基طوين طبقة الثانية شبكة المعرفة الأساسية

أدى ظهور النقوش على البيتكوين إلى إضفاء حياة جديدة على بيئة البيتكوين، مما جعل المزيد من الناس يعيدون الانتباه إلى البيتكوين. هناك وجهات نظر تشير إلى أن هذا فتح صندوق باندورا لبيئة البيتكوين. في التطور التكنولوجي لبيئة البيتكوين، يعتبر البناء على الطبقة الثانية أمرًا بالغ الأهمية. تلخص هذه المقالة المعرفة الأساسية للطبقة الثانية للبيتكوين، وتأمل أن تحفز المزيد من الناس على تحسين الأفكار ذات الصلة، ودفع هذا المجال نحو التطور.

هناك آراء تعتبر أن عالم blockchain يبدأ ببيتكوين وينتهي بنظام بيتكوين البيئي. يمكن اعتبار الإيثريوم أيضًا استكشافًا لتقنية سلاسل الجانبية لبيتكوين.

في هذه المقالة، يُعتبر "البناء من الطبقة الثانية" و "بناء الشبكة من الطبقة الثانية" نفس المفهوم، حيث أن الأخير ذو دلالة أضيق، والأول أوسع. لتناسب التعبيرات الشائعة في الصناعة، سيتم أيضًا استخدام "بناء الشبكة من الطبقة الثانية" في النص.

1. مهمة Layer2

لفهم المشاكل الأساسية التي يجب حلها في بناء الطبقة الثانية لبيتكوين، نبدأ أولاً بخصائص نظام البلوكشين الأساسية.

1.1 الخصائص الأساسية ومتطلبات البلوكتشين

نستخدم مفهوم فيتاليك المقترح: "البلوكشين هو جهاز كمبيوتر عالمي" لفهم الخصائص المتعددة للبلوكشين. سنستخدم أيضًا بنية فون نيومان للكمبيوتر لتحليل إمكانيات تطور هذا "الجهاز الكمبيوتر العالمي".

تشمل الخصائص الأساسية للبلوك تشين:

• الشفافية: خصائص تخزين البيانات وتنفيذ التعليمات في البلوكشين، هي أيضًا متطلبات داخلية لتعاون العقد الموزعة. تلبي حق المستخدمين في معرفة البيانات.

• اللامركزية: الخصائص المعمارية للبلوكشين، ومستوى التحمل، والقدرة على تحمل الأخطاء مدعومة بنظرية جنرالات بيزنطة. إنها مؤشر مهم على الأمان.

• الأمان: يتكون من الاحتياجات الداخلية الناتجة عن خصائص الهيكل والاحتياجات الخارجية للمستخدمين. على المستوى الدقيق، يضمن التشفير، وعلى المستوى الكلي، تضمن اللامركزية.

• القدرة الحسابية: واحدة من الوظائف الرئيسية، وغالبًا ما تُقاس بقدرتها على التورينغ. تم تصميم بعض السلاسل عمدًا لتكون غير كاملة التورينغ للحفاظ على ميزاتها.

• الأداء: المؤشر الرئيسي للقدرة في ظل قدرة حسابية متساوية، وعادة ما يتم قياسه بواسطة TPS.

• التخزين: القدرة على تسجيل البيانات، والتي تُخزن حاليًا بشكل رئيسي في كتل.

• الخصوصية: الحاجة للحفاظ على نطاق صلاحيات البيانات أثناء عمليات الحساب والتخزين، بما في ذلك مقاومة الرقابة.

تتأثر هذه الميزات بشكل كبير بـ"مثلث الاستحالة"، مثل فرضية DSS ( اللامركزية، والأمان، وقابلية التوسع ) ومبدأ CAP ( التناسق، والتوافر، وتحمل الأخطاء في التقسيم ).

1.2 دور بناء الطبقة الثانية

يتم استخدام بناء الطبقة الثانية بشكل أساسي لتوسيع نقص نظام الطبقة الأولى، وإكمال الأشياء التي لا يمكن لنظام الطبقة الأولى إنجازها. تشمل الوظائف الرئيسية ما يلي:

• توسيع القدرات الأساسية: الشفافية العامة، اللامركزية، الأمان، القدرة الحاسوبية، الأداء، التخزين، الخصوصية وغيرها
• تقليل التكاليف: التكلفة الإجمالية لتنفيذ المعاملات في شبكة واحدة مرتفعة نسبياً
• الميزات المخصصة: ضبط درجة تنفيذ الميزات المختلفة لبعض التطبيقات

تلخيصها في زيادة السعة، خفض التكاليف، خصائص مخصصة ثلاثة أبعاد. ستوازن البنية التحتية من الطبقة الثانية بين القدرات الأساسية المختلفة، وقد تقلل أو تتخلى عن بعض الخصائص مقابل تحسين كبير في خصائص أخرى.

