أساسيات شبكة الطبقة الثانية لبيتكوين

أدى ظهور النقوش على بيتكوين إلى إضفاء حياة جديدة على نظام بيتكوين البيئي، مما جعل المزيد من الأشخاص يعيدون الانتباه إلى بيتكوين. يرى البعض أن هذا فتح علبة باندورا لنظام بيتكوين البيئي. من بين العديد من التطورات التكنولوجية في نظام بيتكوين البيئي، تعتبر البنية التحتية من الطبقة الثانية هي الأهم. تستند هذه المقالة إلى بعض المقالات المعروفة وتبادل الآراء مع العديد من الأصدقاء، بالإضافة إلى تجارب الفريق في تصميم وتطوير منتجات Web3، وتلخص المعرفة الأساسية حول الطبقة الثانية من بيتكوين. نأمل أن تكون بمثابة حافز لجذب المزيد من الأشخاص لتحسين الأفكار ذات الصلة، ودفع هذا المجال نحو التطور.

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

تستخدم مفاهيم "البناء من الطبقة الثانية" و "بناء الشبكة من الطبقة الثانية" في هذه المقالة بشكل عام. البناء من الطبقة الثانية هو مفهوم أوسع، ولكن من أجل التكيف مع العبارات الشائعة في الصناعة، سيتم استخدام "بناء الشبكة من الطبقة الثانية".

1. مهمة Layer2

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

1.1 الخصائص الأساسية والمتطلبات للبلوكشين

نحن نستخدم المفهوم الذي طرحه فيتاليك: blockchain هو "حاسوب عالمي". من هذا المنظور، سيكون من الواضح فهم الخصائص المتعددة للـ blockchain. سنقوم أيضًا بتحليل إمكانية تطوير هذا "الحاسوب العالمي" بناءً على بنية فون نيومان في الحاسوب.

تلخيص بعض الخصائص الأساسية:

الشفافية العامة: هذه هي خاصية تخزين البيانات وتنفيذ الأوامر في "الحاسوب العالمي" القائم على blockchain، وهي أيضًا خاصية داخلية تتطلب مشاركة العديد من العقد الموزعة على مستوى العالم في الحسابات. تلبي هذه الخاصية حق المستخدمين في معرفة البيانات، وهي نتيجة مشتركة لمتطلبات التعاون الداخلي لهذا "الحاسوب العالمي" واحتياجات المستخدمين الخارجية.

اللامركزية: هذه السمة هي سمة هيكل هذه "الكمبيوتر العالمي"، حيث يتم دعم درجة اللامركزية والقدرة على تحمل الأخطاء نظريًا من خلال نظرية الجنرالات البيزنطيين. النظام غير البيزنطي للجنرالات ليس نظامًا بلوكشين من الناحية النظرية، وسنرى لاحقًا حالتين لنظام غير بلوكشين في بناء الطبقة الثانية. درجة اللامركزية هي مؤشر مهم على أمان البلوكشين، وهي أيضًا أساس لبعض الخصائص.

الأمان: الأمان هو نتيجة لمتطلبات داخلية ناتجة عن خصائص بنية "الكمبيوتر العالمي" ومتطلبات خارجية يحتاجها المستخدمون. على المستوى الجزئي، يتم ضمان الأمان من خلال تقنيات مرتبطة بالتشفير، وعلى المستوى الكلي، يتم ضمانه من خلال اللامركزية في البنية، مما يجعل "الكمبيوتر العالمي" محصناً ضد التزوير في البيانات الجزئية أو التدمير في البنية الكلية.

قدرة الحوسبة: واحدة من الوظائف الرئيسية لهذه الحاسبة العالمية في البلوكشين هي قدرة الحوسبة. لقياس هذه المعلمة، عادةً ما نستخدم ما إذا كانت كاملة من حيث تورين. بعض الشبكات تم تصميمها عمدًا لتكون غير كاملة من حيث تورين للحفاظ على خصائصها الرئيسية. على سبيل المثال، في شبكة بيتكوين، لم يجعل ساتوشي ناكاموتو تعليماته البرمجية كاملة من حيث تورين فحسب، بل عمد أيضًا إلى حذف بعض مجموعات التعليمات أثناء التطور، مما ساعد في الحفاظ على استقرارها وأمانها. جميع التقنيات الكاملة من حيث تورين تهدف إلى توسيع قدرة حوسبة البلوكشين. من منظور تصميم الطبقات، فإن الأنظمة البسيطة هي الأكثر ملاءمة لتكون القاعدة الأساسية.

