مقیاس پذیری در بلاک چین چیست؟ | معرفی راه‌حل‌های آن
شبکه‌های بلاک‌چین به‌دلیل ارائه مدلی توزیع‌شده و غیرمتمرکز که همکاری و ایجاد اعتماد در یک شبکه تجاری را ممکن می‌کند، به‌شدت مورد توجه معامله‌گران سراسر دنیا قرار گرفته‌اند، اما همین محبوبیت بیش‌از حد نیز چالش‌هایی را برای آن به وجود آورده است.
درواقع تقاضای روزافزون افراد می‌تواند چالش بزرگی برای این فناوری قلمداد شود و حتی ارائه خدمات یک شبکه را مسدود یا محدود کند که با راه‌حل‌هایی می‌توان تا حدی قابل‌توجه از این چالش عبور کرد.
مقیاس پذیری در بلاک چین مفهومی بسیار مهم در آموزش ارز دیجیتال است که بسیاری از علاقه‌مندان به کریپتوکارنسی چندان با آن آشنایی ندارند. اگر شما هم جزء این دسته هستید، در سایت دلفین وست این متن را تا پایان مطالعه کنید.
مقیاس پذیری در بلاک چین چیست؟
فهرست مطالب
مقیاس پذیری در بلاک چین را می‌توان قدرت توانایی آن سیستم در مدیریت پاسخ‌گویی به تعداد تراکنش‌های انجام‌شده توسط کاربران و توانایی سرعت انتقال اطلاعات در پایگاه داده‌ها و پردازش آن‌ها در یک شبکه بلاک‌چین دانست.
این مفهوم به‌دلیل گستردگی داده‌ها امری پیچیده و دشوار به حساب می‌آید؛ چراکه یک شبکه بلاک‌چین باید تمرکز بالا، امنیت و سرعت در پردازش اطلاعات داشته باشد که هماهنگی همه این ویژگی‌ها در بستر یک شبکه بسیار پیچیده و مشکل خواهد بود.
بلاک‌چین در برابر این حجم از پردازش داده‌ها همواره تلاش می‌کند تا بتواند عملکرد بهتری را از خود نشان دهد، اما این تلاش به نظر کافی نیست و نیازمند تلاش بیشتری برای بهبود عملکرد این شبکه است؛ با این حال تعریف چندان دقیقی از مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین وجود ندارد.
شاید بتوان گفت درواقع مقیاس‌پذیری توانایی پردازش شبکه در ثبت تراکنش‌های انجام‌شده توسط کاربران با سرعت بالا یا همان TPS است، اما باز هم نمی‌توان گفت این تعریفی کامل و جامع درباره مقیاس‌پذیری است!
مقیاس پذیری در بلاک چین رکنی اساسی و مهم در این سیستم به حساب می‌آید. همچنین عامل مهمی در رشد و بهبود این شبکه محسوب می‌شود و باید به آن توجهی ویژه داشت. درواقع مجموعه n سیستم بلاک‌چین را می‌توان مقیاس‌پذیر در نظر گرفت و اختلال در عملکرد هریک از این n بلاک‌چین‌ها می‌تواند سبب کاهش عملکرد و مقیاس‌پذیرنبودن شبکه شود.
همچنین باید توجه داشت که مقیاس‌پذیری با امنیت شبکه و تمرکززدایی آن رابطه عکس دارد و با افزایش مقیاس‌پذیری امنیت و تمرکززدایی کاهش پیدا می‌کند. با این حال می‌توان گفت مقیاس‌پذیری سبب رقابت موفقیت‌آمیز در شبکه‌های بلاک‌چین نیز می‌شود.
چه عواملی سبب ایجاد مشکلات مقیاس‌پذیری می‌شود؟
از جمله مشکلات قابل‌توجه در حوزه بلاک‌چین این است که هر شبکه بلاک‌چین باید بتواند مشکل سه‌گانه امنیت، تمرکززدایی و مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین را هم‌زمان کنترل و مدیریت کند، اما کنترل این امر فرایندی پیچیده و به‌شدت مشکل به حساب می‌آید و همین ناتوانی شبکه‌ها در کنترل این مشکل سه‌گانه سبب ایجاد مشکلاتی در صنایع و شرکت‌ها شده است.
