ब्लॉकचैन परतें 1 और 2: आपको क्या पता होना चाहिए

ब्लॉकचेन तकनीक में, "स्केलिंग" शब्द का अर्थ है सिस्टम के थ्रूपुट को बढ़ाना, प्रति सेकंड किए गए लेनदेन की संख्या से मापा जाता है। चूंकि रोजमर्रा की जिंदगी में क्रिप्टोकरेंसी का तेजी से उपयोग हो रहा है, इसलिए नेटवर्क सुरक्षा, रिकॉर्ड कीपिंग आदि में सुधार के लिए ब्लॉकचेन लेयर बनाना आवश्यक हो गया है। विकेंद्रीकृत पारिस्थितिकी तंत्र में पहली परत ब्लॉकचेन है। दूसरी ओर, परत 2, तीसरे पक्ष के घटकों का एकीकरण है जो परत 1 के साथ मिलकर नोड्स की संख्या और इस प्रकार सिस्टम थ्रूपुट को बढ़ाता है। दूसरी परत ब्लॉकचेन पर आधारित कई समाधान वर्तमान में कार्यान्वित किए जा रहे हैं। ये समाधान लेन-देन को स्वचालित करने के लिए स्मार्ट अनुबंधों का उपयोग करते हैं।

परत XNUMX ब्लॉकचैन बनाम परत XNUMX ब्लॉकचैन

ब्लॉकचेन तकनीक के कई फायदे हैं: यह सुरक्षा के स्तर को बढ़ाता है, आपको अनावश्यक परेशानी के बिना लेन-देन करने और रिकॉर्ड रखने की अनुमति देता है। हालाँकि, जैसे-जैसे इसका उपयोग अधिक व्यापक होता जाता है, कई समस्याएं उत्पन्न होती हैं। ऐसा ही एक मुद्दा स्केलेबिलिटी है।

ब्लॉकचेन में, विकेंद्रीकृत प्रणाली में प्रत्येक लेनदेन को कई चरणों से गुजरना पड़ता है, जिसके लिए महत्वपूर्ण कंप्यूटिंग शक्ति और समय की आवश्यकता होती है। डेटा को संसाधित करने के लिए ब्लॉकचेन की क्षमता में सुधार करने के लिए, ब्लॉकचेन डेवलपर्स इसकी संरचना में दूसरे स्तर के स्केलिंग को लागू करते हैं। आइए अधिक जानें कि यह कैसे काम करता है।

ब्लॉकचेन स्केलेबिलिटी क्यों महत्वपूर्ण है?

"स्केलेबिलिटी" शब्द की परिभाषा विशेषज्ञ से विशेषज्ञ में भिन्न होती है। हालांकि, इसके मूल में, ब्लॉकचेन स्केलेबिलिटी का मतलब है कि किसी भी समय उपयोगकर्ताओं की कुल संख्या की परवाह किए बिना, प्रत्येक उपयोगकर्ता को एक समृद्ध अनुभव प्रदान करने की प्रणाली की क्षमता।

"थ्रूपुट" शब्द प्रति सेकंड सिस्टम द्वारा संसाधित लेनदेन की संख्या को संदर्भित करता है। जबकि कंपनियां/पेमेंट चैनल जैसे वीजा प्रोसेस लगभग 20 हैं टीपीएस इलेक्ट्रॉनिक भुगतान नेटवर्क VisaNet का उपयोग करना, मुख्य बिटकॉइन ब्लॉकचेन केवल 3 से 7 टीपीएस ही प्रदर्शन कर सकता है।

थ्रूपुट में अंतर चौंकाने वाला हो सकता है, लेकिन इसके लिए एक सरल व्याख्या है। बिटकॉइन एक विकेंद्रीकृत प्रणाली का उपयोग करता है जबकि वीज़ानेट एक केंद्रीकृत प्रणाली पर काम करता है। पूर्व अपने उपयोगकर्ताओं की गोपनीयता सुनिश्चित करने के लिए अधिक कंप्यूटिंग शक्ति और समय का उपयोग करता है। प्रत्येक डेटा लेनदेन को स्वीकृति सहित कई चरणों से गुजरना होगा, खनिजनोडल नेटवर्क द्वारा वितरण और सत्यापन।

