video thumb

توضیحاتی در مورد اندازه و مقیاس‌پذیری بلاک‌ها در بلاک چین

یک بلاک در بلاک چین مجموعه ای از تراکنش هاست که در آن هر تراکنش قبل از آنکه توسط شبکه تایید شود، باید در ابتدا اعتبار سنجی شود. هر بلاک دارای محدوده ای است که به اندازه همان بلاک شناخته می شود. اندازه هر بلاک به زبان ساده محدوده ای است که همان می تواند با تراکنش پُر کند.

۱٫ چرا اندازه بلاک ها مهم است؟

اندازه بلاک ها بر روی بلاک چین می تواند تأثیر بالقوه بزرگی بر سرعت و ظرفیت شبکه داشته باشد، اما همیشه بحث هایی در این زمینه وجود دارد.

همانطور که به احتمال زیاد می دانید، بلاک چین ها نام خود را از این واقعیت می گیرد که به معنای واقعی کلمه از یک تاریخچه مداوم از بلاک ها تشکیل شده اند. بلاک ها دسته ای از داده های تراکنش هستند و مقدار داده های موجود در هر بلاک همراه با سرعت تولید بلاک های زنجیره ای، تعداد تراکنش هایی را که شبکه در هر ثانیه یا TPS می تواند اداره کند، تعیین می کند. بدیهی است که داشتن نرخ بالای تراکنش در هر ثانیه جذابیت بیشتری دارد، بنابراین توسعه دهندگان همیشه به دنبال راه هایی برای بهبود این معیار هستند.

نرخ های واقعی بسته به شرایط شبکه متفاوت است، اما در حال حاضر بیت کوین حداکثر هفت تراکنش در ثانیه را انجام می دهد و اتریوم ۱۵ تراکنش در ثانیه را انجام می دهد. برای مقایسه، ویزا می تواند چیزی در حدود ۱۷۰۰ تراکنش در ثانیه را پردازش کند، بنابراین ضروری است که اگر این شبکه ها می خواهند به عنوان راه حل های پرداخت جهانی رقابت کنند، در این زمینه پیشرفت هایی حاصل شود. از آنجا که میزان TPS یک بلاک چین عمیقا به اندازه هر بلاک گره خورده است، این یک عامل اصلی در یافتن راهی برای پذیرش گسترده می شود. با این حال، همانطور که خواهیم دید، افزایش اندازه به طور نامحدود تنها یک راه برای نزدیک شدن به موضوع است و فلسفه های مختلف زیادی در مورد چگونگی پیشرفت رو به جلو وجود دارد.

۲٫ چه راه هایی برای مقیاس پذیر کردن بلاک چین ها وجود دارد؟

راه حل های مقیاس پذیری به دو شکل ارائه می شوند: زنجیره ای و برون زنجیره ای. هر دو با جوانب مثبت و منفی همراه هستند، اما در حال حاضر، هیچ توافقی وجود ندارد که برای آینده امیدوار کننده تر باشد.

مقیاس پذیری زنجیره ای

مقیاس پذیری زنجیره ای به فلسفه تغییر چیزی در مورد خود بلاک چین برای سریعتر کردن آن اشاره دارد. به عنوان مثال، یک رویکرد برای مقیاس پذیری شامل کوچک کردن مقدار داده های مورد استفاده در هر تراکنش می باشد تا تراکنش های بیشتری در یک بلاک قرار گیرند. این همان کاری است که بیت کوین با بروزرسانی Segregated Witness که به SegWit نیز شناخته می شود، به دست آورد. با تغییر نحوه دستیابی به داده های تراکنش، این پچ به بیت کوین امکان پیشرفت چشمگیر در ظرفیت کلی شبکه را فراهم می آورد.

راه دیگر برای افزایش بالقوه تعداد تراکنش ها در هر ثانیه بر روی یک شبکه، افزایش سرعت تولید بلاک است. در حالی که این می تواند تا حدی مفید باشد، محدودیت هایی برای این روش در رابطه با مدت زمان لازم برای انتشار یک بلاک جدید از طریق شبکه وجود دارد. در اصل، شما نمی خواهید قبل از اینکه بلاک قبلی به همه (یا تقریبا همه) نودهای شبکه ارسال شود، بلاک های جدید ایجاد شود، زیرا این امر می تواند باعث ایجاد مشکلات با اجماع شود.

