عدم تمركز و مقیاسپذیری در بلاکچین
مقیاسپذیری یکی از مهمترین مشکلات در شبکه بلاکچین است که از زمان تولد بیتکوین مورد توجه متخصصان صنعت و محققان دانشگاهی قرار گرفته است.
فرقی نمیکند که شما یک محقق بلاکچین باشید که در دانشگاه کار میکند یا از علاقهمندان به ارزهای دیجیتال، در هر صورت حتماً اصطلاح «مقیاسپذیری» در بلاکچین را شنیدهاید.
مقیاسپذیری یکی از مهمترین مشکلات در شبکه بلاکچین است که از زمان تولد بیتکوین مورد توجه متخصصان صنعت و محققان دانشگاهی قرار گرفته است.
اما تا به امروز مشکل مقیاسپذیری در بلاکچین با راهحلهای پیشنهادی بسیاری همراه بوده است که در ادامه، ضمن تعریف مقیاسپذیری بلاکچین، به بررسی مشکلات و سپس راهحلهای آن میپردازیم.
اگر این موضوع برای شما نیز دغدغه ایجاد کرده و میخواهید بدانید مقیاسپذیری کدامیک از پروژههای بلاکچین بالاتر است، با سیگما همراه شوید.
مفهوم مقیاسپذیری در بلاکچین
مقیاسپذیری «Scalability» به توانایی شرکتکنندگان در یک شبکه بلاکچین برای پردازش و ذخیره تعداد تراکنشها گفته میشود.
اگر تا به امروز درباره فناوری ارائهدهندهی ارزهای دیجیتال، یعنی بلاکچین تحقیق یا مطالعه کرده باشید، میدانید که «شفافیت»، «امنیت» و «تمرکزگریزی» ازجمله دلایل اصلی محبوبیت بلاکچین در جهان هستند.
اما مسئله سرعت انجام تراکنشها که مربوط به مقیاسپذیری در بلاکچین است، همیشه مورد بررسی قرار گرفته است. در وصف بیشتر مقیاسپذیری در بلاکچین میتوان گفت:
- مقیاسپذیری در بلاکچین را میتوان توانایی پاسخگویی یک شبکه بلاکچین به میزان تقاضا از این شبکه معنا کرد.
- اغلب اوقات، یک بلاکچین «مقیاسپذیر» صرفاً به عنوان نام دیگری برای یک بلاکچین در نظر گرفته میشود که میتواند به TPS بالا (تعداد تراکنش در ثانیه بیشتر) دست یابد.
- سرعت عملیات تراکنش اغلب با واحد «TPS» به معنای تعداد تراکنش در ثانیه «Transaction Per Second» است، اندازهگیری میشود. در واقع، اندازه یک بلاکچین با بایتهای ذخیرهسازی مورد نیاز اندازهگیری میشود.
ارزهای دیجیتال در شبکه بلاکچین یک سیستم مدرن هستند که با هدف جایگزین شدن شبکههای پرداخت سنتی به میدان آمدهاند؛ اما سرعت انجام تراکنشها در آنها بسیار پایینتر از شبکههای پرداخت سنتی است.
از این رو با مشکل مقیاسپذیری بلاکچین روبهرو هستیم. به نظر میرسد توسعهدهندگان ارزهای دیجیتال تصور نمیکردند که فناوری آنها روزی آنقدر کاربر فعال داشته باشند که سیستم آنها قادر به پاسخگویی سریع به این حجم از تقاضا نباشد!
غیرمتمرکز بودن بلاکچین
یکی از اصلیترین ویژگیهای بلاکچین، عدم تمرکز «Decentralized» آن است. غیرمتمرکز بودن به معنای نبود نظارت و کنترل مرکزی در یک شبکه است.
در شبکههای متمرکز، اختیار کنترل شبکه در دست یک نهاد، سازمان یا سرور خاص قرار دارد؛ به طوریکه کاربران آن شبکه، سهمی در اداره یا تصمیمگیریهای آن ندارند.