जैसा कि क्रिप्टोक्यूरेंसी व्यवसाय की दुनिया में एक अभिन्न शक्ति बनने की उम्मीद है, ब्लॉकचेन डेवलपर्स ब्लॉकचेन के दायरे का विस्तार करने की कोशिश कर रहे हैं। ब्लॉकचेन लेयर्स बनाकर और लेयर XNUMX स्केलिंग को ऑप्टिमाइज़ करके, वे प्रोसेसिंग समय को तेज करना और TPS को बढ़ाना चाहते हैं।

स्केलेबिलिटी के साथ बिटकॉइन का संघर्ष

बिटकॉइन डिजिटल मुद्रा भेजने और प्राप्त करने के लिए एक सरल ब्लॉकचेन के रूप में शुरू हुआ। हालाँकि, इसकी स्थापना के बाद से, इसे एक स्केलेबिलिटी समस्या का सामना करना पड़ा है, जिसने इस सवाल को जन्म दिया है: क्या होगा यदि अधिक से अधिक लोग बिटकॉइन का उपयोग करना शुरू कर दें?

इस परिदृश्य को नेटवर्क समस्या के रूप में माना जा सकता है। प्रत्येक सिस्टम में एक निश्चित मात्रा में थ्रूपुट होता है और यह केवल एक निश्चित संख्या में प्रति सेकंड (TPS) लेनदेन की प्रक्रिया कर सकता है। इसके अलावा, विकेंद्रीकृत प्रणाली में प्रत्येक लेनदेन को सत्यापित किया जाना चाहिए, इसलिए पर्याप्त डेटा संग्रहण स्थान की आवश्यकता होती है।

2021 तक तेजी से आगे बढ़ें। जैसे-जैसे बिटकॉइन की लोकप्रियता बढ़ी, अपेक्षित हुआ: प्रोटोकॉल ओवरफ्लो हो गया। नतीजतन, डेटा प्रोसेसिंग की गति कम हो गई है।

वर्तमान ब्लॉकचेन को दूसरी परत तकनीक की आवश्यकता क्यों है?

उत्तर सरल है: मांग में वृद्धि और लेनदेन की लागत में वृद्धि। आइए एक उदाहरण के रूप में इथेरियम का उपयोग करके इसे समझाएं।

चूंकि एथेरियम में सर्वसम्मति तंत्र है, यह कई विकेंद्रीकृत अनुप्रयोगों की अनुमति देता है। ब्लॉकचेन तकनीक में, सर्वसम्मति तंत्र एक दोष-सहिष्णु प्रणाली है जो वितरित नोड्स पर नेटवर्क के एकल राज्य पर समझौते करने की अनुमति देता है। ये प्रोटोकॉल सुनिश्चित करते हैं कि सभी नोड लेन-देन पर सहमत हैं और सिंक में हैं। यह एथेरियम ब्लॉकचेन को अधिलेखित या हमला करने के लिए बेहद कठिन बना देता है।

एथेरियम की स्थिरता और सुरक्षा के लिए धन्यवाद, ICO का क्रेज शुरू हुआ, जिसके परिणामस्वरूप लोगों ने ब्लॉकचेन पर सिक्के बनाना शुरू किया। नतीजतन, उपयोगकर्ताओं की आमद हुई और एथेरियम में किए गए लेनदेन की संख्या में वृद्धि हुई। जैसे-जैसे सिस्टम भरा हुआ हो गया, लेन-देन शुल्क - या "गैस" - जो एथेरियम नेटवर्क पर लेनदेन को संसाधित करने वाली पार्टियों द्वारा भुगतान किया जाता है, बढ़ गया।

