هاشم حسینی | 2022.05.07

پل بلاکچین یا بلاکچین بریج (Blockchain Bridge) چیست؟ آشنایی با نحوه کار پل‌های بلاکچینی

پس از انتشار وایت‌پیپر بیت‌کوین در سال 2008 (1387) و نوآوری‌های متعدد در فضای کریپتو، شاهد پذیرش گسترده‌‌ی این دارایی‌ها و تکامل سریع شبکه‌های رمز ارز بوده‌ایم. باآنکه در هریک از سال‌های دهه‌ای که گذشت تحولات منحصربه‌فردی رخ داد، اما سال 2021 (1400) سازوکار این فناوری به‌نحوی تغییر کرد که شور و شوق کاربران و عموم مردم را به‌ آینده‌ی بی‌حد و مرز رمز ارزها برانگیخت. 2021 را می‌توان به‌نوعی سال ظهور پروتکل‌های لایه-1 (L1) نامید که انحصارطلبی را از فناوری بلاک‌چین زدود و آینده‌ی چند-زنجیره‌ای را برای آن پیش‌بینی نمود. بااین‌وجود رشد ناگهانی تعداد و مقیاس شبکه‌های بلاک‌چینی نیاز به وجود زیرساختی مناسب برای اتصال آن‌ها را دوچندان کرده است. پل بلاکچین یا بلاکچین بریج (Blockchain Bridge) با هدف رفع این نیاز توسعه‌ یافته‌ است.

پیشنهاد مطالعه: بلاکچین چیست و چطور کار می‌کند؟ بلاک چین به زبان ساده

در این مقاله مباحث زیر را باهم مرور خواهیم کرد:

  • منظور از پل بلاک‌چین چیست؟
  • دلیل پیدایش انواع پل‌های بلاک‌چین چیست؟
  • چگونه پل‌های بلاک‌چین را طبقه‌بندی کنیم؟
پل بلاک‌چین

شبکه‌ی اتریوم همچنان سلطه‌ی خود را حفظ کرده، اما سایر بلاک‌چین‌ها نیز درحال رشد هستند.

منظور از پل بلاکچین چیست؟

پل‌های بلاک‌چین کاربردی کاملا مشابه با پل‌های موجود در دنیای واقعی دارند؛ اما به‌جای اتصال دو نقطه‌ی فیزیکی به‌یکدیگر، مسئولیت اتصال دو بلاک‌چین متفاوت را برعهده دارند. این اتصال اهمیت زیادی دارد زیرا بدون یک پل، بلاکچینها محیط‌های عظیم مجزایی هستند که نمی‌توانند بایکدیگر ارتباط برقرار کنند. این ضعف ارتباطی ازآنجا ناشی می‌شود که هریک از این شبکه‌ها دارای مجموعه قوانین انحصاری، سازوکارهای اجماع، توکن‌ها و دارایی‌های بومی و داده‌های دیگری هستند که با سایر بلاک‌چین‌ها سازگاری ندارند. با استفاده از پل‌ها می‌توان دارایی‌های کریپتو و داده‌های اختیاری را بین آن‌ها جابه‌جا نمود و به تعامل‌پذیری و سازگاری شبکه‌ی رمز ارزها کمک کرد.

برای درک بهتر موضوع به‌ذکر مثالی می‌پردازیم:

آلیس مقداری توکن‌ ETH بر شبکهی اصلی اتریوم دارد و می‌خواهد آن‌ها را در شبکهی اولانچ (Avalanche) استفاده کند. این دو زنجیره پروتکل‌ها، قوانین، جوامع کاربری و مکانیسم‌های اجماع مجزا و مخصوص به‌خود را داشته که تعامل‌پذیری را بین آن‌ها غیرممکن خواهد کرد. این وضعیت به‌ واسطه‌ای نیاز دارد که راهی برای انتقال اطلاعات از شبکه‌ی اصلی اتریوم به اولانچ فراهم کند. آلیس برای انجام این‌کار احتمالا دارایی‌های خود را به‌وسیله‌ی یک پل بلاک‌چین از شبکه‌ی اتریوم به اولانچ منتقل کرده و توکن‌های ETH را به wETH تبدیل خواهد کرد.