برای مثال، یک مؤسسه مالی ممکن است به‌عنوان یک شرکت شخص ثالث در جابه‌جایی پول بین دو شخص یا دو سازمان فعالیت داشته باشد. حال برای تضمین امنیت تراکنش‌ها وجود شخص ثالثی که تراکنش‌های انجام‌شده در آن مؤسسه را کنترل و مدیریت کند، الزامی است.
از سوی دیگر، بلاک‌چین یک مجموعه از تراکنش‌های رمزنگاری شده است که توسط یک شبکه همتا به همتا کنترل و مدیریت می‌شود و دیگر نیازی به وجود شخص ثالث برای کنترل پردازش‌ها وجود ندارد و همین امر سبب اعتماد بیشتر کاربران به شبکه بلاک‌چین می‌شود.
مهم‌ترین عامل در ایجاد بلاک‌چین‌های عمومی مقیاس‌پذیری آن‌هاست، اما مشکل اساسی در مقیاس‌پذیری بلاک‌چین زمانی به اوج خود می‌رسد که تعداد گره‌ها و تراکنش‌های انجام‌شده توسط کاربران افزایش پیدا کند.
از آن‌جا که هر بلاک‌چین مجموعه‌ای از گره‌هاست که توسط یال‌هایی به هم متصل شده‌اند و هریک از این گره‌ها وظیفه محاسبات و اعتبارسنجی هر تراکنش را بر عهده دارد، مشکل مقیاس‌پذیری به‌مراتب عمیق‌تر و جدی‌تر می‌شود!
بنابراین می‌توان نتیجه گرفت بلاک‌چین‌ها باید دارای قدرت پردازشی بالا، سرعت بالا و فضای ذخیره‌سازی زیادی باشند تا بتوانند تمامی تراکنش‌های انجام‌شده توسط گره‌ها را با سرعت بالا و عملکردی نسبتاً خوب پردازش کنند.
شبکه‌های بلاک‌چین عمدتاً غیرمتمرکز هستند. یعنی از یک مجموعه مرکزی تشکیل شده‌اند که هر گره در آن شبکه وظیفه محاسبات، پهنای باند و منابع ذخیره‌سازی تراکنش‌های کاربران را به دفتر کل توزیع‌شده ارائه می‌دهد.
هرچه بلاک‌چینی غیرمتمرکزتر باشد، یعنی تعداد گره‌های بیشتری در انجام تراکنش‌ها دخالت داشته باشد، سبب بالارفتن امنیت شبکه می‌شود، اما از طرفی هم با بالارفتن امنیت شبکه سرعت عملکرد بلاک‌چین کاهش می‌یابد.
همچنین اگر یک شبکه بلاک‌چین بسیار متمرکز باشد، یعنی از تعداد گره‌های کمتری تشکیل شده باشد، امنیت شبکه کمتر و مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین بیشتر می‌شود و چون تعداد گره‌ها کمتر است سرعت انجام تراکنش‌ها بیشتر می‌شود.
اما باید در نظر داشت که کاهش تعداد گره‌ها امنیت شبکه را کاهش و خطر حمله هکرها و هک شدن شبکه را افزایش خواهد داد که همین امر سبب کاهش اعتماد کاربران به شبکه‌های متمرکز می‌شود.
با این حال می‌توان گفت شبکه‌های بلاک‌چین غیرمتمرکز به‌دلیل امنیت بالا، در میان کاربران محبوبیت بیشتری دارند؛ هرچند مقیاس‌پذیری‌شان کمتر است و سبب ایجاد کارمزد تراکنش بالا و طولانی‌شدن زمان انجام تراکنش می‌شود، اما باز هم از محبوبیت آن در میان کاربران کاسته نمی‌شود و نسبت به شبکه‌های متمرکز که امنیت پایینی دارند محبوب‌تر و مطمئن‌تر هستند.
از جمله شبکه‌های غیرمتمرکز که محبوبیت بالایی در میان کاربران دارند، می‌توان به بیت کوین و اتریوم اشاره کرد که 57 درصد از ارزش کل ارزهای دیجیتال به حساب می‌آیند.
راه‌حل‌های مقیاس پذیری در بلاک چین
مقیاس پذیری در بلاک چین از جمله مشکلات عمده این شبکه‌هاست و این مشکل زمانی رخ می‌دهد که حجم داده‌های بلاک‌چین به‌دلیل کمبود فضای ذخیره‌سازی در انجام تراکنش‌ها با مشکل روبه‌رو می‌شود؛ به همین دلیل برای حل این مشکل به راه‌حل‌های لایه 1 و لایه 2 تکیه می‌شود که در ادامه به بررسی هریک از این لایه‌ها و نحوه عملکرد آن‌ها می‌پردازیم.
راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری لایه 1
این راه‌حل‌ها 1 با ارائه راه‌حل‌هایی به‌منظور تغییر عملکرد شبکه در پردازش‌های انجام‌شده توسط کاربران سعی در بهبود کار این شبکه دارند. متداول‌ترین روش برای حل مشکلات مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین راه‌حل‌های لایه 1 هستند که با تغییر در بخش نرم‌افزار شبکه بلاک‌چین سعی در حل مشکلات مقیاس‌پذیری بلاک‌چین دارند.
نحوه کار راه‌حل مقیاس‌پذیری لایه 1 به این صورت است که با افزایش در اندازه بلوک‌های شبکه سعی در کاهش مدت‌زمان تأیید تراکنش‌های انجام‌شده توسط کاربران و بالابردن سرعت انجام تراکنش‌ها دارد.
شاردینگ یکی از راه‌حل‌های مقیاس بندی لایه 1 است که شبکه را برای عملکرد بهتر و سریع‌تر تراکنش‌ها به قطعات کوچک‌تری تقسیم‌بندی می‌کند و همین تقسیم‌بندی سبب می‌شود حجم کار بین شبکه همتا به همتا پخش شود تا محاسبات در گره‌ها سریع‌تر و بهتر انجام شود و بلوک‌ها سریع‌تر بتوانند تراکنش‌ها را تکمیل کنند.
اما روش شاردینگ نیز بی‌نقص و بی‌عیب نیست؛ چراکه با تقسیم بلاک‌چین به واحدهای کوچک‌تر امنیت شبکه کاهش پیدا می‌کند و از آن جهت که دسترسی به واحدهای کوچک‌تر برای هکرها آسان‌تر است، خطر هک‌شدن توسط هکرها به طرز چشم‌گیری افزایش می‌یابد.
راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری لایه 1 را می‌توان جز شبکه اصلی بلاک‌چین دانست که تعداد زیادی زنجیره‌های متصل به هم هستند که مسئولیت تراکنش‌های درون زنجیره‌ای را بر عهده دارند.
از جمله شبکه‌های لایه 1 می‌توان به مفهوم بیت‌کوین چیست اشاره کرد که با سرعت فوق‌العاده بالای خود که در پردازش تراکنش‌ها (هفت تراکنش در ثانیه) دارد، جزء شبکه‌های لایه 1 محسوب می‌شود که علت این عملکرد بالا در پردازش داده‌ها همان تقسیم حجم کار بین بلوک‌هاست.
بنابراین شاید بتوان گفت امنیت آن به‌دلیل این تقسیم‌بندی بین بلوک‌های کوچک‌تر در بین کاربران کاهش پیدا کرده است و کاربران در اعتماد به این نوع شبکه دچار شک و تردید هستند! در ادامه به بررسی برخی از بلاک‌چین‌های Pos که جزء راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری لایه 1 هستند، می‌پردازیم:
-
الگوراند
الگوراند یک اجماع اصلاح‌شده یا PPOS است؛ به این معنا که همه کاربران موظف هستند تنها با یک توکن پاداش خود را از بیت‌کوین دریافت کنند؛ در حالی است که ارز اتریوم برای ورود و دریافت پاداش به 32 اتر احتیاج دارد که سبب افزایش هزینه برای کاربران می‌شود.
هنگامی که از مقیاس پذیری در بلاک چین صحبت می‌شود، می‌توان به الگوراند که ساختاری دولایه و یکپارچه دارد اشاره کرد. نحوه عملکرد الگوراند به این صورت است که در آن تراکنش‌هایی که پیچیده‌تر هستند، برای پروتکل‌های Defi توسط یکی از لایه‌ها یا زنجیره‌ها مدیریت و کنترل می‌شوند؛ درحالی‌که تراکنش‌های ساده‌تر توسط لایه دیگر مدیریت و کنترل می‌شوند.