1.3 لماذا يجب القيام بتصميم هرمي؟

تُعد التصميم الطبقي منهجية لمعالجة الأنظمة المعقدة، من خلال تقسيم الهيكل الطبقي لتحقيق التعديل، وسهولة الصيانة، وقابلية التوسع. بالنسبة لنظام البروتوكولات الضخم، فإن التصميم الطبقي له المزايا التالية:

1. كل طبقة مستقلة، تحتاج فقط إلى التركيز على واجهات الطبقات.
2. مرونة جيدة، التغيير في طبقة واحدة لا يؤثر على الطبقات الأخرى
3. الهيكل قابل للتجزئة، يمكن استخدام التقنية الأكثر ملاءمة لكل طبقة
4. سهل التنفيذ والصيانة
5. تعزيز المعايير

يعد التصميم المعياري المتدرج وسيلة فعالة في مجال التكنولوجيا للتعامل مع المشاريع المعقدة والمتعددة الأفراد والتطوير المستمر.

2. أفكار بناء مختلفة لـ بيتكوين Layer2

بيتكوين的二层建设主要有三种路线:

1. مسار التوسع القائم على السلسلة: طبقة ثانوية تشبه EVM، هي بنية البلوكشين
2. المسار القائم على التوزيع: ممثل بشبكة البرق، هو هيكل موزع
3. المسار القائم على النظام المركزي: ممثلاً بفهرس مركزي، هو الهيكل المركزي

الطريقتان الأوليان لهما ميزات خاصة، وهناك منتجات مستخدمة ومستكشفة. الأولى، بسبب تطوير الإيثيريوم، لديها العديد من حالات الاستخدام المرجعية. الثانية، صعبة نسبياً، وتطورها بطيء. الثالثة مثيرة للجدل، ولكن يمكن اعتبارها أيضاً توسيعاً من الطبقة الثانية.

لا يوجد حاليا حل مثالي، يجب اختباره من خلال السوق لمعرفة أي الحلول لديها أعلى قيمة إجمالية مقفلة (TVL). مع مرور الوقت وتطور التكنولوجيا، سيتغير الحل المثالي.

طالما أنها تعتمد على شبكة بيتكوين، وت建立 ارتباطات تقنية، فإن بعض الميزات التي تفوق الشبكة من الطبقة الأولى يمكن اعتبارها بناءً لشبكة بيتكوين من الطبقة الثانية. أي استهلاك لـ BTC كغاز، واستخدام BTC كأصل أساسي، فإن الأنظمة التي توسع أداء بيتكوين تُعتبر جميعها من البناءات من الطبقة الثانية.

2.1 بناء الطبقة الثانية المعتمد على السلسلة

أجرت بيتكوين في مراحلها المبكرة العديد من الاستكشافات لمحاكاة سلسلة الكتل، مثل "العملات الملونة"، والعديد من سلاسل الانقسام لتوسيع القدرة، وسلاسل الجانبية. يمكن اعتبار الإيثريوم أيضًا كتحسين لاستكشاف بيتكوين.

تطور الإيثيريوم قدم مرجعًا للبيتكوين المبني على السلسلة من الطبقة الثانية. جعلت مجموعة متنوعة من حلول Rollup، وحلول سلسلة نقل، وتقنيات قنوات الرسائل، نظام الإيثيريوم البيئي مزدهرًا. لكن هذه مجرد طريقة واحدة لبناء الطبقة الثانية، وهناك حاجة إلى تقنيات أخرى لتحسين النظام البيئي بأكمله.