اما در شبکههای غیرمتمرکز مانند بلاکچین، هیچ نهاد یا سیستم مرکزی وجود ندارد. حالا ممکن است این سؤال پیش میآید که اگر هیچ نظارت یا کنترلی وجود ندارد، پس چطور شبکه به بقای خود ادامه میدهد؟
در پاسخ به این سؤال میتوان گفت که شبکههای غیرمتمرکز بهصورت همتا به همتا «P۲P» به واسطهی اجماع بین گروههایی از نودهای خود شبکه هدایت و کنترل میشود. در واقع کلیه نودهای شبکههای غیرمتمرکز بر سر تأیید تراکنشها به توافق میرسند.
عدم تمرکز در شبکه سبب میشود تا اختیار کل شبکه از دست سیستم مرکزی رها شده و بهصورت دموکراتیک در دست کلیه کاربران قرار داشته باشد. این موضوع سبب محبوبیت شبکه بلاکچین و گسترش آن شده است.
توزیعپذیری در بلاکچین
توزیعشده «Distributed» یکی دیگر از ویژگیهای شبکههای غیرمتمرکز مانند بلاکچین است. شبکههای توزیع شده، همانطور که از نام هم پیدا است، به توزیع شدن اطلاعات آن شبکه اشاره دارد.
در شبکههای متمرکز، اطلاعات صرفاً در سیستم مرکزی شبکه نگهداری میشود و دیگر اعضای شبکه به آن اطلاعات دسترسی ندارند؛ اما در شبکههای غیرمتمرکز مانند بلاکچین، اطلاعات در بین تمام نودهای شبکه توزیع میشود.
این نودها بهصورت فیزیکی در یک جا قرار ندارند، بلکه در تمام سطح جهان گسترده هستند.
برای مثال، کاربران شبکه بلاکچین با دارندگان یک ارز دیجیتال خاص در تمام کشورهای جهان حضور دارند و این موضوع منحصر به یک مکان یا کشور خاص نیست. اطلاعات توزیع شده شبکه بلاکچین توسط تمام کاربران این شبکه قابل مشاهده است.
چرا مقیاسپذیری برای بلاکچین یک مشکل است؟
برای یافتن پاسخ این سؤال میتوان یک شبکه بلاکچین مانند اتریوم «Ethereum» را مثال زد که، در هر ثانیه تقریباً ۱۵ تراکنش را پردازش میکند. این در حالی است که شبکهای مانند شبکه پرداخت سنتی چون ویزا «Visa» به طور متوسط تقریباً ۱۷۰۰ تراکنش در هر ثانیه را پردازش میکند.
با مقایسه این تعداد تراکنشها به وضوح میتوان تفاوت عملکرد بین ویزا و فناوری مبتنی بر بلاکچین را مشاهده کرد.
از سوی دیگر، بلاکچین باید با مشکل استقرار فناوری جدید نیز دست و پنجه نرم کند. بنابراین، نگرانیهای حل نشده مقیاسپذیری در سطح معماری، مشکلاتی را در پذیرش بلاکچین و کاربردهای عملی آن ایجاد کرده است که نیاز به حل شدن دارند!
عوامل موثر بر مقیاسپذیری در بلاکچین
عوامل مهمی که منجر به چالش مقیاسپذیری بلاکچین میشود، بر چهار موضوع اصلی میپردازد که این چهار موضوع را میتوان به این صورت بررسی کرد:
-
محدودیتها «Bottom Line»
مهمترین مسئله در مقیاسپذیری بلاکچین به محدودیتها اشاره دارد. در صورت پردازش تراکنش جدید، هر گره اطلاعات مربوط به تراکنش را در دفتر کل اضافه میکند؛ در نتیجه، افزایش سابقه تراکنش میتواند سیستم کلی را سرنگون کند.
علاوهبر این، شبکههای بلاکچین باید تمام دادهها را با دقت حفظ کنند تا از سطح اعتماد محافظت کنند. علاوهبر این، بلاکچین نیز از نظر سختافزاری با محدودیتهایی مواجه است.
بیشتر مسائل مربوط به مشکلات مقیاسپذیری در بلاکچین به دلیل محدودیتهای سختافزاری ایجاد میشود. با گسترش بیشتر شبکه بلاکچین، راهاندازی و نگهداری سختافزار مورد نیاز برای گرههای عملیاتی دشوار است.