به همین دلیل الگوراند در مقایسه با اتریوم چیست، در پردازش داده‌ها بهتر است. با این حال باید به این نکته توجه داشت که آیا الگوراند نسبت به اتریوم در شبکه بلاک‌چین مقیاس‌پذیرتر است یا خیر! می‌توان گفت امنیت الگوراند از اتریوم کمتر است و مکانیسمی برای بالابردن سطح امنیت خود ندارد؛ به همین دلیل اتریوم به‌دلیل سطح امنیت بالا در بین کاربران نسبت به الگوراند محبوب‌تر است.
-
الروند (EGLD)
الروند از روش شاردینگ که در آن بلوک‌ها را به قطعات کوچک‌تری برای عملکرد بهتر و سریع‌تر تراکنش‌ها تقسیم‌بندی می‌کند، به‌عنوان راه‌حل مقیاس‌پذیری لایه 1 خود استفاده می‌کند و الروند اجماعی از اصلاحات SPOS و شاردینگ است که با هم تلفیق شده‌اند که همین تلفیق سبب می‌شود الروند بتواند تا 100000 داده را پردازش کند.
از طرفی به‌دلیل استفاده از روش شاردینگ ممکن است امنیت آن کاهش یابد؛ چراکه با خردشدن شبکه تراکنش‌ها نیز خرد می‌شوند و امکان هک‌شدن بالا می‌رود.
-
سلو (CELO)
سلو یک هارد فورک از Geth است که در سال 2017 ایجاد شد. همچنین یک راه‌حل جهانی در پرداخت موبایلی است که امکان استفاده از شماره موبایل را به‌عنوان کلید عمومی مطرح می‌کند. سلو از اجماع سه پلتفرم CEUR،CUSD، CREAL استفاده می‌کند که به این صورت با ایجاد یک گره اضافی در شبکه ارتباط شبکه را افزایش می‌دهد.
-
هارمونی
یکی دیگر از بلاک‌چین‌هایی که برای حل مشکل مقیاس پذیری در بلاک چین از راه‌حل مقیاس‌پذیری لایه 1 بهره می‌برد، هارمونی است که از فرایند EPOS استفاده می‌کند که زنجیره اصلی آن به چهار لایه تقسیم می‌شود که همه این لایه‌ها هم‌زمان تراکنش‌های جدیدی را تأیید و به شبکه اضافه می‌کنند.
هریک از این لایه‌ها اعتبارسنجی و امنیت مجزایی دارند و می‌توانند تراکنش‌ها را با سرعت‌های گوناگونی انجام دهند که همین امر سبب ایجاد بلوک‌های متفاوتی با ارتفاع متفاوتی می‌شود.
این تغییر در ارتفاع بلوک‌ها در بحث امنیت شبکه مهم است؛ چراکه با تغییر ارتفاع فاصله‌ای بین بلوک‌ها ایجاد می‌شود که شبکه هارمونی سعی در ایجاد تعادلی بین مقیاس‌پذیری و امنیت شبکه با ایجاد این ارتفاع دارد.
2. راه‌حل مقیاس‌پذیری لایه 2
پایداری روش مقیاس بندی لایه اول به‌شدت به تغییراتی که روی شبکه بلاک‌چین روی می‌دهد بستگی دارد و تراکنش‌ها در زنجیره به‌صورت درون‌شبکه‌ای رخ می‌دهند؛ به همین دلیل روش‌های دیگری در شبکه بلاک‌چین مطرح می‌شود که به مقیاس بندی تراکنش‌ها در خارج از شبکه منجر می‌شود.
این روش همان راه‌حل مقیاس بندی لایه 2 است که مسئولیت تراکنش‌های خارج از زنجیره را بر عهده دارد. برای حل مشکل مقیاس‌پذیری بلاک‌چین در این روش باید امنیت شبکه اصلی را حفظ کند و با گرفتن امنیت از زنجیره اصلی خود را از روش‌های دیگر متمایز می‌کند.
راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری لایه 2 روش‌های متفاوتی هستند که روی بلاک‌چین اصلی تشکیل شده‌اند و برای انجام تراکنش‌ها از بلاک‌چین اولیه استفاده می‌کنند؛ بنابراین می‌توان گفت راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری لایه 2 نقش مهمی در کنترل و مدیریت فضای ذخیره‌سازی و شبکه را بر عهده دارد.
فرض کنید شما مسئول ساخت یک بزرگراه امن و پرازدحام هستید. حال تصمیم دارید حجم ترافیک را در این بزرگراه کاهش دهید. بنابراین بهتر است یک جاده فرعی را به آن بزرگراه اضافه کنید تا به این طریق بتوانید ترافیک را کنترل کنید.
