می‌کنند.
رول آپ یک راه‌حل لایه دوم (L2) برای بلاکچین است. این راه‌حل تراکنش‌ها را دور از بلاکچین اصلی پردازش می‌کند تا هزینه تراکنش‌ها را کاهش دهد و توان عملیاتی زنجیره اصلی را بالا ببرد.
رول آپ‌ها راه‌حل‌هایی برای مقیاس‌پذیری هستند که بار محاسباتی روی زنجیره اصلی (لایه ۱) را کم می‌کنند. تکنولوژی رول آپ به قدری محبوب شده است که اتریوم، پیشرو در زمینه بلاکچینهای قرارداد هوشمند، نقشه راه خود برای مقیاس‌پذیری را از شاردینگ به رول آپ محور تغییر داده است.
چطور رول آپ به کارایی شبکه کمک می‌کند؟
در اکثر بلاکچینها می‌توان دو نوع اطلاعات را ثبت کرد: تراکنش‌ها و داده‌ی حاصل از آن‌ها. ذخیره اطلاعات تراکنش و پردازش آن‌ها روی زنجیره اصلی (Mainnet) می‌تواند بار سنگینی برای شبکه باشد. از طرف دیگر، اندازه‌ی داده‌ی نهایی حاصل از یک تراکنش (مثل اینکه چه کسی چه مقدار برای چه کسی فرستاده) کمتر است و با هر تعداد تراکنش، ثابت باقی می‌ماند؛ شبیه به این است که یک چک بدون توجه به مبلغ آن، وزن ثابتی دارد.
بنابراین، به جای ذخیره و پردازش تک تک تراکنش‌ها، رول آپ‌های بلاکچین آن‌ها را با هم گروه‌بندی می‌کنند. با پردازش تراکنش‌ها خارج از زنجیره اصلی و تنها ارسال داده‌ی نهایی به Mainnet، شبکه می‌تواند تراکنش‌های بیشتری را پردازش کند. این کار دو مزیت دارد: اول اینکه پردازش خارج از زنجیره اصلی باعث کاهش بار روی شبکه می‌شود و دوم اینکه یک بسته‌ی واحد از داده می‌تواند شامل تراکنش‌های زیادی باشد. با پردازش و ارسال تعداد بیشتری تراکنش در قالب یک بسته‌ی واحد، Rollupها نقش مهمی در بهبود مقیاس‌پذیری بلاکچین ایفا می‌کنند.
رول آپ‌های بلاکچین چطور کار می‌کنند؟
همانطور که گفتیم رول آپ ها با پردازش و تایید تراکنش‌ها خارج از زنجیره اصلی (لایه ۱) به کم کردن ترافیک شبکه، افزایش توان عملیاتی و پایین آوردن کارمزد تراکنش‌ها کمک می‌کنند. اما درعوض، Rollupها برای امنیت به زنجیره اصلی وابسته هستند. آن‌ها اطلاعات تراکنش‌ها و اثبات‌هایی را به زنجیره اصلی ارسال می‌کنند تا مطمئن شوند تراکنش‌های Rollup قابل تایید و در برابر سانسور مقاوم هستند.
کاربران رول آپ کارمزد تراکنش را با واحد پول اصلی زنجیره اصلی پرداخت می‌کنند. برای مثال، در Rollup اتریوم به نام Base، کارمزد تراکنش با اتر (ETH) که واحد پول اصلی اتریوم (لایه ۱) است، پرداخت می‌شود.
مراحل کار رول آپ
مراحل کار Rollupها به شرح زیر است:
- تراکنش‌های خارج از زنجیره اصلی: رول آپ‌ها نیز نوعی بلاکچین هستند. کاربران روی زنجیره Rollup تراکنش انجام می‌دهند. این تراکنش‌ها روی زنجیره Rollup پردازش می‌شوند. یک طرف به نام «دنباله‌ساز» (Sequencer) تراکنش‌ها را تایید می‌کند، بلاک‌های لایه ۲ را می‌سازد و اطلاعات و اثبات‌های تراکنش‌ها را به زنجیره اصلی لایه ۱ ارسال می‌کند.
- گروه کردن تراکنش‌ها: دنباله‌ساز چند تراکنش را با هم گروه می‌کند تا به زنجیره اصلی لایه ۱ ارسال شوند. با این کار، هزینه کارمزد برای کاربران نهایی کاهش پیدا می‌کند.