الأداء: في حالة قدرة حسابية متساوية، فإن الأداء هو القدرة الرئيسية الأخرى التي يتم من خلالها فحص الكمبيوتر في عالم blockchain. وعادة ما يتم قياسه باستخدام TPS، أي عدد المعاملات المعالجة في الثانية.

التخزين: يتم وصف blockchain بأنه "كمبيوتر عالمي"، لذا يجب أن يكون لديه وظيفة تخزين، وهي القدرة على تسجيل البيانات. في الوقت الحالي، يتم تخزين البيانات بشكل أساسي داخل الكتل، بينما لا يزال التخزين على السلسلة خارج الكتل في طور التطوير.

الخصوصية: الخصوصية هي "احتياجات فرعية" في "الحاسوب العالمي"، والتي تتطلب الحفاظ على نطاق صلاحيات منتجي البيانات ومستخدميها خلال عملية الحساب والتخزين ( نحن نضع أيضًا مقاومة الرقابة في جزء الخصوصية ). وهذا أساسًا مدفوع بالاحتياجات الخارجية للمستخدمين.

هناك مؤشر شامل آخر وهو القابلية للتوسع، وعادة ما يشير إلى قابلية التوسع في الهيكل بأكمله، وهذه الميزة تؤثر على معظم الخصائص الأساسية، على مستوى الهيكل، تعتبر قابلية التوسع في النظام مؤشرًا مهمًا جدًا. هناك أيضًا بعض القدرات المتعلقة بالاتصال، أو بعض القدرات الخاصة بمواقف معينة، ولن نناقش ذلك هنا بشكل مفرط، وعند مواجهة هذه السيناريوهات الخاصة، سنقوم بتحليلها بالتفصيل.

في هذه الخصائص الأساسية للبلوكتشين، غالبًا ما يتم تقييد العلاقات المتبادلة بين التطورات بواسطة مثلث المستحيل. على سبيل المثال، فإن تخمين DSS يعني اللامركزية (Decentralization، والأمان )Security، وقابلية التوسع (Scalability.

في الأنظمة الموزعة، مثل مثلث الاستحالة، مبدأ CAP، حيث يشير CAP إلى أن في نظام موزع، التناسق )، التوفر (، والتحمل للتقسيم )، لا يمكن تحقيق الثلاثة معًا. نظام blockchain هو نظام موزع به مشكلة جنرال البيزنطة، لذا ينطبق عليه أيضًا مبدأ CAP.

( 1.2 دور البناء من الطبقة الثانية

ما هي الأدوار التي يجب إكمالها في بناء الطبقة الثانية؟ ما الوظائف التي توفرها؟ يجب أن يكون بناء الطبقة الثانية عبارة عن توسعة لنقص نظام الطبقة الأولى، مما يعني أن الأمور التي لا تناسب إكمالها في نظام الطبقة الأولى يجب أن تكتمل في بناء الطبقة الثانية.

يمكننا أن نستنتج من خصائص blockchain التي ملخصناها أعلاه استنتاجًا أوليًا، وهو ضرورة توسيع هذه القدرات الأساسية: الشفافية العامة، اللامركزية، الأمان، القدرة الحسابية، الأداء )، السعة (، التخزين، الخصوصية، وغيرها. بجانب هذه القدرات الأساسية من الناحية التقنية، هناك أيضًا مسألة اقتصادية مهمة تحتاج إلى حل، وهي خفض التكاليف، حيث أن التكاليف الإجمالية لتنفيذ المعاملات في الشبكة من الطبقة الأولى عادة ما تكون مرتفعة، مما يتطلب استخدام الشبكة من الطبقة الثانية لتقليل هذه التكاليف.