जब ब्लॉकचेन नेटवर्क बंद हो जाता है, तो लंबित लेनदेन मेमोरी पूल में समाप्त हो जाते हैं और संसाधित होने में अधिक समय लेते हैं। इस समस्या को हल करने के लिए, खनिकों ने पुष्टि करने के लिए उच्च गैस मूल्य वाले लेनदेन को प्राथमिकता देना शुरू कर दिया है। यह लेनदेन को पूरा करने के लिए आवश्यक न्यूनतम मूल्य को और बढ़ा देता है।

बढ़ती कीमतों का चक्र उस बिंदु पर आता है जहां गैस की कीमतें आसमान छूती हैं, जिससे सभी के लिए स्थिति खराब हो जाती है। लेयर XNUMX स्केलिंग का उद्देश्य इस मुद्दे को हल करना और लेनदेन लागत को कम करना है।

प्रथम स्तर की समस्या

पहली परत नेटवर्क एक विकेंद्रीकृत प्रणाली में एक ब्लॉकचेन है। ऐसे नेटवर्क के दो उदाहरण बिटकॉइन और एथेरियम हैं।

परत XNUMX स्केलिंग स्केलेबिलिटी सुनिश्चित करने के लिए ब्लॉकचेन के अंतर्निहित प्रोटोकॉल को बदल देती है। इस तरह के समाधानों के साथ, लेन-देन की गति और गति को बढ़ाने के लिए प्रोटोकॉल नियमों को बदल दिया जाता है, जिससे अधिक डेटा और उपयोगकर्ताओं को समायोजित किया जाता है।

पहला स्तर स्केलिंग निम्नानुसार हो सकता है:

• ब्लॉक पुष्टिकरण गति वृद्धि
• डेटा वाले ब्लॉक की क्षमता बढ़ाना।

साथ में, ये स्केलिंग समाधान नेटवर्क बैंडविड्थ को बढ़ाते हैं। हालाँकि, टियर 1 ब्लॉकचेन उपयोगकर्ताओं की बढ़ती संख्या के साथ तालमेल बिठाने में सक्षम नहीं लगता है। नीचे सूचीबद्ध सिस्टम के कुछ नुकसान हैं।

अक्षम आम सहमति प्रोटोकॉल

परत 1 ब्लॉकचैन अभी भी पुराने और अजीब प्रूफ-ऑफ-वर्क सर्वसम्मति तंत्र का उपयोग करता है।

हालांकि यह तंत्र दूसरों की तुलना में अधिक सुरक्षित है, लेकिन इसकी गति इसके उपयोग को सीमित करती है। क्रिप्टोग्राफिक एल्गोरिदम को हल करने के लिए खनिकों को कंप्यूटिंग शक्ति का उपयोग करने की आवश्यकता होती है। इस प्रकार, सामान्य तौर पर, अधिक कंप्यूटिंग शक्ति और समय की आवश्यकता होती है।

समाधान

वैकल्पिक सहमति है -का-प्रमाण हिस्सेदारी, जिसका उपयोग . में किया जाएगा Ethereum 2.0. यह सर्वसम्मति तंत्र नेटवर्क प्रतिभागियों के प्रावधान के अनुसार लेनदेन डेटा के नए ब्लॉक की पुष्टि करता है, जो प्रक्रिया को और अधिक कुशल बनाता है।

अत्यधिक काम का बोझ

जैसे-जैसे उपयोगकर्ताओं की संख्या बढ़ती गई, वैसे-वैसे ब्लॉकचैन की पहली परत पर काम का बोझ भी बढ़ता गया। इस वजह से, डेटा प्रोसेसिंग की गति और प्रदर्शन में कमी आई है।

समाधान

इस समस्या का एक बड़े पैमाने पर समाधान तेज करना है। सीधे शब्दों में कहें तो शियरिंग छोटे और प्रबंधनीय हिस्सों में लेन-देन को सत्यापित करने और प्रमाणित करने के काम को तोड़ देता है। इस तरह, अधिक नोड्स की प्रसंस्करण शक्ति का उपयोग करने के लिए वर्कलोड को पूरे नेटवर्क में वितरित किया जा सकता है।