- امنیت روی زنجیره اصلی: بعد از گروه شدن تراکنش‌ها، زنجیره رول آپ، اطلاعات تراکنش‌ها را به یک قرارداد هوشمند Rollup روی زنجیره اصلی لایه ۱ ارسال می‌کند. بعد از اینکه بلاک لایه ۱ که شامل تراکنش‌های Rollup است نهایی شد، دیگر راهی برای تغییر یا سانسور اطلاعات تراکنش وجود ندارد. زنجیره اصلی لایه ۱ تضمین می‌کند که این اطلاعات همیشه برای تایید در صورت نیاز در دسترس باشند.
- ایجاد اثبات: برخی از Rollupها به همراه اطلاعات تراکنش، «خلاصه» یا «اثبات»هایی را هم به زنجیره اصلی ارسال می‌کنند. این «اثبات‌ها» نوعی تضمین رمزنگاری هستند که به درستی پردازش شدن دسته‌ی مشخصی از تراکنش‌ها در Rollup را تایید می‌کنند. به عبارتی از تقلب جلوگیری می‌کنند.
با شناخت این مراحل، متوجه نحوه کارکرد رول آپ‌های بلاک چین شدید. حال در ادامه با انواع رول آپ آشنا خواهیم شد.
انواع شبکه‌های Rollup بلاکچین
Rollupهای بلاکچین، اجرای تراکنش‌ها را خارج از زنجیره انجام می‌دهند. دسته‌های تراکنش‌ها با استفاده از اثبات تقلب تایید و تسویه می‌شوند. در حال حاضر، دو نوع Rollup وجود دارد: رول آپ Optimistic و رول آپ اثبات دانش صفر (Zero-Knowledge). این مدل‌ها در نوع اثباتی که برای اثبات مشروعیت دسته‌های تراکنش استفاده می‌شود، با هم تفاوت دارند.
رول آپ Optimistic
رول آپ‌های آپتیمیزم نوعی از راه حل‌های بلاکچینی هستند که در حال حاضر بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. آن‌ها خوش‌بینانه نامیده می‌شوند چون فرض بر این است که دسته‌های تراکنش معتبر هستند و به همین دلیل مستقیما به لایه اصلی بلاکچین منتقل می‌شوند.
برای اطمینان از صحت تراکنش‌ها، یک دوره زمانی به نام «دوره اعتراض» برای بررسی در نظر گرفته می‌شود. در این دوره، هر کسی در شبکه می‌تواند با ارائه مدرکی به نام «اثبات تقلب»، تراکنش‌های دسته را به چالش بکشد. اگر کسی تراکنشی را به چالش بکشد، یعنی معتقد است یکی از تراکنش‌های آن دسته تقلبی است. در چنین شرایطی، گرداننده rollup موظف است تا با ارائه مدرکی دیگر، درستی تراکنش مورد نظر را ثابت کند، در غیر این صورت کل دسته از تراکنش‌ها رد می‌شود. اگر کسی به طور مداوم تراکنش‌های یک گرداننده خاص را به چالش بکشد، آن گرداننده ممکن است جریمه شود. بزرگترین مشکل optimistic rollup این است که تا پایان دوره اعتراض، کاربران نمی‌توانند دارایی‌های خود را از شبکه خارج کنند. این دوره معمولا ۷ روز طول می‌کشد.
مزیت رقابتی Optimistic rollup
مزایای optimistic rollup این است که باعث افزایش کارایی شبکه شده و سازگاری خوبی با ماشین‌های مجازی دارد و در نتیجه با بلاکچین اصلی خود به خوبی هماهنگ می‌شود. اما امنیت این شبکه وابسته به امنیت و غیرمتمرکز بودن بلاکچین اصلی است. مشکل اصلی این است که اکثر این شبکه‌ها از یک گرداننده مرکزی استفاده می‌کنند که می‌تواند سانسور کند یا ترتیب تراکنش‌ها را تغییر دهد.
