لماذا تحتاج blockchain إلى حلول ذات طبقات: مقارنة عميقة بين الطبقة 1 والطبقة 2

الأزمات الأساسية التي تواجه تقنية البلوكشين

عندما تتجه تقنية البلوكشين تدريجيًا نحو التطبيق، تظهر مشكلة لا مفر منها أمام الأنظار: كيف يمكن ضمان الأمان واللامركزية في الوقت ذاته، ومعالجة حجم هائل من المعاملات؟ هذه هي “مأزق ثلاثية البلوكشين” الشهيرة — حيث يحتاج المطورون إلى الموازنة بين اللامركزية والأمان وقابلية التوسع، وهو أمر يصعب تحقيقه بشكل مثالي في آن واحد.

ما هو الفرق بين Layer 1 و Layer 2

قبل مناقشة حلول التوسع، يجب فهم الاختلاف الجوهري بين المفهومين.

Layer 1 (الطبقة الأولى) هي البنية التحتية الأساسية للبلوكشين، مثل بيتكوين وإيثريوم، التي تتولى التسوية النهائية لجميع المعاملات. تمتلك هذه السلاسل آلية إجماع كاملة، وتوفر توافر البيانات وبيئة تنفيذ، وهي “السلسلة الرئيسية” للنظام البيئي بأكمله.

Layer 2 (الطبقة الثانية) هو حل توسعة مبني فوق السلسلة الرئيسية، ينقل جزءًا من معالجة المعاملات خارج السلسلة أو على سلاسل جانبية، ثم يعيد تقديم النتائج إلى السلسلة الرئيسية. الفرق الرئيسي هو أن Layer 1 يركز على تعديل البروتوكول الأساسي، بينما Layer 2 يسرع المعاملات عبر إنشاء قنوات أو مسارات إضافية.

كيف تعمل حلول التوسع Layer 1

تقنية التجزئة (Sharding)

التجزئة تقسم حالة البلوكشين الكاملة إلى عدة أجزاء صغيرة، يُطلق على كل منها “شريحة”. على عكس المعالجة التسلسلية للمعاملات، يمكن لكل شريحة معالجة المعاملات بشكل متزامن، مما يرفع بشكل كبير من قدرة الشبكة على المعالجة.

على سبيل المثال، تعتمد Zilliqa على “تجزئة المعاملات”، حيث يتم تجميع المعاملات ثم التحقق منها بشكل متوازي بواسطة شرائح مختلفة. تظل كل شريحة قادرة على التواصل مع الأخرى، من خلال بروتوكولات عبور الشريحة التي تتبادل العناوين، والأرصدة، والمعلومات الحالة.

تحسين آلية الإجماع

الانتقال من إثبات العمل (PoW) إلى إثبات الحصة (PoS) هو مسار رئيسي آخر. لا يحتاج PoS إلى المعدنين للقيام بحسابات مكثفة، بل يثبت حاملو الرموز من خلال قفل رموزهم كمحققين للتحقق من الكتل. هذا يقلل من استهلاك الطاقة بشكل كبير، ويزيد من قدرة المعالجة في الثانية (TPS).

مثال على ذلك هو ترقية إيثريوم — بعد الانتقال من PoW إلى PoS، الهدف هو الوصول إلى 100,000 TPS، بينما الشبكة الرئيسية الحالية تتعامل فقط مع حوالي 30 TPS.

التفرقة بين الشاهد (SegWit)

اعتمدت بيتكوين حل SegWit بطريقة مختلفة: فصل بيانات التوقيع عن البيانات الأساسية للمعاملة. نظرًا لأن التوقيعات الرقمية تشغل حوالي 65% من حجم المعاملة، فإن الفصل يقلل حجم المعاملة إلى ربعها، مما يسمح بدمج المزيد من المعاملات في نفس حجم الكتلة.

ميزة SegWit هي التوافق العكسي — يمكن للعُقد المحدثة والغير محدثة التواصل بشكل طبيعي، مما يضمن انتقالًا سلسًا.

مزايا حلول Layer 1

• لا حاجة لسلاسل إضافية: لا تعتمد على سلاسل جانبية أو هياكل أخرى، بل تعدل البروتوكول الأساسي مباشرة لزيادة السعة
• حل جذري: من خلال تحسين خوارزميات الإجماع، وزيادة حجم الكتلة، أو تسريع إنتاج الكتل، يتم تحسين التوسع من المصدر
• فعالية طويلة الأمد: بالمقارنة مع الحلول المؤقتة، فإن تحسينات Layer 1 تدوم
• الاحتفاظ باللامركزية: عبر عمليات ترقية مفتوحة، تضمن أن يتحكم في الشبكة مجموعة المستخدمين وليس أقلية من الكيانات
• خفض الرسوم: بعد تقليل الازدحام، لا يحتاج المستخدمون للمزايدة على مساحة الكتلة