-
کارمزد تراکنشها «Transaction Fees»
عامل مهم بعدی که منجر به چالشهای بزرگ مقیاسپذیری در بلاکچین میشود، به کارمزد بالای تراکنش اشاره دارد.
محبوبیت روزافزون شبکههای بلاکچین به دلیل تقاضا برای قدرت محاسباتی بالاتر برای استخراج منجر به پیچیدگیهای بیشتری در فرآیندهای اعتبارسنجی تراکنشها شده است.
کاربران باید برای تأیید تراکنشهای خود هزینه خاصی بپردازند. با گسترش مداوم شبکههای بلاکچین، کاربران مشتاق هستند تا برای تأیید سریعتر تراکنشهای خود هزینههای بیشتری بپردازند.
با این حال، توجه به این نکته نیز ضروری است که بسیاری از تراکنشهای دیگر برای مدت طولانی بدون پردازش در صف باقی میمانند (پردازشهایی که هزینه بیشتری برای آنها پرداخت شده در اولویت قرار میگیرند و تراکنشهایی که هزینه کمتری برای آنها پرداخت شده، همچنان در صف تأیید باقی میمانند!)
-
اندازه بلوک «Block Size»
اندازه بلاک نیز یکی دیگر از جنبههای قابل توجه برای درک مقیاسپذیری در بلاکچین است. افزایش تعداد تراکنشها در شبکههای بلاکچین منجر به ایجاد یک فرآیند زمانبر برای اجرای تراکنشها میشود.
به عنوان مثال، هر بلوک در شبکه بلاکچین بیتکوین در روزهای اولیه به اندازه ۱ مگابایت بوده و تقریباً شامل ۲۰۲۰ تراکنش بود. اما تعداد فزاینده تراکنشها در این شبکه منجر به افزایش اندازه بلوک شده و در نتیجه بر مقیاسپذیری آن تأثیر گذاشته است.
-
زمان پاسخدهی «Response Time»
تمام تراکنشها در شبکه بلاکچین برای تأیید شدن، باید یک فرآیند اعتبارسنجی را طی کنند. به طور کلی، با توجه به تعداد تراکنشهای موجود در صف، تراکنشها باید برای مدتهای طولانی برای اعتبارسنجی منتظر بمانند.
به عنوان مثال، شبکه بیتکوین تقریباً به ۱۰ دقیقه زمان برای ساخت یک بلوک جدید نیاز دارد. زمان انتظار برای اعتبارسنجی تراکنش در زمانهای اوج استفاده کاربران، افزایش مییابد. بنابراین زمان پاسخ به طور مستقیم با کارمزد تراکنشهای بالا در ارتباط است و منجر به ایجاد مشکل مقیاسپذیری بلاکچین میشود!
با توجه به دلایل فوق، عوامل برجستهای که منجر به چالش مقیاسپذیری در بلاکچین میشوند، نشان میدهد که افزایش تعداد تراکنشها و تعداد کاربران برای شبکههای بلاکچین مشکلساز است.
اگر شبکهها نتوانند از نظر ظرفیت برای پذیرش تراکنشها و کاربران جدید گسترش یابند، آنگاه از نظر امکانات برای پذیرش گسترده، میتوانند خطرات زیادی داشته باشند. بنابراین، جستوجو برای راهحلهای مقیاسپذیری بلاکچین بهشدت مورد توجه قرار گرفته است.
موانع مقیاسپذیری در بلاکچین چیست؟
طبیعتاً موانعی بر سر راه مقیاسپذیری بلاکچین وجود دارد که این فناوری هنوز نتوانسته است بهصورت قطع این مشکل را برطرف سازد. از جمله موانعی که بر سر راه مقیاسپذیری قرار گرفتهاند، میتوان موارد زیر را بررسی کرد:
-
سهراهی مقیاسپذیری
ویتالیک بوترین «Vitalik Buterin» به عنوان خالق اتریوم و یکی از متخصصین حوزه بلاکچین، معتقد است که نمیتوان سه ویژگی «عدم تمرکز»، «امنیت» و «سرعت» را در کنار هم در یک شبکه بلاکچین ایجاد کرد. وی این مسئله را سهراهی مقیاسپذیری نامیده است.
در واقع به غیر از بوترین، دیگر متخصصین حوزه کرپیتو نیز اعتقاد دارند که هیچ شبکهای نمیتواند هرسه این ویژگیها را با هم به کاربران خود ارائه کند.