این مثال دقیقاً تفاوت بین شبکه‌های بلاک‌چین لایه 1 و لایه 2 است؛ یعنی بزرگراه اصلی و بزرگ همان لایه 1 است و جاده فرعی که ایجاد کردیم، لایه 2 است.
نمونه‌های استفاده از راه‌حل لایه دو
نمونه های مختلفی دارند که به شرح زیر می‌باشند:
- شبکه لایتنینگ
- کانال‌های دولتی
- زنجیره‌های جانبی
- پلاسما
1. شبکه لایتنینگ
شبکه لایتنینگ از جمله شبکه‌هایی است که از راه‌حل لایه 2 استفاده می‌کند. عملکرد این شبکه به این صورت است که تراکنش‌ها را در مدت‌زمان کوتاهی و با کمترین کارمزد پردازش می‌کند.
2. کانال‌های دولتی
این کانال‌ها با انجام تراکنش‌های خارج از شبکه سبب ارتباط دوطرفه با شبکه بلاک‌چین می‌شوند؛ بنابراین فضای ذخیره‌سازی را افزایش می‌دهند و سرعت تراکنش‌ها را بالا می‌برند. برای تأیید تراکنش‌ها نیاز به مشارکت ماینرها نیست. درواقع راه‌حل لایه 2 تا حد زیادی مشکلات مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین این کانال‌ها را برطرف کرده است.
3. زنجیره‌های جانبی
زنجیره‌های جانبی نیز از راه‌حل‌های لایه به‌منظور حل مشکل مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین استفاده می‌کنند که انتخابی محبوب بین کاربران است. عملکرد زنجیره‌های جانبی به این صورت است که زنجیره جانبی در کنار بلاک‌چین در معاملات بزرگ‌تر شرکت می‌کند.
هریک از زنجیره‌های جانبی، برخلاف زنجیره اصلی می‌تواند تراکنش مجزایی را انجام دهد که همین امر سبب افزایش سرعت تراکنش‌ها شده است.
4. پلاسما
پلاسما نیز یکی از راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین است که بر پایه راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری لایه 2 عمل می‌کند. نحوه عملکرد پلاسما به این صورت است که به استفاده از زنجیره‌های فرعی که با یک بلاک‌چین اصلی شروع می‌شوند، متمرکز است و هر زنجیره فرعی می‌تواند به‌طور مجزا عمل کند.
بنابراین پلاسما برای نوع ویژه‌ای از تراکنش‌های با سرعت بالا ایجاد شده است. همچنین از امنیت بالا و فراوانی برخوردار است که همین امنیت بالا سبب محبوبیت آن در میان کاربران و جلب اعتماد آن‌ها شده است.
آینده مقیاس‌پذیری بلاک چین
بلاک‌چین همچنان موضوعی جذاب به شمار می‌رود و آن‌گونه که از شرایط برمی‌آید، در آینده نزدیک نیز جذابیت آن کم نخواهد شد، اما احتمالاً روش‌های عبور از این چالش با تغییراتی در عملکرد شبکه‌ها، دستخوش تغییر خواهد شد. استفاده از فناوری بلاک‌چین در عرصه‌های مختلف، بهبود عملکرد در شبکه‌های blockchain 3.0 که براساس اصول فناوری دفتر کل توزیع شده (DLT) و استفاده از ساختارهای داده‌ای کاهش تأخیر پردازش تراکنش‌ها از طریق مکانیسم‌های اعتبارسنجی و رأی‌دهی نوآورانه، گویای این امر است که مشکل مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین و راه‌حل‌های آن حتی در آینده احتمالاً اهمیت دوچندانی خواهد یافت!
سخن پایانی
مقیاس پذیری در بلاک چین ، به‌قدری برای شبکه‌ها چالش‌برانگیز شده که هرکدام از بلاک‌چین‌های اثبات کار تا اثبات سهام، روش خاص خود را برای مقیاس بندی به‌منظور تطبیق با حجم تراکنش‌ها در پیش گرفته‌اند.
طیف وسیعی از راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری بلاک‌چین برای حل این مشکل ارائه شده که بیش از همه راه‌حل‌های لایه 1 و راه‌حل‌های لایه 2 مدنظر قرار گرفته‌اند.