ملخص في جملة واحدة هو أن الحلول لزيادة السعة، وتقليل التكاليف، وتخصيص الخصائص هي جميعها بناءات من الطبقة الثانية. بالنسبة للخصائص المخصصة، فهي حتى الآن ليست واضحة بما فيه الكفاية، أو غالباً ما تكون مخفية في الخصائص الأولتين، مما يجعلها محيرة بعض الشيء. يمكننا فهم ذلك بهذه الطريقة، أن خصائص الشبكة من الطبقة الأولى تحتاج إلى درجات متفاوتة من التطبيق للعديد من الاستخدامات، 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، وحتى التخلي عن بعض الخصائص، في مقابل تحسين بعض الخصائص بشكل ملحوظ. على سبيل المثال: بعض الطبقات الثانية، من أجل تحسين الأداء، ستقلل من درجة اللامركزية وستقلل من الأمان؛ وبعض الطبقات الثانية، لزيادة القدرة على المعالجة، مثل شبكة البرق، ستغير هيكل النظام وطريقة التسوية. وهناك بعض الطبقات التي تعزز خاصية معينة دون تقليل الخصائص الأساسية، مثل طريقة معالجة RGB، والتي تزيد بشكل واضح من الخصوصية ومقاومة الرقابة، ولكنها تزيد من صعوبة التنفيذ التقني. في الأمثلة القادمة، سنرى بناء الطبقات الثانية التي تقلل أو تغير عدة خصائص في نفس الوقت.

يجب أن يكون تقليل التكاليف حاجة أساسية لجميع مشاريع الطبقة الثانية.

![ملخص بسيط حول نظام المعرفة الأساسي لشبكة بيتكوين الطبقة الثانية])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-086a074fde8e4b3baab62f0dd9a0726c.webp(

) 1.3 لماذا يجب عمل تصميم طبقي؟

التصميم الطبقي هو وسيلة ومنهجية يستخدمها البشر للتعامل مع الأنظمة المعقدة، من خلال تقسيم النظام إلى هياكل متعددة المستويات وتعريف العلاقات والوظائف بين كل مستوى، لتحقيق نمذجة النظام، وقابلية الصيانة، وقابلية التوسع، مما يعزز كفاءة التصميم وموثوقية النظام.

بالنسبة لنظام بروتوكولات واسع وكبير، فإن استخدام الطبقات سيكون له فوائد واضحة. هذا يجعل من السهل فهمه، ويسهل تقسيم العمل وتنفيذها، بالإضافة إلى تحسين الوحدات. مثل تصميم نموذج الطبقات السبع في شبكة الكمبيوتر ISO/OSI، ولكن في التنفيذ الفعلي، يمكن دمج بعض الطبقات، على سبيل المثال، بروتوكول الشبكة المحدد TCP/IP هو بروتوكول من أربع طبقات.

المزايا المحددة لتقسيم البروتوكول إلى طبقات:

1. كل مستوى مستقل عن الآخر. لا يحتاج أحد المستويات إلى معرفة كيفية تنفيذ المستوى التالي، بل يحتاج فقط إلى معرفة الخدمات المقدمة من خلال واجهات المستويات. بهذه الطريقة، تنخفض درجة تعقيد المشكلة ككل. بمعنى آخر، كيفية تنفيذ العمل في المستوى السابق لا تؤثر على عمل المستوى التالي، وبالتالي، عند تصميم العمل في كل مستوى، يكفي ضمان عدم تغيير الواجهة، ويمكن تعديل أساليب العمل داخل المستوى بحرية.

2. مرونة جيدة. عندما يحدث تغيير في أي طبقة، طالما أن علاقة واجهة الطبقات تظل ثابتة، فلن تتأثر الطبقات العليا أو السفلى. عندما تظهر ابتكارات تقنية في إحدى الطبقات أو تحدث مشكلة في العمل في إحدى الطبقات، لن يؤثر ذلك على عمل الطبقات الأخرى، وعند استبعاد المشكلة، يكفي فقط النظر في المشكلة الخاصة بتلك الطبقة.

3. يمكن تقسيم الهيكل. يمكن استخدام التقنية الأكثر ملاءمة لكل طبقة. غالبًا ما يكون تطور التكنولوجيا غير متماثل، وتقسيم الطبقات بشكل هرمي يتجنب فعليًا تأثير دلو الماء، مما يعني أنه لن يؤثر على كفاءة العمل العامة بسبب عدم كفاءة تقنية معينة.