در نتیجه باید یکی از ویژگیها فدای دیگر ویژگیها شود. برای مثال، شبکههایی که سرعت بالایی دارند، معمولاً غیرمتمرکز نیستند یا امنیت پایینتری دارند و برعکس!
-
الگوریتمهای اجماع
گفتیم که اصلیترین مانع مقیاسپذیری، سهراهی مقیاسپذیری است. الگوریتمهای اجماع در راستای همین مانع قابل بررسی هستند. در واقع شبکههایی که از الگوریتم اثبات کار «PoW» برای اجماع خود استفاده میکنند، اگرچه کاملاً غیرمتمرکز هستند و امنیت بالایی هم دارند، اما سرعت آنها پایین است «سرعت را فدای امنیت و تمرکزگریزی میکنند».
شبکه بلاکچین بیتکوین، یکی از شبکههایی است که از الگوریتم اثبات کار استفاده میکند، در نتیجه سرعت انجام تراکنشها در آن بسیار پایین است. اما شبکههای دیگری مانند پولکادات، کازماس، ترون و … که از الگوریتم اجماع اثبات سهام «PoS» استفاده میکنند، سرعت بالاتری به نسبت بیتکوین دارند و معمولاً بیشتر از ۱۰۰۰ تراکنش در ثانیه را میتوانند مدیریت کنند، اما چندان روی تمرکززدایی تأکید ندارند.
دیگر الگوریتمهای اجماع نیز هرکدام یکی از سه ویژگی نامبرده را فدای دو ویژگی دیگر میکند!
میبینید که استفاده از الگوریتمهای متفاوت برای اجماع در شبکههای بلاکچین، نتوانسته است مشکلات مقیاسپذیری را بهصورت کامل حل کند؛ چراکه هنوز هیچ الگوریتمی نتوانسته است این مسئله را بهصورت کامل برطرف کند.
اما با توجه به محبوبیت شبکه بلاکچین و قابلیتهای گستردهای که دارد، میتوان به حل مشکل مقیاسپذیری آن نیز امیدوار بود!
راه حلهای مشکل مقیاسپذیری در بلاکچین
راهحلهای متعددی برای حل مشکل مقیاسپذیری در بلاکچین ارائه شده است که تا حدودی این مشکل را برطرف کردهاند. از جمله این راهحلها میتوان موارد زیر را بررسی کرد:
-
مکانیسمهای اجماع بهتر «Better Consensus Mechanisms»
یکی از رایجترین راهحلهای پیشنهادی برای چالش مقیاسپذیری بلاکچین، به بهبود پروتکلهای اجماع اشاره دارد. شبکههای بلاکچین معروف مانند بیتکوین در حال حاضر از پروتکل اجماع اثبات کار «PoW» استفاده میکنند.
حتی اگر مکانیسم اجماع اثبات کار امنیت قابل اعتمادی را ارائه دهد، بسیار کند است.
بنابراین، بسیاری از شبکههای بلاکچین به دنبال مکانیسم اجماع اثبات سهام به عنوان راه حلی امیدوارکننده برای مسائل مقیاسپذیری بلاکچین هستند. مکانیسم اجماع اثبات سهام «PoS» نیازی به استخراج کنندگان برای حل الگوریتمهای رمزنگاری با استفاده ازماینرها را ندارد.
در مقابل، اجماع را از طریق انتخاب اعتباردهندهها براساس سهام در شبکه انجام میدهد.
پذیرش اثبات سهام میتواند ظرفیت شبکههای اتریوم را در کنار بهبود امنیت و تمرکززدایی به طور قابل ملاحظهای افزایش دهد.
-
شاردینگ «Sharding»
شاردینگ شامل تجزیه تراکنشها به مجموعه دادههای کوچکتر است که به هریک از این قسمتهای کوچکتر یک «شارد» گفته میشود.
سپس شبکه به طور همزمان شاردها را پردازش کرده و کار متوالی روی چندین تراکنش را امکانپذیر میسازد.
با کمک به اشتراکگذاری اطلاعات میتواند بین گرههای مختلف تقسیم شود و در عین حال از ثبات اطلاعات اطمینان حاصل شود. شاردها به عنوان مدرکی برای زنجیره اصلی عمل میکنند.
