رول آپ (Rollup) ارز دیجیتال

یکی از موانع و مشکلاتی که موجب شده تا شبکه‌های بلاکچین نتوانند هدف غایی رمزارزها که جایگزین شدن به جای ارزهای فیات است را به واقعیت تبدیل کنند، به مسئله مقیاس‌پذیری این شبکه‌های غیرمتمرکز مربوط می‌شود. برای آن که تعداد بیشتری از تراکنش‌ها در یک شبکه بلاکچینی به ثبت برسد، نیازمند ارائه راه‌حل‌هایی در زمینه مقیاس‌پذیری هستیم. برای حل این مشکل تا به امروز راه‌حل‌های مختلفی نظیر ساید چین (Sidechain)، کانال‌های پرداخت و مواردی از این دست ارائه شده است. یکی از این راه‌حل‌های محبوب که در بهبود مقیاس‌پذیری شبکه‌ها تاثیر خوبی از خود برجای گذاشته است، رول آپ (Rollup) ارز دیجیتال نام دارد. در این مقاله از بلاگ کیف پول من قصد داریم تا به معرفی کامل این راهکار مقیاس‌پذیری لایه 2 بپردازیم و اگر شما هم سوالاتی در ارتباط رول آپ بلاکچین دارید، مطالعه این مطلب را از دست ندهید.

منظور از راهکار رول آپ ارز دیجیتال چیست؟

امروزه دنیای کریپتوکارنسی صرفاً به ترید ارز دیجیتال و کسب سود از طریق خرید بیت کوین و خرید اتریوم خلاصه نشده و عملاً شاهد شکل‌گیری یک فناوری نوظهور هستیم که می‌تواند جنبه‌های مختلف زندگی بشری را تحت تاثیر قرار دهد؛ در نتیجه باید اطلاعات خودمان را در ارتباط با آن بالاتر ببریم. رول آپ در اصل یک راه‌حل مقیاس‌پذیری لایه 2 بوده که عملیات تراکنش‌ها را خارج از شبکه اصلی بلاکچین اتریوم انجام و داده‌های مرتبط با تراکنش را به همان لایه 1 ارسال می‌کند. در این راه‌حل با توجه به این که اطلاعات تراکنش در همان لایه 1 و شبکه اصلی به ثبت می‌رسند، شبکه اتریوم با همان اقدمات امنیتی خود در لایه 1 به کاربرانی که از رول آپ بلاکچین استفاده کرده‌اند، خدمات ارائه می‌دهد.
 
به هنگام استفاده از راه‌حل لایه 2 رول آپ، تراکنش‌ها به کمک قرارداد هوشمند تعریف شده در لایه 1 به طور کاملاً دقیق و استاندارد در لایه 2 اجرا شده و بدین شکل موجب کاهش نرخ گس و افزایش سرعت انجام تراکنشات رمزارزی می‌شوند. به بیان ساده‌تر، این راهکار با هدف رفع مشکل مقیاس‌پذیری اتریوم، تراکنش‌ها را در لایه 2 جمع‌آوری و پردازش کرده و سپس نتیجه کار را به شبکه اصلی که همان لایه 1 است ارسال می‌کند تا به این شکل بار از روی شبکه اصلی برداشته شود.
 
البته این رول آپ‌ها از مدل‌های امنیتی مختلفی نظیر دانش صفر (Zero Knowledge) و رول آپ آپتیمیستیک (Optimistic) استفاده می‌کند که هر یک دارای مزایا و معایب خاصی هستند که در ادامه با هر یک از آن‌ها بیشتر آشنا خواهیم شد. به طور خلاصه، رول آپ به نوعی راهکار آف‌چین به شمار می‌رود که در آن از یک یا چند لایه اضافی استفاده شده و نیازی به انجام تغییراتی در پروتکل اتریوم وجود ندارد و مزیت اصلی استفاده از این راه‌حل نیز در همین نکته است که استفاده از آن آسیبی به ماهیت غیرمتمرکز شبکه اتریوم وارد نمی‌سازد.