تتكون الطبقة 2 القائمة على سلسلة Bitcoin بشكل أساسي من نوعين من السلاسل:

1. نموذج الحساب المتوافق مع EVM: مثل إيثيريوم، بوليغون، BSC، أربيتروم وغيرها
2. نموذج UTXO المشابه لبيتكوين: مثل Nervos CKB و Chia وغيرها

مزايا بناء الطبقة الثانية المستندة إلى السلسلة:

• الحفاظ على معظم الخصائص الأساسية للبلوكشين
• حل مشكلة التوافق مع تورينغ
• خفض تكاليف المعاملات بشكل ملحوظ
• توسيع قدرة الشبكة على نحو ما
• التنفيذ الفني نسبيًا سهل، وهناك العديد من حالات الاستكشاف الموجودة بالفعل
• انتقال التطبيقات العليا سهل

العيوب:

• لا تزال مقيدة بتكنولوجيا البلوكشين، وتحسين الأداء محدود
• قد يقلل من الأمان
• يحتاج الطبقة الثانية على الطبقة الثانية (Layer3/4) إلى مزيد من التوسع

من المتوقع أن تظهر العديد من المشاريع من الطبقة الثانية المعتمدة على البلوكشين، حيث توجد عدة طبقات ثانية في مجالات أفقية مختلفة لتلبية احتياجات التطبيقات المختلفة. ستحدد قيمتها من خلال عدد التطبيقات العليا وإجمالي القيمة.

2.2 بناء الطبقة الثانية على أنظمة موزعة

هذه الطبقة الثانية ليست هيكلية سلسلة الكتل، بل هي نظام موزع يعتمد على القنوات. شبكة البرق هي مثال نموذجي.

تنقسم أنظمة التوزيع من الطبقة الثانية إلى فئتين:

1. إكمال نقل القيمة فقط: مثل شبكة البرق
2. إكمال نقل القيمة وحساب تورينغ الكامل: مثل RGB

هذه الطبقة الثانية صعبة نسبيًا، حيث تتعلق بقيمة السعة الإجمالية في القنوات، وصرامة المعاملات، ومنع الاستهلاك الثاني، وما إلى ذلك. تطورها بطيء، ولا توجد حالات ناضجة كثيرة.

إن تحقيق حسابات تورينغ كاملة على القناة هو أكثر تحدياً. كما أن بروتوكول RGB يحقق حسابات تورينغ كاملة على الأنظمة الموزعة من خلال التحقق من العميل، والتغليف لمرة واحدة.

تشمل الحالات الحالية: شبكة البرق، RGB، إلخ. كما أن شبكة Raiden لشبكة الإيثريوم و Plasma تندرج ضمن هذا النوع.

المزايا من الطبقة الثانية المستندة إلى نظام موزع:

• النظام أصبح أكثر لامركزية
• يمكنه استيعاب عدد لا حصر له من العقد
• خصوصية وقدرة أفضل على مقاومة الرقابة
• نظرًا لأنه يتمتع بتوسيع غير محدود وأداء عالٍ جدًا

عيوب:

• تنفيذ التقنية معقد
• خوارزمية التوجيه، تقسيم القيمة وخوارزمية التغليف معقدة
• نقص الخبرة في تنفيذ المشاريع والبنية التحتية
• تحقيق نظام مكتمل تيرلنغ هو تحدٍ كبير

من المتوقع أن توجد فقط عدد قليل من المشاريع المتوازية، بسبب قدرتها على التوسع غير المحدود وصعوبة التكنولوجيا. تتطلب هذه الأنظمة تصميمًا ومفاهيم أكثر انفتاحًا، مما يسمح بمشاركة المزيد من الأشخاص. بناءً على ذلك، ستدفع فرق تطوير التطبيقات من الطبقة الثانية أيضًا تطور الطبقة الثانية.

2.3 بناء الطبقة الثانية على نظام مركزي

مثل هيكل الفهرسة المركزي لـ Ordinals، أو الفهرس لبعض العقد الوظيفية. هذه الفكرة أقل قبولاً، لأنها مركزية للغاية ولها حد محدود في توسيع الشبكة من الطبقة الأولى.

مزايا الطبقة الثانية القائمة على النظام المركزي:

• النظام ناضج للغاية، وله العديد من حالات الاستخدام وخطط التحسين المتاحة
• تام توريين كامل
• أداء ممتاز

عيوب:

• المركزية المفرطة من الطبقة الثانية
• جميع الخصائص الأساسية ل Blockchain تعتمد على طبقة الشبكة

من المتوقع أن توجد فقط عدد قليل من المشاريع، وقد تكون موجودة بشكل مرحلي. مع نضوج الطبقة الثانية المعتمدة على السلسلة والهياكل الموزعة، قد تختفي معظم الطبقات المركزية الثانية، مع بقاء عدد قليل من السيناريوهات المحددة للاستخدام.