همچنین در عین حال از تعامل با یکدیگر برای اشتراکگذاری آدرسها، حالت کلی و تعادل با استفاده از پروتکلهای ارتباطی متقاطع استفاده میکنند. تقسیم کارهای بزرگ به کارهای کوچکتر نه تنها در دنیای بلاکچین، بلکه در دیگر جنبهها نیز باعث افزایش سرعت و بهرهوری میشود که این موضوع در دنیای بلاکچین نیز برقرار است!
-
بلاکچین تو در تو «Nested Blockchain»
یکی دیگر از راهحلهای امیدوارکننده برای حل چالشهای مقیاسپذیری در بلاکچین به بلاکچین تودرتو اشاره دارد.
این راهحل اساساً یک زیرساخت شبکه غیرمتمرکز است که از بلاکچین اصلی برای ایجاد پارامترهایی برای شبکه بلاکچین بزرگتر استفاده میکند. علاوهبر این، اجرای تراکنشها روی یک شبکه به هم پیوسته از زنجیرههای ثانویه را نیز تضمین میکند.
بلاکچین تودرتو یکی از ورودیهای امیدوارکننده در میان راه حل های لایه 2 است که هدف آن حل مشکل مقیاسپذیری بلاکچین است.
-
افزایش اندازه بلوک «Increase block size»
افزایش حداکثر اندازه بلوک، یک راه ساده برای افزایش تعداد تراکنشهای پردازش شده در هر بلوک است؛ بنابراین حداکثر تراکنشهای پردازش شده در هر ثانیه را افزایش میدهد. اگر میانگین اندازه تراکنش ثابت بماند، دو برابر شدن حداکثر اندازه بلوک منجر به دو برابر شدن حداکثر تراکنشهای ممکن در ثانیه میشود.
هر گره کامل در بلاکچین بیتکوین باید کل تاریخچه تراکنشها را دانلود کند تا بتواند تراکنشها را به طور کامل تأیید نماید. اندازه بلاکچین بزرگتر، ظرفیت حفظ یک گره کامل را افزایش میدهد.
محدودیت اندازه بلوک همچنین در برابر حملات انکار سرویس که در آن تراکنشهای جعلی بزرگ به بلاکچین اضافه میشوند تا شبکه را شلوغ و کندتر کند، محافظت میکند.
-
زنجیرههای جانبی «Sidechains»
زنجیره جانبی یا سایدچین، یک بلاکچین جداگانه است که با بلاکچین اصلی که بلاکچین مادر یا مینچین «Main Chain» نامیده میشود، بهصورت دوطرفه پیوند دارد. این پیوند دوطرفه، تعویض بین داراییها با نرخ ارزی از پیش تعیین شده برای زنجیره جانبی و بلاکچین مادر را ممکن میسازد.
بنابراین زنجیره جانبی باعث میشود تا مشکل مقیاسپذیری در شبکههای بلاکچینی تا حد زیادی حل شود و ظرفیت شبکه ارتقا پیدا کند. طبیعتاً وجود یک زنجیره بیشتر در کنار زنجیره اصلی میتواند سرعت تأیید تراکنشها در یک شبکه بلاکچین را بالاتر ببرد و سبب شود تا آن شبکه از نظر مقیاسپذیری، بهبود پیدا کند.
بلاکچین مادر در این مکانیزم با نام «زنجیره اصلی» (Main Chain) و بلاکچینهای دیگر با نام «زنجیره جانبی» شناخته میشوند.
موارد فوق تنها برخی از راهحلهای مقیاسپذیری در بلاکچین هستند. در حالی که شنیدن این راهحلها برای مقیاسپذیری بلاکچین خوب است، اما راهحلها هنوز در مراحل آزمایشی قرار دارند.
کاملاً واضح است که مقیاسپذیری یک محدودیت عمیق برای شبکههای بلاکچین است. توسعهدهندگان در تلاش هستند تا مشکل مقیاسپذیری را از دیدگاههای مختلف حل کنند. به عنوان مثال، افزایش اندازه بلوک میتواند مقیاسپذیری را افزایش دهد.