चूंकि नेटवर्क इन टुकड़ों को समानांतर में संसाधित करता है, इसलिए एक साथ कई लेनदेन की सीरियल प्रोसेसिंग हो सकती है।

परत 2 स्केलिंग समाधान

परत 2 ब्लॉकचैन अपनी दक्षता बढ़ाने के लिए "देशी" स्तर पर काम करता है। लेन-देन को प्रभावी ढंग से ऑफ़लोड करके, परत 2 परत 1 ब्लॉकचेन के लेन-देन भार का हिस्सा लेती है और इसे दूसरे सिस्टम आर्किटेक्चर में स्थानांतरित करती है।

परत 2 ब्लॉकचैन तब लोड को संभालता है और परिणामों के अंतिम प्रसंस्करण के लिए डेटा को परत 1 को पास करता है। चूंकि अधिकांश प्रोसेसिंग लोड इस आसन्न सहायक आर्किटेक्चर में स्थानांतरित हो जाते हैं, नेटवर्क की भीड़ कम हो जाती है: टियर 1 ब्लॉकचेन न केवल कम भीड़भाड़ वाला हो जाता है, बल्कि अधिक स्केलेबल भी हो जाता है।

प्रथम-स्तरीय ब्लॉकचेन का एक उदाहरण नेटवर्क है लाइटनिंग नेटवर्क बिटकॉइन, दूसरे स्तर पर स्केलेबल है, जो एक साथ बिटकॉइन से लोड स्वीकार करता है और उसे रिपोर्ट करता है। परिणामस्वरूप, लाइटनिंग नेटवर्क बिटकॉइन ब्लॉकचेन में डेटा प्रोसेसिंग की गति बढ़ाता है। इसके अतिरिक्त, लाइटनिंग नेटवर्क लेयर XNUMX बिटकॉइन ब्लॉकचेन में स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट लाता है।

यहाँ कुछ अन्य दूसरे स्तर के स्केलिंग समाधान दिए गए हैं:

नेस्टेड ब्लॉकचेन (प्लाज्मा)

एक नेस्टेड सेकेंड-लेवल ब्लॉकचेन दूसरे ब्लॉकचेन के ऊपर चलता है। संक्षेप में, पहला स्तर ब्लॉकचैन पैरामीटर सेट करता है, और दूसरा स्तर नेस्टेड ब्लॉकचैन प्रक्रियाओं को निष्पादित करता है।

एक मुख्य ब्लॉकचेन पर कई ब्लॉकचेन परतें हो सकती हैं। इसे एक विशिष्ट कंपनी संरचना की तरह समझें। सभी कार्य करने वाले एक व्यक्ति (जैसे प्रबंधक) के बजाय, प्रबंधक अधीनस्थों को कार्य सौंपता है जो अपने कार्यों को पूरा करते ही प्रबंधक को रिपोर्ट करते हैं। इस प्रकार, प्रबंधक पर भार कम हो जाता है और मापनीयता में सुधार होता है।

एक उदाहरण ओएमजी प्लाज्मा परियोजना है, जो सस्ते और तेज लेनदेन को सक्षम करने के लिए परत XNUMX प्रोटोकॉल एथेरियम के लिए परत XNUMX ब्लॉकचेन के रूप में कार्य करती है।

राज्य चैनल

राज्य चैनल ब्लॉकचैन प्रतिभागियों के बीच दो-तरफ़ा संचार की अनुमति देते हैं। उसी समय, प्रतिभागी प्रतीक्षा समय को कम कर सकते हैं, क्योंकि कोई तीसरा पक्ष प्रक्रिया में शामिल नहीं है - उदाहरण के लिए, एक खनिक।

यहां बताया गया है कि यह कैसे काम करता है:

• स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट्स के ढांचे के भीतर, प्रतिभागी बेस लेयर के एक हिस्से को ब्लॉक करने के लिए पहले से सहमत होते हैं।
• फिर वे खनिकों को शामिल करने की आवश्यकता को समाप्त करते हुए, एक दूसरे के साथ सीधे बातचीत कर सकते हैं।
• लेन-देन के पूरे सेट का संचालन करने के बाद, वे चैनल की अंतिम स्थिति को ब्लॉकचेन में जोड़ते हैं।

एथेरियम का रैडेन नेटवर्क और बिटकॉइन का लाइटनिंग नेटवर्क दोनों ही राज्य चैनलों के उदाहरण हैं। लाइटनिंग नेटवर्क प्रतिभागियों को समय की अवधि में कई सूक्ष्म लेनदेन करने की अनुमति देता है। उसी समय, रैडेन प्रतिभागियों को व्यक्तिगत चैनलों के माध्यम से स्मार्ट अनुबंध चलाने की अनुमति देता है।

लाइटनिंग नेटवर्क जैसे सरकारी चैनल भी पूरी तरह से सुरक्षित हैं क्योंकि केवल प्रतिभागियों को ही लेन-देन की जानकारी होती है। दूसरी ओर, एथेरियम ब्लॉकचैन की पहली परत सार्वजनिक रूप से सत्यापन योग्य लेज़र में सभी लेनदेन को रिकॉर्ड करती है।

पक्ष श्रृंखला

लाइटनिंग नेटवर्क और स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट्स जैसे सरकारी चैनलों के साथ-साथ साइडचाइन्स भी लेयर XNUMX ब्लॉकचेन टेक्नोलॉजी को स्केल करने का एक समाधान है। एक साइडचैन एक लेन-देन श्रृंखला है जो बड़ी संख्या में लेनदेन की सुविधा प्रदान करती है। इसकी एक आम सहमति तंत्र है जो मूल परत से स्वतंत्र है। मापनीयता और प्रसंस्करण गति में सुधार के लिए इस तंत्र को अनुकूलित किया जा सकता है। इस स्थिति में, मुख्य श्रृंखला को लेन-देन के रिकॉर्ड की पुष्टि करनी चाहिए, सुरक्षा बनाए रखनी चाहिए और विवादों को सुलझाना चाहिए।

साइडचेन सार्वजनिक चैनलों से इस मायने में भिन्न है कि वे सार्वजनिक रूप से सभी लेन-देन को एक बहीखाता में रिकॉर्ड करते हैं। इसके अलावा, अगर एक साइडचेन पर सुरक्षा उल्लंघन होता है, तो यह अन्य साइडचेन या अंतर्निहित मेनचेन को प्रभावित नहीं करता है।

ऊपर की ओर जाना

रोलअप परत XNUMX ब्लॉकचैन स्केलिंग समाधान हैं जो परत XNUMX ब्लॉकचैन के बाहर लेनदेन निष्पादित करते हैं और उस पर लेनदेन डेटा होस्ट करते हैं। चूंकि डेटा आधार परत में है, यह पहली परत को रोलअप सुरक्षित करने की अनुमति देता है।

रोलअप के दो अलग-अलग हैं सुरक्षा मॉडल:

आशावादी रोलअप: उनमें लेनदेन को डिफ़ॉल्ट रूप से वैध माना जाता है। इस प्रकार, जब कोई समस्या होती है तो वे केवल धोखाधड़ी का पता लगाने की गणना करते हैं।
शून्य ज्ञान के साथ रोलअप: ये रोलअप ऑफ-चेन गणना करते हैं। उसके बाद, वे वैधता के प्रमाण को आधार परत या मुख्य श्रृंखला में पास करते हैं।
रोलअप उपयोगकर्ताओं के लिए लेन-देन थ्रूपुट बढ़ाने, खुली भागीदारी और गैस शुल्क को कम करने में मदद करते हैं।

परत 1 और 2 बाधाएं

मल्टी-लेवल ब्लॉकचेन के कई फायदे हैं। उदाहरण के लिए, टियर 1 समाधानों का मुख्य लाभ यह है कि डेवलपर्स को मौजूदा आर्किटेक्चर में कुछ भी जोड़ने की आवश्यकता नहीं है क्योंकि अंतर्निहित परत में परिवर्तन होता है।