ریسک دیگر این است که اگر در دوره بررسی، کسی اثبات تقلب ارائه نکند، تراکنش‌های نامعتبر ممکن است نهایی شوند. به همین دلیل، در بسیاری از این شبکه‌ها دوره بررسی طولانی است تا اطمینان بیشتری از صحت تراکنش‌ها وجود داشته باشد. حتی در برخی از شبکه‌ها هنوز امکان ارائه اثبات تقلب وجود ندارد و امنیت آن‌ها کاملا به گرداننده وابسته است. از آنجایی که کد اکثر این شبکه‌ها در دسترس عموم قرار دارد، ممکن است افراد سودجو بتوانند از نقاط ضعف قراردادهای هوشمند آن‌ها سو استفاده کنند. با وجود مزایایی که optimistic rollup دارد، این مشکلات باعث می‌شود که برای همه ایده‌آل نباشد.
رول آپ اثبات دانش صفر (Zero-Knowledge)
شبکه‌های ZK Rollup (اثبات دانش صفر) برخلاف optimistic rollup، صحت تراکنش‌ها را پیش‌فرض نمی‌گیرند. در عوض، آن‌ها تراکنش‌ها را بررسی کرده و برای درستی آن‌ها مدرکی رمزنگاری تولید می‌کنند. این مدارک برای بلاکچین اصلی (لایه ۱) فرستاده می‌شوند.
این شبکه‌ها با استفاده از دو قرارداد هوشمند با بلاکچین اصلی ارتباط برقرار می‌کنند. قرارداد هوشمند اصلی مثل optimistic rollup، اطلاعات بلاک‌های rollup را ذخیره کرده و بر به‌روزرسانی وضعیت شبکه نظارت می‌کند. قرارداد هوشمند دوم، صحت مدارک اثبات دانش صفر ارسالی را بررسی می‌کند.
این مدارک برای اطمینان از صحت تراکنش‌ها کافی هستند، بنابراین شاید نیازی نباشد که اطلاعات کامل تراکنش‌ها به لایه ۱ ارسال شود. با این حال، برای اینکه هر کسی بتواند به صورت مستقل وضعیت زنجیره لایه ۲ (L2) را بررسی کند، در نظر گرفتن راهی برای دسترسی به اطلاعات تاریخی تراکنش‌ها الزامی است. برای حل این موضوع، راه‌حل‌هایی در حال توسعه هستند که در آن‌ها از یک بلاکچین دیگر برای ذخیره اطلاعات تراکنش‌های گذشته استفاده می‌شود.
یک مزیت ZK Rollup نسبت به optimistic rollup این است که کاربران برای برداشتن دارایی‌های خود از شبکه نیازی به انتظار کشیدن ندارند. اما از طرف دیگر، چون تولید مدارک اثبات دانش صفر به سخت‌افزارهای خاصی نیاز دارد، این نوع شبکه‌ها ممکن است باعث تمرکز کنترل شوند.
نمونه‌های رول آپ
نمونه‌های Rollup در اینجا چند نمونه از رول آپ‌های بلاکچین محبوب که هم‌اکنون فعال هستند آورده شده است:
- آربیتروم (Arbitrum): آربیتروم با بیش از ۲ میلیارد دلار ارزش قفل‌شده کل (TVL) در نوامبر ۲۰۲۳، پیشروترین optimistic rollup اتریوم به شمار می‌رود. اکوسیستم آربیتروم شامل rollup آربیتروم، راه‌حل امنیتی Arbitrum AnyTrust و راه‌حل زیرساخت بلاکچین Arbitrum Orbit است. این پروژه در سال ۲۰۲۳ توکن اختصاصی خود به نام ARB را عرضه کرد.
- آپتیمیزم (Optimism): آپتیمیزم یک optimistic rollup اتریوم است. این شبکه در نوامبر ۲۰۲۳، ۷۰۰ میلیون دلار TVL داشت. آپتیمیزم به خاطر مجموعه توسعه اوپن‌سورس، استانداردسازی‌شده و اشتراکی خود به نام OP Stack شناخته شده است که توسعه‌دهندگان برای راه‌اندازی بلاکچین‌هایشان از آن استفاده می‌کنند. توکن OP، توکن اختصاصی این rollup است.
- بیس (Base): بیس یک optimistic rollup اتریوم است که توسط یکی از بزرگترین صرافی‌های ارز دیجیتال جهان، کوین‌بیس، با استفاده از OP Stack ساخته شده است. بیس توکن اختصاصی ندارد.
- استارک‌نت (StarkNet): استارک‌نت یک ZK-rollup اتریوم است که از فناوری اثبات دانش صفر به نام STARK برای محاسبه و تایید تراکنش‌ها استفاده می‌کند. توکن اختصاصی استارک‌نت، STRK نام دارد.