رول آپ چگونه می‌تواند به مقیاس پذیری شبکه بلاکچین کمک کند؟

این راهکار لایه 2 در واقع نوعی قرارداد هوشمند (Smart Contract) در شبکه اتریوم است که به عنوان رله میان زنجیره اصلی و لایه 2 عمل می‌نماید. رول آپ ها با انتقال عملیات محاسباتی تراکنش‌ها به یک زنجیره جانبی به مقیاس‌پذیری شبکه اصلی اتریوم کمک می‌کنند. با انتقال فرآیندهای محاسباتی پیچیده از زنجیره اصلی ازدحام شبکه کاهش پیدا می‌کند و این موضوع نیز در کاهش کارمزدهای شبکه که بلای جان توسعه بهینه استفاده از شبکه بلاکچین در بسیاری از امور شده است، تاثیر خواهد گذاشت.
برای درک بهتر نقش کلید رول آپ ارز دیجیتال می‌توان این مثال عملی را مورد بررسی قرار داد که شبکه اتریوم در حالت عادی قادر است 15 تراکنش را در طول 1 ثانیه پردازش نماید و حالا به کمک راهکار رول آپ این تعداد به هزار تراکنش در ثانیه افزایش پیدا می‌کند.

معرفی برترین رول آپ های شبکه اتریوم

حال که تا حدودی با چیستی رول آپ ارز دیجیتال بهتر آشنا شدید، لازم است مدل‌های امنیتی که رول آپ‌ها از آن برای پیشبرد اهداف خود کمک می‌گیرند را مورد بحث و بررسی قرار دهیم:

رولآپ دانش صفر (ZK Rollup)

رول آپ دانش صفر یک راهکار لایه 2 بوده که از گواه دانش صفر (Zero Knowledge Proof) استفاده می‌کند. این گواه به یکی از طرفین کمک می‌کند تا بدون افشای اطلاعات از صحت ادعای طرف مقابل اطمینان حاصل کنند. در واقع گواه دانش صفر موفق شد تا یکی از بزرگترین چالش‌های بلاک‌چین که به امنیت و حریم خصوصی کاربران ارتباط داشت را تا حد قابل قبولی برطرف نماید. در این رول آپ ارز دیجیتال، به جای ارسال مستقل و تک به تک تراکنش‌ها به شبکه بلاکچین اصلی، صرفاً خلاصه‌ای از تغییرات کلیه تراکنش‌ها به صورت یکجا به شبکه اصلی ارسال می‌گردد.
 
این رول آپ به منظور اثبات صحت تغییر وضعیت بر روی شبکه بلاکچین از مفهوم خاصی به نام گواه اعتبار (Validity Proof) استفاده می‌کند که در اصل یک مدل امنیتی است و با تائید تراکنش در لایه 2 از بار پردازشی لایه 1 می‌کاهد. این گواه می‌تواند به شکل اسنارک (SNARK) یا استارک (STARK) ظاهر گردد که پروتکل اسنارک آن دارای سرعت بیشتر و امنیت کمتری است.

نحوه کار رول آپ ZK به چه صورت است؟

رول آپ دانش صفر در واقع از سه بخش کلیدی قرارداد هوشمند بر روی شبکه اتریوم (اصلی و Verifier)، یک اثبات کننده (Prover) و مجموعه‌ای از اعتبارسنج‌ها شکل گرفته است.
 
اسمارت کانترکت و قرارداد هوشمند اصلی وظیفه دارد که بر روی کلیه تعاملات موجود میان زنجیره‌ها نظارت نماید و انجام کارهایی نظیر ذخیره بلاک‌ها، نظارت بر سپرده‌گذاری‌ها و انجام بروزرسانی به این قرارداد هوشمند سپرده شده است. قرارداد هوشمند Verifier نیز مسئولیت تائید گواه دانش صفر را برعهده دارد. در ادامه تقسیم کارها، مسئولیت ایجاد گواه اعتبار تراکنش به صورت رمزنگاری شده در زنجیره لایه 2 به اثبات کننده (Prover) و تائید گواه‌ها و ارسال به قرارداد هوشمند نیز به اعتبارسنج‌ها سپرده شده است. برای درک بهتر روند کار رول آپ دانش صفر به مثال زیر توجه کنید:
فرض کنید قصد دارید تراکنشی را امضا کنید، به هنگام استفاده از رول آپ دانش صفر این تراکنش به سمت اثبات کننده هدایت می‌گردد. این اثبات کننده که در اصل بر روی یک ماشین مجازی خارج از شبکه اتریوم قرار دارد باید تراکنش دریافت کرده را تائید و در صف قرار دهد. حال این اثبات کننده در یک بازه زمانی معین و مشخص، هزاران تراکنش موجود در صف را در درون یک بلاک قرار داده و یک گواه اثبات اعتبار دانش صفر برای این تراکنش‌ها ایجاد می‌کند. جالب است بدانید که این گواه به قدری کوچک است که بدون افشای اطلاعات در عرض چند میلی ثانیه مورد تائید قرار می‌گیرد.
 