پل بلاکچین

در تصویر بالا شبکه‌ی اصلی اتریوم به‌کمک یک پُل به اولانچ متصل شده است

دلیل پیدایش انواع پل‌های بلاک‌چین چیست؟

نخستین کاربرد پل‌ها، فراهم‌سازی ارتباط بلاک‌چین‌های گوناگون است. با بررسی راهکارهای مختلف پل‌های موجود در فضای رمز ارزها، می‌توان دید که همانند مسائل پیچیده‌ی ریاضی، راه‌های مختلفی برای حل مسئله، یا در اینجا برقراری ارتباط، وجود دارد. پل‌ها از طراحی‌های متنوع و نقاط قوت منحصربه‌فرد خود برخوردار هستند که ازاین‌رو آزادی انتخاب فراوانی هنگام استفاده از آن‌ها وجود خواهد داشت.

پل‌ها برای فعالیت نیازمند تاسیس کانال‌های ارتباطی بین دو بلاکچین هستند. در یک دنیای کریپتوی ایده‌آل، بلاک‌چین‌ها قادرند تا با یکدیگر گفتمان داشته باشند اما ازآنجاکه بلاک‌چین‌ها وضعیت یکدیگر را ذخیره نمی‌کنند، این امکان در واقعیت وجود نخواهد داشت.

برای درک بهتر موضوع به ‌ذکر مثالی می‌پردازیم:

یک اپلیکیشن غیرمتمرکز (dApp) مبتنی بر اتریوم قصد تعامل با dApp دیگری بر بستر سولانا (Solana) را دارد. محدودیت‌های امنیتی این دو بلاک‌چین امکان ارتباط آن‌ها را ازبین خواهد برد. برخی از این محدودیت‌ها شامل موارد زیر هستند:

  • اتریوم و سولانا از حضور یکدیگر بی‌اطلاع‌اند.
  • این دو شبکه تنها از وقایع آن‌چین (On-chain) مطلع بوده و شناختی نسبت به‌ آنچه به‌طور آف‌چین (Off-chain) رخ می‌دهد، ندارند.

دریافت هرگونه پیغام از یک شبکه به شبکه‌ی دیگر، مانند تعامل با یک دنیای ناشناخته و بیگانه‌ خواهد بود، لذا اعتماد لازم برای تایید پیام‌های ارسالی وجود نخواهد داشت.

بلاکچین بریج

مقایسه‌ی دنیای ایده‌آل با دنیای واقعی

علاوه‌بر محدودیت فوق، باید به‌خاطر داشت که بلاک‌چین‌ها تنها می‌توانند پیام‌ها را در یک جهت ارسال کرده و یک ارتباط یک‌طرفه در کانال ایجاد کنند. به ‌بیان دیگر، یک بلاک‌چین می‌تواند به بلاک‌چین دیگر پیامی در یک کانال ارسال کند اما بلاک‌چین دوم (گیرنده) قادر نیست به این پیام در کانال مذکور پاسخ داده و تاییدیه‌ی دریافت پیام را اعلام کند.

برقراری اعتماد بین بلاک‌چین‌ها و توسعه‌ی ارتباطات دوطرفه نیازمند واسطه‌ای برای رفع فاصله‌ی بین دو بلاک‌چین است. پل‌های بلاک‌چین حکم این واسطه را داشته و نه‌تنها پیام‌ها را منتقل می‌کنند، بلکه با انتقال داده‌ها و منابع موجود بین بلاک‌چین‌های مختلف، جابه‌جایی دارایی‌های بین-زنجیره‌ای را نیز تسهیل می‌بخشند. این رویداد محدودیت یک‌طرفه‌ی بلاک‌چین‌ها را ازمیان برداشته و به‌ آ‌‌ن‌ها امکان تبادل متقابل و دوسویه‌ای با سایر بلاک‌چین‌ها خواهد داد.

پیشنهاد مطالعه: بررسی سير تکامل نسل‌های مختلف بلاک چین: از بیت کوین تا کاردانو

انواع پل بلاکچین

عدم ارتباط دوطرفه درحضور محدودیت‌های اعتمادپذیری و فقدان سازوکارهای آف‌چین

پل‌های بلاکچین از سازوکارهای گوناگونی استفاده می‌کنند. این سازوکارها تاییدکنندگانی هستند که محدودیت‌های امنیتی و اعتمادپذیری را برطرف خواهند کرد. فقدان این سازوکارها امکان هرگونه ارتباط بین‌بلاک‌چینی را ازبین خواهد برد.