- زک‌سینک (zkSync): زک سینک یک پروتکل اتریوم L2 است که از رمزنگاری اثبات دانش صفر استفاده می‌کند. این پروژه توسط شرکتی به نام Matter Labs رهبری می‌شود.
مزایای Rollupها
رول آپ‌ها مزایای بسیاری دارند که در ادامه چندتا از مهم‌ترین آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.
مقیاس‌پذیری بهبود یافته
رول آپ‌ها با پردازش تراکنش‌ها خارج از زنجیره اصلی، باعث افزایش قابل توجه مقیاس‌پذیری بلاکچین می‌شوند. این کار فشار روی بلاکچین اصلی را به میزان زیادی کاهش می‌دهد و به آن این امکان را می‌دهد تا به طور موثر گسترش یابد و تراکنش‌های بیشتری را در ثانیه (TPS) مدیریت کند. بدین ترتیب، رول آپ‌ها می‌توانند مقیاس‌پذیری کلی شبکه‌های بلاکچین را به طور قابل توجهی بهبود بخشند.
تراکنش‌های به صرفه
هزینه تراکنش در Rollupها در مقایسه با زنجیره اصلی بسیار کمتر است. دلیل این امر این است که رول آپ‌ها تراکنش‌ها را به صورت دسته‌ای ارسال می‌کنند و هزینه ثابت بین کل تراکنش‌های دسته تقسیم می‌شود. در شبکه اتریوم، که یکی از پرکاربردترین شبکه‌های بلاکچین است، کارمزد تراکنش‌ها در زمان تراکم شبکه بسیار بالا می‌رود. با استفاده از Rollupها، اتریوم می‌تواند این هزینه‌ها را کاهش دهد و انجام تراکنش و تعامل با قراردادهای هوشمند را برای کاربران مقرون به صرفه‌تر کند.
سرعت بالای تایید تراکنش
یکی دیگر از مزایای Rollupها، زمان تایید تراکنش سریع‌تر است. در بلاکچینهای سنتی لایه ۱ (L1)، نهایی شدن تراکنش‌ها در زمان تراکم شبکه زمان بیشتری میبرد که می‌تواند برای کاربردهای دنیای واقعی یک نقطه ضعف قابل توجه باشد. در Rollupها، تراکنش‌ها خارج از زنجیره پردازش می‌شوند و سپس خلاصه‌ای از آن تراکنش‌ها به بلاکچین اصلی ارائه می‌شود. این روش به تایید سریع‌تر تراکنش‌ها و در نتیجه بهبود تجربه کاربری و امکان‌پذیر ساختن برنامه‌های کاربردی با سرعت بالاتر کمک می‌کند.
سازگاری با ماشین مجازی اتریوم (EVM)
زیرساخت Rollup به گونه‌ای طراحی شده است که با EVM (ماشین مجازی اتریوم) سازگار باشد. این بدان معناست که تمام ابزارهای اتریوم برای Rollupها نیز به طور کامل کار می‌کنند و انتقال dAppهای موجود بدون هیچ تغییری در کد آن‌ها امکان‌پذیر است. این سازگاری، یک انتقال نرم و کم‌دردسر را تضمین می‌کند و اختلالات درون جامعه بلاکچین را به حداقل می‌رساند.
امنیت و تمرکززدایی
Rollupها با تکیه بر مدل امنیتی بلاکچین اصلی، امنیت و تمرکززدایی بالایی را حفظ می‌کنند. از آنجایی که آن‌ها خلاصه‌ای از تراکنش‌ها را به بلاکچین اصلی ارسال می‌کنند، امنیت زنجیره‌های Rollup به طور ذاتی به امنیت زنجیره اصلی وابسته است. این طراحی اطمینان می‌دهد که Rollupها از مکانیزم‌های امنیتی قدرتمند بلاکچینهای تثبیت‌شده بهره‌مند می‌شوند.