حال در ادامه کار، اثبات کننده داده‌ای را با حجم کم و به همراه گواه دانش صفر به شبکه اصلی اتریوم ارسال می‌کند که در این داده کم حجم اطلاعات ضروری نظیر روت تراکنش (Transaction Root) و روت وضعیت (State Root) گنجانده شده است. در قدم بعدی قرارداد هوشمند موجود بر روی شبکه اصلی این گواه را تائید کرده و وضعیت را مطابق با آن به‌روزرسانی می‌نماید. این تائید نهایی گواه اثبات بوسیله شبکه بلاکچین اتریوم سبب شده تا رول آپ دانش صفر در مقایسه با سایر راهکارها نظیر ساید چین، از امینت بیشتری برخوردار باشد.

مزایا و معایب رول آپ دانش صفر

نقاط قوت  

• فشرده‌سازی داده‌ها موجب کاهش کارمزد شبکه می‌گردد.  
• به دلیل ذخیره داده در لایه 1 دارای امنیت بالایی است.  
• انجام تائید صحت تراکنش در لایه 2 بوسیله گواه اعتبار    
• فراهم بودن امکان برداشت بدون تاخیر دارایی از لایه 2    
• متکی بودن به مکانیزم‌های رمزنگاری بدبینانه    

نقاط ضعف

•  نیاز سخت‌افزاری قوی موجب کاهش شرکت کنندگان و در نتیجه آسیب به ماهیت غیرمتمرکز شبکه می‌گردد.
•  ساخت رول آپ های سازگار با ماشین مجازی اتریوم به دلیل برخورداری از تکنولوژی پیچیده، دشوار است.
• احتمال تقلب در ترتیب تراکنش‌ها بوسیله سیکوئنسرهای متمرکز وجود دارد.
• هزینه بالای پردازش و تائید گواه اعتبار منجر به افزایش کارمزد شبکه می‌گردد.

روند برداشت از رول آپ ZK

برای برداشت دارایی رمزارزی از رول آپ دانش صفر باید درخواستی مبنی بر خروج در یک بلاک به ثبت برسد و پس از ثبت این درخواست است که قرارداد هوشمند، دارایی را آزاد کرده و انتقال می‌دهد. لازم به ذکر است که در این نوع خاص از رول آپ ارز دیجیتال هیچگونه تاخیری در برداشت وجود ندارد.

رول آپ آپتیمیستیک (Optimistic Rollup)

رول آپ آپتیمیسک نیز راهکار لایه 2 دیگری بوده که بر روی افزایش ظرفیت شبکه اصلی اتریوم و کاهش تاخیر آن تمرکز دارد. علت استفاده از لفظ «Optimistic» (خوشبینانه) برای این رول آپ به این نکته مربوط می‌شود که فرض این رول آپ بر این است که تراکنش‌های انجام یافته در خارج از شبکه اصلی معتبر هستند و برخلاف رول آپ ZK، برای تراکنش‌های ارسالی به شبکه اصلی هیچ گواه اعتباری ارسال نمی‌کند. این رول آپ ارز دیجیتال به جای گواه اعتبار از گواه تقلب بهره می‌برد.
 
در واقع پس از این که یک دسته از تراکنش‌ها به شبکه اصلی ارسال گردید، یک پنجره زمانی (Challenge Period) تعریف می‌گردد که در طول این بازه زمانی، نودها قادر هستند با محاسبه گواه تقلب، نتایج تراکنش‌ها را به چالش بکشند. در صورتی که تقلب محرز گردید، پروتکل رول آپ مجدداً تراکنش را اجرا کرده و در پی آن وضعیت را به‌روزرسانی می‌کند. البته طبیعتاً سیکوئنسر (Sequencer) خاطی که تراکنش‌های اشتباه را در بلاک قرار داده است، با جریمه تنبیه می‌گردد تا این کار را تکرار نکند. اگر چنانچه پس از سپری شدن بازه زمانی چالش، هیچ مشکلی مشاهده نگردد، در این صورت پروتکل آن را معتبر شناخته و بر روی شبکه اصلی اتریوم نیز پذیرفته می‌شود.

نحوه کار رول آپ OP به چه صورت است؟

راهکار لایه 2 آپتیمیستیک نیز از 3 بخش اصلی قرارداد هوشمند، سیکوئنسر و گروهی از اعتبارسنج‌ها شکل گرفته است که در آن قرارداد هوشمند وظیفه مدیریت تعاملات میان زنجیره‌ای لایه 2 و شبکه اصلی را به دوش می‌کشد. سیکوئنسرها نیز مسئول جمع‌آوری، مرتب‌سازی و اجرای تراکنش‌ها بر روی زنجیره لایه 2 هستند. در نهایت وظیفه نظارت بر زنجیره به اعتبارسنج‌ها و ولیدیتورها سپرده شده است که در صورت مشاهده تراکنش نامعتبر، گواه تقلب به قرارداد هوشمند ارسال می‌کنند.
 