با این حال، چنین راهحلیهایی در بین جامعه کریپتو چندان محبوب نیستند.
در عین حال، افزودن یک لایه دیگر روی شبکه بلاکچین موجود با راهحلهای لایه ۲ نیز یک راهحل تقریباً امیدوارکننده برای مقیاسپذیری است که هنوز در دست آزمایش است. اما باید توجه داشت که برای جمعآوری نتایج در مورد امکانپذیرترین راهحلها برای مقیاسپذیری خیلی زود است!
جمعبندی
اگرچه بسیار میشنویم که شبکههای بلاکچین با مشکل مقیاسپذیری روبهرو هستند، اما در حقیقت مقیاسپذیری یک مفهوم قطعی نیست و میتواند نامحدود باشد. در واقع شبکههای بلاکچینی میتوانند تا همیشه از نظر بهبود مقیاسپذیری از هم پیشی بگیرند.
چراکه نمیتوان گفت بهصورت قطع شبکه بیتکوین مقیاسپذیری پایینی دارد یا شبکه ریپل بسیار مقیاسپذیر است. فاکتورهایی چون زمان و تعداد کاربران فعالی یک شبکه، تأثیر بهسزایی در مقیاسپذیری آن دارند و تغییر هر یک میتواند میزان مقیاسپذیری را تغییر دهد.
اما اگر مقیاسپذیری شبکههای بلاکچین را در برابر شبکههای پرداختی چون ویزا و پیپال در نظر بگیریم، بلاکچین بسیار محدودتر است. به همین خاطر است که موضوع مقیاسپذیری بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
به نظر شما کدام راهحل مقیاسپذیری از بقیه بهتر عمل میکند؟ آیا راهحلهای دیگری برای بهبود مقیاسپذیری سراغ دارید؟ اگر سراغ دارید در بخش کامنتهای سیگما برای ما بنویسید.
سؤالات متداول
- مقیاسپذیری در بلاکچین به چه معناست؟
مقیاسپذیری به توانایی پاسخگویی یک شبکه بلاکچین به میزان تقاضا از این شبکه گفته میشود. برای مثال، مقیاسپذیری شبکه اتریوم حدود 15 تراکنش در ثانیه است.
- چرا افزایش مقیاسپذیری در بلاکچین اهمیت دارد؟
اگر شبکه بلاکچین نتواند از نظر پشتیبانی از تعداد تراکنشهای بیشتر از سیستمهای پرداخت سنتی پیشی بگیرد، از طرف جامعه مورد پذیرش واقع نشده و کارایی متناسبی نخواهد داشت. حالا با توجه به افزایش روزافزون تعداد کاربران شبکه بلاکچین، موضوع افزایش مقیاسپذیری برای این شبکه از اهمیت حیاتی برخوردار است!
- موانع مقیاسپذیری بلاکچین چیست؟
اصلیترین عامل مقیاسپذیری شبکههای بلاکچینی را میتوان مسئلهای به نام «سهراهی مقیاسپذیری» در نظر گرفت. این مسئله عنوان میکند که شبکههای بلاکچینی نمیتوانند هرسه ویژگی «امنیت»، «سرعت» و «تمرکزگریزی» را در کنار هم داشته باشند!
- راهحلهای مقیاسپذیری کدامند؟
از جمله راهحلهایی که برای بهبود مقیاسپذیری بلاکچین ارائه شده میتوان به شاردینگ، افزایش اندازه بلوک، بلاکچین تودرتو، الگوریتمهای اجماع بهتر و … اشاره کرد.
- کدام راهحل مقیاسپذیری بهتر از بقیه است؟
هنوز برای گفتن این که کدام راهحل مقیاسپذیری بلاکچین از بقیه بهتر است، خیلی زود است. چراکه بیشتر راهحلهای مقیاسپذیری عنوان شده در دست آزمایش قرار دارند.
دیدگاه ارسال شده توسط شما، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.
استفاده از کلمات و محتوای توهینآمیز و غیراخلاقی به هر شکل و هر شخص ممنوع است.
انتشار هرگونه دیدگاه غیراقتصادی، تبلیغ سایت، تبلیغ صفحات شبکههای اجتماعی، قراردادن اطلاعات تماس و لینکهای نامرتبط مجاز نیست.