بریج بلاکچینی

برقراری ارتباط دوطرفه درحضور سازوکارهای آف‌چین و رفع محدودیت‌های اعتمادپذیری

حضور تاییدکننده‌ها وجه‌تمایز اصلی عملکرد پل‌ها است. گروهی از پل‌ها از یک شبکه‌ی اعتمادپذیر و گروه دیگر از یک سیستم بی‌نیاز به‌اعتماد از اعتبارسنج‌ها برای عملکرد خود استفاده می‌کنند. محدودیت‌های سه‌گانه‌ی تعامل‌پذیری در فضای کریپتو به ‌پیدایش پل‌هایی با طراحی‌های متنوع منجر شده است. این محدودیت‌ها تنها سه ویژگی زیر را برای پروتکل‌های تعامل‌پذیر یا پل‌های بلاک‌چین مجاز می‌دانند:

  1. بی‌نیاز به اعتماد یا Trustlessness – برخورداری از امنیتی برابر با دامنه‌های زیرساختی
  2. بسط‌پذیری یا Extensibility – قابلیت استفاده بر تمامی دامنه‌ها
  3. تعمیم‌پذیری یا Generalizability – توانایی مدیریت داده‌های بین‌-دامنه‌ای اختیاری
بلاکچین بریج

طراحی پُل‌ها براساس ویژگی‌های بی‌نیازی به‌اعتماد، بسط‌پذیری و تعمیم‌پذیری

راهکارها‌ی متنوع پل‌ها بر یکی از سه عاملی که در تصویر بالا ترسیم شده‌اند متمرکز هستند. این راهکارها نقاط قوت بده‌بستان‌های (trade-offs) خود را داشته که منجر به ‌پیدایش طراحی‌های مختلف با خصوصیات ارزشی منحصربه‌فردی خواهند شد.

گرچه نکاتی که ذکر شد گویای به‌وجودآمدن پل‌های بلاکچینی متفاوت است، اما درحالت کلی پل‌ها را براساس آنچه به یکدیگر متصل می‌کنند و کاربردشان، گروه‌بندی خواهیم کرد. در بخش «طبقه‌بندی پل‌ها براساس کاربرد» این موضوع را مفصل شرح خواهیم داد.

طبقه‌بندی انواع پل بلاکچین براساس نوع عملکرد

باآنکه کاربرد تمام پل‌های بلاک‌چین دراصل یکسان است، نحوه‌ی عملکرد آن‌ها برای انجام این هدف متفاوت است. پل‌ها را می‌توانیم براساس نحوه‌ی عملکرد به گروه‌های زیر طبقه‌بندی کنیم:

  • پل‌های مورداعتماد یا Trusted Bridges: در این پل‌ها یک مقام مرکزی عملیات را نظارت و اجرا می‌کند و کاربران برای استفاده از آن و نگهداری دارایی‌های خود، به این شخص واسطه نیازمند هستند. برخی از نمونه‌های این پل‌های مورداعتماد مولتی‌چین‌ها و پل‌های زنجیره‌ی خاصی مانند «بایننس <> اتریوم» هستند.
  • پل‌های بی‌نیاز به‌اعتماد یا Trustless Bridges: در این گروه از پل‌ها نقش شخص واسطه ازمیان برداشته شده و با قراردادهای هوشمند و الگوریتم‌های وابسته جایگزین خواهد شد. درنتیجه کاربران به‌طور مستقیم می‌توانند از پل‌ها استفاده کرده و مسئولیت حفظ دارایی‌های موجود را برعهده بگیرند. برخی از نمونه‌های پل‌های بی‌نیاز به ‌اعتماد عبارتند از Connext، cBridge و Hop.

برای درک بهتر موضوع به‌ذکر مثالی می‌پردازیم:

فرض کنید در بخش بازرسی فرودگاه هستید؛ به‌طور کلی دو نوع از این بازرسی‌ها وجود دارد:

  1. بازرسی دستی: این کار توسط افسران و مقامات رسمی انجام شده و مسافران باید با اعتماد به‌آن‌ها وسایل و اطلاعات شخصی خود را دراختیارشان قرار دهند.
  2. بازرسی اتوماتیک: در این حالت کلیه‌ی فرآیند بازرسی توسط ماشین‌ها و حسگرها صورت گرفته و مسافران کنترل کاملی بر چمدان‌های خود خواهند داشت.