इस बीच, स्केलिंग के लिए लेयर 2 समाधान बेस लेयर प्रोटोकॉल को नहीं बदलते हैं। इसके अलावा, ये समाधान उपयोगकर्ताओं को फुलाए हुए भुगतान की आवश्यकता के बिना कई सूक्ष्म लेन-देन करने की अनुमति देते हैं लेनदेन शुल्क या खनिकों की जाँच में समय व्यतीत करें।

हालाँकि, इन दोनों ब्लॉकचेन परतों की अपनी सीमाएँ हैं जिन्हें ध्यान में रखने की आवश्यकता है।

मौजूदा प्रोटोकॉल के अलावा

ब्लॉकचेन परतों के साथ मुख्य समस्या उन्हें मौजूदा प्रोटोकॉल में जोड़ना है। बिटकॉइन और एथेरियम की बाजार पूंजी अरबों में है। उपयोगकर्ता प्रतिदिन लाखों डॉलर का व्यापार करते हैं। इसलिए, अनावश्यक कोडिंग और प्रयोग के माध्यम से प्रक्रिया को जटिल बनाने का कोई मतलब नहीं है, क्योंकि यह महंगा होगा।

मापनीयता त्रिलम्मा

एथेरियम के संस्थापक विटालिक ब्यूटिरिन ने "स्केलेबिलिटी ट्राइलेम्मा" शब्द गढ़ा है, जो ब्लॉकचैन की क्षमता को संदर्भित करने के लिए तीन को जोड़ देता है। जैविक गुण:

• सुरक्षा
• scalability
• विकेन्द्रीकरण

त्रिलम्मा का कहना है कि किसी भी ब्लॉकचेन तकनीक में अधिकतम दो गुण हो सकते हैं, लेकिन तीनों एक साथ कभी नहीं। इस प्रकार, मौजूदा ब्लॉकचेन तकनीक को हमेशा मौलिक गुणों में से एक पर समझौता करने के लिए मजबूर किया जाएगा। बिटकॉइन इसका एक बेहतरीन उदाहरण है। जबकि ब्लॉकचेन विकेंद्रीकरण और सुरक्षा को अनुकूलित करने में कामयाब रहा है, उसे अपनी गलती के बिना मापनीयता पर समझौता करना पड़ा है।

पहले और दूसरे स्तर के बाद भविष्य क्या है?

स्केलेबिलिटी एक कारण है कि ब्लॉकचेन उद्योग में क्रिप्टोकरेंसी को बड़े पैमाने पर अपनाना फिलहाल संभव नहीं है। जैसे-जैसे क्रिप्टोकरेंसी की मांग बढ़ती है, वैसे-वैसे ब्लॉकचेन प्रोटोकॉल को स्केल करने का दबाव भी बढ़ेगा। चूंकि ब्लॉकचेन की दोनों परतों की कुछ सीमाएँ हैं, भविष्य में समाधान एक प्रोटोकॉल बनाना होगा जो स्केलेबिलिटी की समस्या को हल कर सके।

संपूर्ण

उपरोक्त अड़चन के संबंध में, दो विकल्प हैं: 1) स्केलिंग समस्या को कम करें, या 2) व्यवहार्य विकल्पों की तलाश करें। ब्लॉकचैन डेवलपर्स पहला विकल्प चुन रहे हैं क्योंकि वे एथेरियम 2.0 के साथ एक्शन में लेयर टू स्केलिंग की ओर बढ़ते हैं।

प्रकाशन के समय, ब्लॉकचेन सिस्टम अभी भी विकास के अधीन हैं। भविष्य का ज्वलंत प्रश्न यह है कि क्या ब्लॉकचेन परतें और दूसरी परत स्केलिंग अस्थायी या स्थायी होगी। फिलहाल, निश्चित रूप से कोई नहीं जानता।