انعطاف‌پذیری و قابلیت شخصی‌سازی
Rollupها برای توسعه‌دهندگان بلاکچین، انعطاف‌پذیری و گزینه‌های شخصی‌سازی را ارائه می‌دهند. Rollupها در دو نوع اصلی وجود دارند: zk-Rollup و Optimistic Rollup. توسعه‌دهندگان می‌توانند بر اساس مورد استفاده خود، نوع مناسب را انتخاب کنند، زیرا هر کدام مزایایی دارد. این انعطاف‌پذیری به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد تا سیستم‌های بلاکچینی را طراحی کنند که به طور خاص نیازهای مقیاس‌پذیری و امنیتی را برآورده سازند.
کاهش اثرات زیست‌محیطی
شبکه‌های بلاکچین به دلیل استفاده از الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW)، مورد توجه مصرف انرژی بالای خود قرار گرفته‌اند. استفاده از Rollupها در کنار بلاکچینهای PoW یا اثبات سهام (PoS) می‌تواند به کاهش اثرات زیست‌محیطی کمک کند. با انتقال تراکنش‌ها به یک زنجیره Rollup کارآمدتر، بلاکچین اصلی می‌تواند با مصرف انرژی کمتر به کار خود ادامه دهد و همچنان امنیت را حفظ کند.
چالش‌ها و معایب Rollupها
در حالی که راه‌حل‌های Rollup بلاکچین، راه‌حلی امیدوارکننده برای مشکلات مقیاس‌پذیری ارائه می‌دهند، اما بدون چالش نیستند. این چالش‌ها عبارتند از:
- حفظ امنیت: امنیت انجام تراکنش‌ها خارج از زنجیره اصلی و اثبات‌های رمزنگاری اهمیت زیادی دارد. هر گونه آسیب‌پذیری در پروتکل Rollup می‌تواند کل سیستم را به خطر بیندازد.
- تمرکززدایی: برخی از راه‌حل‌های Rollup به دلیل پردازش تراکنش‌ها خارج از زنجیره اصلی، ممکن است به سمت تمرکززدایی متمایل شوند. برقراری تعادل بین مقیاس‌پذیری و تمرکززدایی همچنان یک چالش است.
- محدودیت‌های قرارداد هوشمند: برخی از راه‌حل‌های Rollup ممکن است از کل مجموعه قراردادهای هوشمند پیچیده‌ای که در زنجیره اصلی وجود دارد پشتیبانی نکنند.
- قابلیت همکاری: ادغام راه‌حل‌های مختلف Rollup با یکدیگر و شبکه‌های بلاکچین موجود می‌تواند پیچیده باشد و ممکن است به پروتکل‌های استاندارد نیاز داشته باشد.
- پیچیدگی: استفاده از Rollupها به پیچیدگی چرخه عمر یک تراکنش و کل فرآیند بلاکچین می‌افزاید. ممکن است در خود Rollup یا در قرارداد هوشمند پایه‌ای که Rollup با آن تعامل دارد، مشکلاتی وجود داشته باشد که هر دو می‌توانند امکان سوءاستفاده را ایجاد کنند.
این موارد چالش‌هایی بودند که مقابل رول آپ‌ها قرار دارند. در ادامه آینده رول آپ‌های بلاکچین را بررسی خواهیم کرد.
آینده‌ی Rollupهای بلاکچین
راه‌حل‌های Rollup بلاکچین، نویدی فوق‌العاده برای آینده‌ی تکنولوژی بلاکچین به شمار می‌روند. با تلاش مداوم توسعه‌دهندگان برای بهبود این راه‌حل‌ها، می‌توانیم انتظار افزایش استفاده و ادغام آن‌ها با شبکه‌های بلاکچین موجود را داشته باشیم.
بسیاری از پروژه‌ها به طور فعال در حال بررسی و اجرای راه‌حل‌های Rollup برای رفع مشکل مقیاس‌پذیری هستند و بدین ترتیب، بلاکچین را برای کاربردهای دنیای واقعی کاربردی‌تر می‌کنند.
به طور کلی، Rollupهای بلاکچین گام مهمی در جهت حل مشکلات مقیاس‌پذیری هستند که مانع رشد شبکه‌های بلاکچین شده‌اند. این راه‌حل‌ها با امکان‌پذیر ساختن تراکنش‌های سریع‌تر و مقرون به صرفه‌تر بدون خدشه‌دار کردن امنیت، مسیر را برای آینده‌ای غیرمتمرکز، با قابلیت دسترسی و مقیاس‌پذیری بیشتر هموار می‌سازند. در نتیجه آینده روشنی را برای پروژه‌های رول آپ پیشبینی می‌کنند.