قيود حلول Layer 1

• انخفاض أرباح المعدنين/المدققين: قد يؤدي التحول من PoW إلى PoS إلى تقليل دخل بعض المشاركين، مما يؤثر على المشاركة
• قيود التخزين والنطاق الترددي للعقد: محدودية الأجهزة التي تشغل العقد تؤثر على الأداء الكلي
• مشاكل الازدحام: مع زيادة TPS، يزداد حجم البيانات المنقولة، مما قد يخلق عنق زجاجة جديد
• تعقيد المعاملات عبر الشرائح: التنسيق بين الشرائح لا يزال في مرحلة التطوير، وتأخير التواصل بين الشرائح يزيد

كيف تعمل حلول التوسع Layer 2

التجميع المتفائل (Optimistic Rollups)

التجميع المتفائل ينفذ المعاملات والعقود الذكية خارج السلسلة، ثم يعيد كتابة بيانات المعاملات إلى السلسلة الرئيسية. يعتمد هذا الحل على فرضية “توقع حسن” — أي أن جميع المعاملات صحيحة بشكل افتراضي، إلا إذا اعترض أحدهم.

Arbitrum هو أحد الأمثلة الرائدة في هذا المجال. ينفذ معدلات أعلى من المعاملات وأقل تكاليف على شبكة إيثريوم، مع الحفاظ على أمان الشبكة. أطلق Arbitrum رمزه الحكومي الخاص ARB، وتحول إلى منظمة ذاتية حاكمة (DAO).

Optimism يستخدم أيضًا تقنية التجميع المتفائل، ويوسع نظام إيثريوم البيئي. حتى الآن، يضم أكثر من 97 بروتوكولًا، منها Synthetix وUniswap وVelodrome، ويبلغ إجمالي القيمة المقفلة في النظام أكثر من 5 مليارات دولار. يمكن للمستخدمين ببساطة إضافة شبكة Optimism إلى MetaMask، ونقل ETH والأصول الأخرى إليها لاستخدامها.

قنوات الحالة (State Channels)

تسمح قنوات الحالة للأطراف المعنية بإجراء العديد من المعاملات خارج السلسلة، دون الحاجة إلى بث كل معاملة على الشبكة. يقلل ذلك من عدد المعاملات على السلسلة، ويزيد من الأداء والكفاءة.

شبكة Lightning هي أنجح تطبيق لقنوات الحالة على بيتكوين. تتيح للمستخدمين إجراء مدفوعات صغيرة وتحويلات بسرعة خارج السلسلة، مع تكاليف منخفضة وتأكيدات فورية. استهلاك الطاقة في Lightning أقل بكثير من شبكة بيتكوين الرئيسية، وهو أكثر توافقًا مع معايير الطاقة الخضراء الحديثة.

في التطبيقات العملية، يستخدم Nostr (شبكة اجتماعية لامركزية) Lightning لإرسال واستقبال التبرعات الصغيرة؛ ويدعم تطبيق Strike التحويلات العابرة للحدود بسرعة وبتكلفة منخفضة عبر Lightning؛ وتتيح خدمات الدفع مثل OpenNode للتجار قبول مدفوعات بيتكوين وتسويتها على الفور.

السلاسل الجانبية (Sidechains)

السلاسل الجانبية هي سلاسل بلوكشين مستقلة، تتصل بالسلسلة الرئيسية عبر روابط ثنائية الاتجاه. تمتلك آليات إجماع مستقلة، ويمكن تحسينها لنوع معين من المعاملات، مما يزيد من الكفاءة ويخفض التكاليف.

لا ترث السلاسل الجانبية كامل ضمانات أمان السلسلة الرئيسية، ويجب على المستخدمين الثقة في عقدها وآليات إجماعها. لكن هذا التصميم يمنح المطورين حرية أكبر — حيث يمكنهم تجربة ميزات جديدة على السلاسل الجانبية دون التأثير على استقرار السلسلة الرئيسية.

Polygon PoS، Skale، وRSK هي من الحلول المعروفة في هذا المجال. يهدف Polygon إلى بناء “إنترنت سلاسل الكتل”، مما يتيح للمطورين نشر سلاسل مستقلة متوافقة مع إيثريوم بسرعة. تم تغيير اسم Polygon من Matic Network ليعكس دوره كمنصة توسعة متعددة السلاسل. وفقًا للبيانات، يبلغ إجمالي القيمة المقفلة في نظام DeFi الخاص بـ Polygon حوالي 1.3 مليار دولار، ويدعم بروتوكولات رئيسية مثل Compound وAave.