بازرسی دستی مانند پل‌های مورداعتماد هستند.

این نوع بازرسی‌ها بدون حضور نهاد واسطه‌ی مورداعتماد میسر نشده و کاربران کنترلی بر دارایی‌ها و اطلاعات خود نخواهند داشت.

پل بلاکچینی

شباهت بازرسی دستی به پل‌های مورداعتماد

بازرسی اتوماتیک مانند پل‌های بی‌نیاز به‌اعتماد هستند. در این نوع، مقامات و واسطه‌های رسمی ازمیان برداشته شده و کنترل دارایی و اطلاعات افراد به‌ خودشان واگذار می‌شود.

بریج

شباهت بازرسی اتوماتیک به پل‌های بی‌نیاز به‌اعتماد

طبقه‌بندی انواع پل بلاکچین براساس نوع اتصال

پل‌های بلاک‌چین را می‌توان علاوه‌بر نوع عملکرد، براساس آنچه به‌هم متصل می‌کنند نیز طبقه‌بندی کرد. این گروه‌بندی شامل موارد زیر است:

  • پل‌های L1 <> L1: این پل‌ها می‌توانند بلاک‌چین‌های متنوع لایه‌-1 را به‌هم متصل نمایند. برای نمونه پل Avalanche Bridge (AB) دو بلاک‌چین اتریوم و اولانچ را به‌ یکدیگر وصل می‌کند.
  • پل‌های L1/L2 <> L2: این دسته از پل‌ها می‌توانند همزمان شبکه‌ی اصلی را به راهکارهای مختلف لایه-۲ و همچنین چندین راهکار لایه را به‌هم متصل نمایند. برای نمونه Across پلی است که شبکه‌ی اصلی اتریوم را به راهکار لایه-2 آربیترام (Arbitrum) و آپتیمیسم (Optimism) وصل می‌کند. پروتکل Hop نیز پلی است که راهکارهای متنوع لایه-2 را به‌هم متصل کرده و همچنین می‌تواند اتصالی بین آن‌ها و شبکه‌ی اصلی اتریوم برقرار کند.

برای درک بهتر موضوع به‌ذکر مثالی می‌پردازیم:

بلاک‌چین‌ها را می‌توان مانند شهرها درنظر گرفت و پل‌ها مانند جاده‌هایی هستند که آن‌ها را به‌ یکدیگر متصل می‌کنند. پل‌ها براساس آنچه به‌هم وصل می‌کنند به گروه‌های زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

  • بزرگراه‌های ملی: این جاده‌ها تمام شهرهای اصلی را به‌هم متصل می‌کنند.
  • بزرگراه‌های استانی یا ایالتی: این جاده‌ها بخش‌های مهم هر شهر را به‌ یکدیگر وصل خواهند کرد.

بزرگراه‌های ملی مانند پل‌های L1<>L1 هستند.

برای نمونه اگر اتریوم را نیویورک و اولانچ را شیکاگو درنظر بگیریم، پل Avalanche Bridge (AB) درحکم بزرگراه ملی‌ای خواهد بود که آن‌ها را به‌هم وصل خواهد کرد.

انواع پل بلاکچین

بزرگراه‌های ملی مانند پل‌های L1<>L1 هستند

بزرگراه‌های ایالتی یا استانی مانند پل‌های L1/L2 <> L2 هستند

اگر راهکارهای لایه-2 اتریوم را مانند آسمان‌خراش‌هایی در نیویورک درنظر بگیریم، پروتکل Hop مانند مسیری است که آن‌ها را به‌هم متصل کرده است.