3. الأمور المتعلقة بالبناء على الطبقة الثانية

3.1 تقنية الربط بين الطبقة الأولى والطبقة الثانية

تطور تقنية البيتكوين نفسه ( مثل تعديل OP_RETURN، Taproot، توقيعات Schnorr، MAST، Tapscript ) يجب أن تستخدم بشكل رئيسي لربط الطبقة الأولى والثانية، وليس لتطوير الوظائف بشكل مفرط.

تتضمن تقنيات الاتصال الشائعة:

• تقنية跨链
• تقنية التحقق المعزول
• تقنية السلاسل الجانبية
• تقنية قناة الدولة
• تقنية بلازما

يمكن الرجوع إلى المؤشرات التالية لتقييم جودة تقنية الاتصال:

• هل يمكن للطابق الأول التحقق من معاملات الطابق الثاني
• هل يمكن للأصول من الطبقة الأولى الهروب بنجاح أثناء انهيار الطبقة الثانية
• هل تقلل تقنية الاتصال من بعض خصائص النظام

3.2 تطوير Blockchain بالإشارة إلى هيكل فون نيومان

نظرًا لأن blockchain هو "حاسوب العالم"، يمكن مقارنته وتحليله مع البنية التقليدية للحواسيب من نوع فون نيومان.

تطور نظام blockchain مشابه لتطور الحواسيب التقليدية، وهو حالياً في مرحلة مشابهة لما كان عليه قبل 286، لا يزال في مرحلة توسيع القدرة على المعالجة والتخزين، والأشياء التي يمكن القيام بها محدودة.

مقارنة تطور الحواسيب التقليدية مع "الحاسوب العالمي":

1. توسيع وحدة المعالجة المركزية مقارنةً بقدرة الحوسبة الحالية من الطبقة الأولى والثانية وزيادة الإنتاجية.
2. توسيع الذاكرة من مساحة السلسلة التنافسية إلى استخدام تخزين بلوكتشين متخصص
3. أجهزة الإدخال والإخراج تشبه التنبؤات، وهناك المزيد من الطلبات في التطبيقات العليا.
4. سلاسل خاصة وفئات وظائف مثل GPU وبطاقات الأجهزة المخصصة وما إلى ذلك
5. التطبيقات على السلسلة والتطبيقات العليا تشبه تطور أنظمة التشغيل والبرمجيات التطبيقية
6. التطبيقات تتوسع من المالية إلى مجالات أوسع، مشابهة للكمبيوتر التقليدي من البحث العلمي والعسكرية إلى الشركات والأسر والأفراد

4. حالة بناء Layer2 لبيتكوين الحالية

4.1 المشاريع من الطبقة الثانية لبيتكوين التي تم تشغيلها

1. شبكة البرق ( Lightning Network ): بناء من الطبقة الثانية المعتمدة على التوزيع

   • تم تقديمه في عام 2015 ، وتم تطبيقه بالكامل في عام 2018
   • المميزات: سريعة، منخفضة التكلفة، قابلة للتوسع
   • تحقيق المعاملات خارج السلسلة من خلال قناة الدفع
   • تواجه تحديات مثل الاستقرار وخوارزميات التوجيه وواجهة المستخدم

2. السيولة: بناء الطبقة الثانية المعتمدة على السلسلة

   • الحل الجانبي الذي أطلقته Blockstream في عام 2015
   • الميزات: تأكيد معاملات سريع، خصوصية المعاملات، قدرة عالية على المعالجة
   • استخدام تقنية المعاملات السرية وتقنية Peg الفيدرالية

3. Rootstock(RSK): بناء الطبقة الثانية على السلسلة

   • تم طرحه في عام 2015 ، وتم إطلاقه رسميًا في عام 2018
   • الميزات: ربط ثنائي الاتجاه مع بيتكوين، يدعم العقود الذكية
   • توفير وظائف مشابهة للإيثيريوم لبيئة البيتكوين

4. RGB: بناءً على التوزيع + الطبقة الثانية المكتملة تيرينغ

   • نشأت في عام 2016، طورتها جمعية معايير LNP/BP
   • المميزات: نظام العقود الذكية القابل للتوسع والسرية
   • مبني على مفهوم التحقق من العميل والختم لمرة واحدة

5. Stacks: بناء الطبقة الثانية المستندة إلى السلسلة

   • تم طرحها في عام 2013 ، وتم إجراء ICO في عام 2017
   • المميزات: التحقق من الهوية اللامركزية، التخزين، وميزات العقود الذكية
   • اعتماد آلية توافق "Stacking"

6. مشاريع جديدة أخرى:

   • B² Network:شبكة بيتكوين من الطبقة الثانية المستندة إلى ZK-Rollup