مزايا حلول Layer 2

• سرعة المعاملات عالية: المعالجة خارج السلسلة تقلل بشكل كبير من زمن التأكيد
• تكاليف منخفضة: تقليل العمليات على السلسلة، مما يخفض التكاليف على المستخدمين
• الأمان محفوظ: عبر التسوية المنتظمة مع Layer 1، تضمن نهائية المعاملات
• مرونة التطبيق: يمكن لكل حل من Layer 2 أن يُحسن وفقًا لسيناريوهات مختلفة
• نشر سريع: أسهل من تعديل بروتوكول Layer 1، ويتيح تحديثات أسرع

تحديات حلول Layer 2

• قيود المعاملات: بعض بروتوكولات Layer 2 قد لا تتوافق بسلاسة مع أخرى أو مع Layer 1، مما يسبب تشتت النظام البيئي
• تشتت السيولة: وجود عدة حلول Layer 2 يوزع السيولة المحدودة أصلاً بشكل أكبر
• تعقيد تجربة المستخدم: يتطلب إدارة أصول عبر جسور وحسابات متعددة، مما يزيد العبء على المستخدم
• صعوبة الوصول: الهيكل متعدد الطبقات يتطلب خطوات أكثر من حسابات وجسور

التطبيقات العملية الحالية

في المجال المالي

في نظام إيثريوم البيئي، يستخدم MakerDAO العقود الذكية لتوفير عملة مستقرة DAI، مدعومة برهن Ether، للحفاظ على سعر ثابت عند 1 دولار. كما أن Lightning Network يجعل بيتكوين نقودًا إلكترونية لامركزية حقيقية — يمكن إجراء المدفوعات الصغيرة، والتحويلات السريعة، والمعاملات داخل الألعاب، مع استهلاك طاقة منخفض جدًا مقارنة بالسلسلة الرئيسية.

سوق NFT

إيثريوم هو الساحة الرئيسية لتداول NFT، حيث يمكن للفنون، والموسيقى، والمحتوى الرقمي الآخر أن ينقل القيمة عبر رموز غير قابلة للاستبدال. كما أن Polygon يقلل من عوائق الدخول — مع رسوم معاملات منخفضة جدًا، مما يجعل تداول NFT أكثر ودية للمستخدمين العاديين.

منظومة الألعاب

أنشأت Polygon في يوليو 2021 استوديو Polygon Studios، بهدف نقل الألعاب من Web 2.0 إلى Web 3.0. يوفر هذا الاستوديو دعمًا تسويقيًا، وبناء المجتمع، وموارد استثمارية للمطورين. من خلال قدرات التوسع في Polygon، تم تحسين سرعة المعاملات، وتقليل زمن الانتظار، وزيادة قدرة الشبكة، مما أدى إلى تحسين كفاءة تداول NFT.

كيف ستغير إيثريوم 2.0 الأمور

تمثل ترقية إيثريوم (بما في ذلك الدمج الذي اكتمل وخطط التجزئة) أحدث تقدم في تحسين Layer 1. بعد الترقية، تسعى إيثريوم إلى معالجة حوالي 100,000 TPS، وهو رقم يتجاوز بكثير الـ30 TPS الحالية.

لكن هذا لا يعني أن Layer 2 ستختفي. على العكس، قد يصبح دور Layer 2 أكثر أهمية في النظام البيئي لإيثريوم:

• ترقية Layer 1 تعالج جزءًا من مشكلة التوسع
• Layer 2 يوفر حلولًا أفضل للعمليات المعقدة في DeFi والتواصل بين البروتوكولات
• الجمع بين الطبقتين يعظم كفاءة النظام البيئي بأكمله

على سبيل المثال، تعمل مشاريع مثل Polygon على بناء أطر توافقية عبر السلاسل، وتقليل الحواجز بين Layer 2 المختلفة تدريجيًا.

مقارنة مباشرة بين Layer 1 و Layer 2

المسار المستقبلي المختلط

لقد أدركت المشاريع الرائدة أن الحل الواحد لا يمكن أن يلبي جميع السيناريوهات بشكل مثالي. الاتجاه المستقبلي هو:

• الجمع بين تحسينات Layer 1 الأساسية والتوسعات المرنة لـ Layer 2
• استخدام تقنيات التوافق بين السلاسل لتقليل الاحتكاك بين الحلول المختلفة
• تمكين المستخدمين من التنقل بحرية بين المستويات المختلفة حسب الحاجة

هذه الاستراتيجية المختلطة تضمن أمان النظام ولامركزية عالية، مع زيادة كبيرة في قدرة المعالجة وتجربة المستخدم.

نظرة مستقبلية

تطوير تقنيات توسعة البلوكشين يؤثر مباشرة على اعتماد العملات المشفرة على نطاق واسع. مع نضوج حلول Layer 1 و Layer 2، تتشكل بيئة أكثر سرعة وأقل تكلفة. ستزدهر تطبيقات DeFi، والألعاب، والمدفوعات، وغيرها.

هذا ليس مجرد تقدم تقني، بل هو الطريق الضروري لإدخال الأصول الرقمية والعقود الذكية إلى الحياة اليومية. وللمهتمين بالمشاركة في هذا التحول، فإن الوقت الآن هو الأنسب.