پل

بزرگراه‌های ایالتی یا استانی مانند پل‌های L1/L2 <> L2 هستند

طبقه‌بندی انواع پل بلاکچین براساس نحوه انتقال دارایی‌ها

پل‌ها را می‌توان براساس مکانیسمی که از آن برای جابه‌جایی دارایی‌ها درمیان بلاک‌چین‌ها استفاده می‌کنند نیز طبقه‌بندی کرد. درحالت کلی این مکانیسم دارای سه حالت است:

  1. ضرب و قفل یا Lock & Mint: این پل‌ها دارایی‌ها را در بلاک‌چین مبدا قفل و دارایی‌های جدیدی را در بلاک‌چین مقصد مینت یا ضرب می‌کنند. برخی از نمونه‌های این مکانیسم، پل PoS پالیگان (Polygon)،Avalanche Bridge (AB)، wrapped BTC و wMonero هستند.
  2. توکن سوزی و مینت یا Burn & Mint: این پل‌ها با سوزاندن دارایی‌ها در بلاک‌چین مبدا دارایی‌های جدید را در بلاک‌چین مقصد ضرب خواهند کرد. دو پل Hop و Across از این نوع هستند.
  3.  اتمیک سوآپ یا Atomic Swaps: در این پل‌ها دارایی‌های بلاک‌چین مبدا با دارایی‌های بلاک‌چین مقصد تعویض می‌شوند. این مکانیسم درمقایسه با سایرین غیرمتمرکزتر است، زیرا برای تعویض دارایی‌ها به قراردادهای هوشمند خودمختار متکی بوده و به ‌وجود افراد واسطه برای قفل کردن، سوزاندن و مینت دارایی‌ها بی‌نیاز است. پل‌های cBridge و Connext از این مکانیسم استفاده می‌کنند.

برای درک بهتر موضوع به‌ذکر مثالی می‌پردازیم:

فرض کنید شما با خودروی خود درحال مسافرت از شهر A به شهر B هستید که به‌وسیله‌ی یک پل به‌هم متصل‌ شده‌اند. وقتی که به پل برسید آماده‌اید تا شهر A را ترک کرده و به شهر B وارد شوید. شما سه گزینه برای استفاده از پل پیش‌رو دارید:

۱-خودروی خود را در پارکینگ شهر A قرار داده و با ورود به ‌شهر B خودرویی مشابه دریافت کنید. هنگامی که بخواهید به شهر A برگردید می‌توانید خودروی خود را از پارکینگ شهر پس بگیرید. این حالت شبیه به مکانیسم قفل و مینت دارایی‌ها در پل‌های بلاک‌چین است.

پل بلاکچین

پل‌هایی که دارای مکانیسم قفل و مینت هستند

۲-هنگام ترک شهر A خودروی خود را نابود کرده و خودرویی مشابه در شهر B دریافت می‌کنید. این فرایند هنگام بازگشت به شهر A مجدد رخ داده و خودروی شهر B به‌محض ورود به ‌شهر A نابود می‌شود. می‌توان سازوکار سوزاندن و مینت کردن را به ‌این سناریو تشبیه نمود.

بریج بلاکچین

پل‌هایی که دارای مکانیسم سوزاندن و مینت هستند

۳-با تعویض خودروی خود از شهر A وارد شهر B شده و هنگام بازگشت به شهر A این فرآیند را مجدد تکرار کنید. این روش مشابه مکانیسم اتمیک سوآپ است.

پل بلاکچینی

پل‌هایی که دارای مکانیسم اتمیک سوآپ هستند

چگونه پل‌های بلاک‌چین را براساس عملکردشان از یکدیگر تشخیص دهیم؟

طبقه‌بندی‌های فوق پل‌ها را در دسته‌های بسیار کلی قرار می‌دهد که شناخت آن‌ها را باتوجه به طراحی و عملکردشان پیچیده خواهد کرد. اگر بخواهیم پل‌ها را براساس عملکردشان از یکدیگر تشخیص دهیم می‌توانیم موارد زیر را مدنظر قرار دهیم:

  • پل‌های زنجیره-به-زنجیره (Chain-To-Chain): هدف اصلی طراحی این پل‌ها پشتیبانی از انتقال دارایی‌ها بین دو بلاک‌چین بوده است. این پل‌ها عموما از مکانیسم قفل و ضرب دارایی‌ برخوردار بوده که پل‌های بومی PoS پالیگان، پل Binance <> Ethereum و Avalanche Bridge (AB) از انواع آن هستند.
  • پل‌های چند زنجیره‌ای (Multi-Chain): از این پل‌ها برای انتقال دارایی‌ها بین بلاک‌چین‌های گوناگون استفاده خواهد شد. طراحی این پل‌ها به‌گونه‌ای است که می‌توانند بر تمام بلاک‌چین‌های لایه-1 و لایه-2 اجرا شوند. Connext و cBridge از این طراحی برخوردارند.
  • پل‌های مصارف ویژه یا تخصصی (Specialized): کانون اصلی فعالیت در این گروه، شبکه‌های خاص یا رهگیری دارایی‌ها بر بلاک‌چین‌های مشخصی است. ازآنجاکه این پل‌ها با اهداف خاص توسعه یافته‌اند، می‌توانند تراکنش‌های بین-زنجیره‌ای را با کارمزد کمتر و سرعت بیشتری اجرا کنند. برای نمونه Hop یک پل رول‌آپ-به-رول‌آپ است که امکان انتقال دارایی‌ها از شبکه‌ی اصلی اتریوم به راهکارهای لایه-2 را فراهم می‌سازد. اما پل Across با تمرکز بر انتقال سریع و ارزان دارایی‌ها از رول‌آپ‌های لایه‌-2 به شبکه‌ی اصلی توسعه یافته است.
  • پل‌های دارایی رَپد (Wrapped Asset): کاربرد اصلی این پل‌ها جابه‌جایی دارایی‌های غیربومی به بلاک‌چین‌های متعدد است. در این فرآیند دارایی‌های رپد به‌عنوان نماینده‌ی دارایی‌های بلاک‌چین مبدا در بلاک‌چین مقصد ایجاد می‌شوند. رپد بیت‌کوین، Interlay و wMonero از انواع این پل‌ها هستند.
  • پل‌های اختصاصی داده‌ها (Data Specific): این پل‌ها با هدف انتقال داده‌های اختیاری بین چند بلاک‌چین توسعه‌ یافته‌اند. این پروتکل‌ها عموما بستر اصلی اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (dApp) را شکل داده و به‌آن‌ها کمک می‌کنند تا به ‌تعامل‌پذیری بین‌-زنجیره‌ای برسند. برخی از انواع این پل‌ها عبارتند از: چارچوب پیام‌رسانی بین-زنجیره‌ای Celer، IBC، Nomad و Data Movr.
  • پل‌های اختصاصی اپلیکیشنهای غیرمتمرکز (dApp Specific): اگر بخواهیم از دیدگاه فنی به‌این موضوع نگاه کنیم باید گفت که این‌ها پل نبوده بلکه نوعی dApp هستند که به‌کمک شبکه‌‌های داخلی خود امکان انتقال داده‌ها را بین بلاک‌چین‌های مختلف فراهم می‌سازند. برای نمونه Thorchain نوعی بازارساز خودکار (AMM) بین‌-زنجیره‌ای غیرمتمرکز است که با ارائه‌ی لیکوئیدیتی لازم امکان تبادل دارایی‌ها بین چند بلاک‌چین را فراهم می‌سازد. پروتکل‌های Anyswap، Wanchain و Synapse نیز از عملکردی مشابه برخوردارند.

پیشنهاد مطالعه: پروتکل گراف (The Graph)، ابزاری برای جستجو روی بلاکچین‌ها

جمع‌بندی

در پایان باید دانست که نمی‌توان پل‌ها را تنها براساس یک رویکرد طبقه‌بندی کرد و قالب جامع و کاملی برای آن‌ها وجود ندارد. باتوجه به محدودیت‌های سه‌گانه‌ی تعامل‌پذیری باید گفت که تمام پل‌ها از نقاط ضعف و قوت منحصربه‌فردی برخوردارند و باید بین سه ویژگی بی‌نیازی به اعتماد‌، بسط‌پذیری و تعمیم‌پذیری یکی را برگزینند. پیش‌بینی می‌شود که آینده‌ی فناوری بلاک‌چین به‌شکل چندزنجیره‌ای باشد. درحال حاضر بیش از 50 پل بلاکچین اختصاصی مشغول اتصال نقاط متعددی از فضای کریپتو به یکدیگرند.

این مقاله صرفا برای اهداف آموزشی ارائه شده است و نباید به‌عنوان مشاورهٔ تجاری و سرمایه‌گذاری از طرف کوین ایران و نویسندگانش قلمداد شود.

منبع