کاربران برای آن که بتوانند از رول آپ آپتیمیستیک استفاده کنند باید در قدم اول مقداری از دارایی را در اسمارت کانترکت اتریوم سپرده‌گذاری نمایند. در مرحله بعدی، قرارداد هوشمند این دارایی را قفل کرده و آن را به سیکوئنسر اطلاع می‌دهد. حال سیکوئنسر معادل دارایی قفل شده کاربر، توکن لایه 2 به وی اختصاص می‌دهد که کاربر با این توکن‌ها می‌تواند با سایر کاربران در لایه 2 تعامل داشته باشد. برای درک بهتر ماجرا به مثال زیر توجه کنید:
فرض کنید قصد استفاده از رول آپ آپتیمیستیک را دارید و تراکنشی را امضا کرده‌اید؛ در چنین حالتی این تراکنش به سیکوئنسر ارسال می‌گردد و سپس سیکوئنسر آن را تائید کرده و در صف قرار می‌دهد. در مرحله بعدی سیکوئنسر هزاران تراکنش اضافه شده به صف را دسته‌بندی نموده و به صورت یک تراکنش واحد به شبکه بلاکچین اتریوم ارسال می‌نماید.
 
سیکوئنسر کل داده‌های بلاک را خارج از شبکه اصلی منتشر می‌نماید که اعتبارسنج‌ها به این داده‌ها دسترسی دارند و روت‌های موجود در آن را با روت‌های ارسال شده به شبکه تطبیق می‌دهند. در صورت وجود مغایرت بلاک نامعتبر به وضعیت پیشین برگردانده شده و سیکوئنسر با کاهش میزان وثیقه پرداختی مجازات می‌گردد.

مزایا و معایب رول آپ آپتیمیستیک

نقاط قوت    

• وجود امکان پورت قراردادهای هوشمند بومی اتریوم به رول آپ به دلیل وجود سازگاری با EVM    
• عدم نیاز به سخت‌افزار خاص به منظور محاسبه اثبات تقلب    
• بهبود مقیاس‌پذیری شبکه بدون ضربه زدن به امنیت آن    
• امنیت بالا به دلیل ذخیره‌سازی اطلاعات در لایه 1    

نقاط ضعف

• افزایش هزینه‌ها به دلیل لزوم ارسال کلیه داده‌های تراکنش به شبکه
• داشتن تاخیر در برداشت (انتظار 1 هفته‌ای)
• تاخیر در تائید تراکنش به دلیل چالش‌های اثبات تقلب
• امکان سرقت دارایی‌ها در صورت نبود نود درستکار

نحوه برداشت از رول آپ آپتیمیستیک

به هنگامی که کاربری قصد دارد دارایی‌های خود را از رول آپ OP برداشت کند، در قدم اول یک درخواست خروج از لایه 2 را به ثبت می‌رساند. در قدم بعدی سیکوئنسر این درخواست را در بلاکی قرار داده و به شبکه اصلی اتریوم ارسال می‌نماید. در چنین حالتی قرارداد هوشمند دارایی‌ها را آزاد و به آدرس کاربر ارسال می‌کند. البته لازم به ذکر است که این برداشت حدودا 1 هفته طول می‌کشد.

رول آپ ارز دیجیتال؛ راهکاری برای حل مشکل مقیاس‌پذیری شبکه بلاکچین

ما در این مقاله از بلاگ کیف پول من تلاش نمودیم تا شما را با مفهوم رول آپ ارز دیجیتال بیشتر آشنا کنیم؛ همان طور که در مطالب فوق مشاهده کردید، رول آپ (Rollup) در اصل یکی از انواع راهکارهای برون زنجیره‌ای لایه 2 برای بهبود مقیاس‌پذیری بلاکچین اتریوم بوده که شامل دو نوع رول آپ آپتیمیستیک (Optimistic Rollup) و دانش صفر (ZK Rollup) است که هر یک از آن‌ها به لحاظ نحوه انتشار اطلاعات و داده‌ها بر روی لایه 1 تفاوت‌های قابل توجهی با یکدیگر دارند. حال به نظر شما آیا رول آپ‌های شبکه اتریوم قادر هستند تا حد قابل توجهی از ترافیک و ازدحام موجود در شبکه بلاکچین اصلی بکاهند؟ نظرات خود را برای ما بنویسید.