4. سهل التنفيذ والصيانة. هذه البنية تجعل من السهل التعامل مع تنفيذ وتصحيح نظام كبير ومعقد، لأن النظام بالكامل قد تم تقسيمه إلى عدة أنظمة فرعية مستقلة نسبيًا. عند إجراء التصحيح والصيانة، يمكن تصحيح كل طبقة بشكل منفصل، مما يتجنب حالات عدم القدرة على العثور على أو حل المشكلات.

5.يمكن أن يعزز العمل على المعايير. لأن كل طبقة لها وظيفة محددة والخدمات التي تقدمها قد تم توضيحها بدقة. فائدة المعايير هي أنه يمكن استبدال أي طبقة منها بسهولة، مما يسهل الاستخدام والبحث.

فكرة التصميم المعياري الطبقي هي طريقة شائعة في مجال التكنولوجيا للتعامل مع مشروع هندسي ضخم يتطلب تعاون العديد من الأشخاص ويتطلب تحسينًا مستمرًا، وهي طريقة أثبتت فعاليتها من خلال التجربة.

![مقالة تلخص أساسيات شبكة الطبقة الثانية لبيتكوين]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-aacf9b18cc5ef94cda4d153a96836ffe.webp(

2. بعض أفكار بناء Layer2 لبيتكوين

نحن نستخدم بناء الطبقة الثانية لبيتكوين كحالة للدراسة، ونقوم بإجراء التحليل ذات الصلة. هناك ثلاثة مسارات بارزة لبناء الطبقة الثانية لبيتكوين:

)1( نوع من الطرق التوسعية القائمة على السلسلة، مشابه جداً للطبقة الثانية من EVM، وهو هيكل blockchain؛

)2### نوع يعتمد على الطريق الموزع، ويمثل ذلك شبكة البرق، وهو هيكل موزع.

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

الأسلوبان الأولان لهما خصائص مميزة، وهناك بالفعل بعض المنتجات المستخدمة والمنتجات التي لا تزال قيد الاستكشاف. بالنسبة للأسلوب الأول، فإن النمو المزدهر لإيثريوم واستكشاف سلاسل تقليد بيتكوين الأخرى جعل توسيع الطبقة الثانية القائم على السلسلة أسهل نسبيًا، وهناك المزيد من الحالات المرجعية. الأسلوب الثاني القائم على التوزيع عادة ما يكون أكثر صعوبة، ويتطور بشكل أبطأ، مع شبكة البرق كممثل. الأسلوب الثالث مثير للجدل، لأنه لا يبدو وكأنه بناء للطبقة الثانية، لكنه يبدو أنه يحقق وظائف بناء الطبقة الثانية.

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

بالنسبة لتعريف الشبكة الثانية لبيتكوين، فإن أي شبكة تعتمد على شبكة بيتكوين وتؤسس علاقة تقنية مع شبكة بيتكوين، وتتميز ببعض الخصائص التي تتفوق على الشبكة الأولى لبيتكوين، تُعتبر من بناء الشبكة الثانية لبيتكوين. بعبارة أخرى: أي نظام يستهلك BTC كغاز، ويستخدم BTC كأصل أساسي، ويعمل على توسيع أداء بيتكوين، يُعتبر من البناء الثاني. بناءً على هذا الحكم، يجب أن نعترف بالنوع الثالث من بناء الشبكة الثانية، وهو بناء الهيكل المركزي.

تطور تقنية البيتكوين نفسها، مثل تعديل OP_RETURN، Taproot، توقيع Schnnor، MAST، Tapscript، يجب أن يكون مصممًا للربط بين الطبقة الأولى والثانية، ولا ينبغي استخدام هذه التقنيات بشكل مفرط لتطوير الميزات، لأن شبكة الطبقة الأولى مهما توسعت فلن تحدث اختراقًا نوعيًا، يجب أن يتم بناء الطبقة الثانية. ولكن في ظل عدم وجود منتجات بيتكوين من الطبقة الثانية الأفضل، ستكون هذه القدرات التقنية للربط بين الطبقة الأولى والثانية مستخدمة بشكل مفرط لفترة من الزمن.

![ملخص أساسيات شبكة الطبقة الثانية لبيتكوين](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-2c2d6311345cff334bcb6338cbfe47bd.webp