ایجاد ارتباطات یکپارچه بین بلاک چین های گسسته یکی دیگر از روش های بالقوه است که می توان این سیستم ها را مقیاس پذیر کرد. اگر زنجیره های مختلف همه می توانند بین یکدیگر تراکنش انجام دهند، پس هر شبکه مجبور نیست به همان اندازه اطلاعات را اداره کند و توان هر یک از آنها باید بهبود یابد. البته به یک سیستم نیاز خواهد بود تا اطمینان حاصل شود که داده های ارسال شده بین شبکه ها ۱۰۰ درصد دقیق هستند و این همان کاری است که پروژه هایی مانند Polkadot در حال حاضر در حال انجام هستند. این پلتفرم با ترکیب چندین زنجیره بومی و همچنین قراردادهای هوشمند، این امکان را فراهم می آورد که کل اکوسیستم غیر متمرکز، یک بار به طور کامل اجرا شود.

سپس تکنیکی به نام شاردینگ (shading) وجود دارد که در آن معاملات به “شاردها” تقسیم می شوند و نودهای مختلف فقط بعضی از قسمت های خاص را تأیید می کنند، به طور موثر پردازش موازی را برای سرعت بخشیدن به سیستم انجام می دهند. این امر می تواند برای سیستم های اثبات کار یا اثبات سهام اعمال شود و قرار است یک جزء اصلی اتریوم ۲٫۰ را تشکیل دهد. این اقدام، پتانسیل لازم را برای بهبود ظرفیت و سرعت شبکه فراهم می کند و توسعه دهندگان امیدوار هستند که ما به رشدی بالغ بر انجام ۱۰۰،۰۰۰ تراکنش در ثانیه برسیم.

از طرف دیگر، لازم به ذکر است که هنوز چند سال طول خواهد کشید تا فرآیند شاردینگ به طور کامل در اتریوم به مرحله اجرا برسد و مخالفان ای امر اظهار داشته اند که این کار پیچیدگی را نیز می افزاید و به امنیت آسیب می رساند. این به این دلیل است که شاردینگ شانس وقوع ” دو برابر خرج کردن” را که در نتیجه وقوع یک حمله رخ می دهد را افزایش می دهد. این امر می تواند منجر به تأیید تراکنش هایی شود که بعنوان نامعتبر تلقی می شوند، مانند اینکه یک اتر (ETH) به دو آدرس مختلف ارسال می شود.

برخی از پروژه ها سعی کرده اند با محدود کردن میزان نودهای اعتبار سنج، سرعت شبکه را بهبود بخشند – یک فلسفه بسیار متفاوت با اتریوم. یک مثال در این زمینه EOS است که اعتبارسنج های خود را فقط به ۲۱ نفر محدود کرده است. این ۲۱ اعتبارسنج در تلاش برای حفظ یک شکل منصفانه و توزیع شده از توسط دارندگان توکن رای داده می شوند. این اقدام تارکنش های شبکه را به ۴۰۰۰ تراکنش در ثانیه رسانده است و توسعه دهندگان اطمینان دارند که می توانند به مقیاس پذیری این شبکه ادامه دهند وهمین مسئله این پروژه را به عنوان یکی از رقبای اصلی اتریوم در این فضا قرار داده است. با این حال، اعتبارسنج محدود اغلب به عنوان نوعی تمرکز مورد بررسی قرار می گیرند.

البته، یکی از رایج ترین ابزارها برای مقیاس پذیری یک بلاک چین، افزایش اندازه بلاک های فردی است. این رویکردی بود که بیت کوین کش هنگامی که از بیت کوین در سال ۲۰۱۷ فورک شد، استفاده کرد. با توجه به عدم تمایل به محدودیت ۱ مگابایتی، جامعه بیت کوین کش قوانین را تغییر داد به طوری که این پروژه می تواند بلاک هایی با حجم ۸ مگابایت و سپس ۳۲ مگابایت داشته باشد. اگرچه این بدان معناست که در هر بلاک فضای بیشتری برای داده های تراکنش اضافه شده وجود دارد، برخی اظهار داشتند که ادامه رشد اندازه های بلاک به طور نامحدود غیرممکن است. بسیاری این راه حل را صرفاً تغییر جهت مشکلات می دانند و در بدترین حالت، آن را به منزله برای آسیب رساندن به طبیعت غیر متمرکز بلاک چین تلقی می کنند. با توجه به اینکه در عمل، میانگین بلاک در شبکه بیت کوین کش همچنان زیر ۱ مگابایت است، بحث در مورد این هنوز حل نشده است و ما در ادامه به تفصیل این موضوع را بررسی خواهیم کرد.

مقیاس پذیری برون زنجیره ای

همچنین روش هایی برای بهبود توان شبکه وجود دارد که به طور مستقیم چیزی را در مورد بلاک چین تغییر نمی دهند. اینها معمولاً “راه حل های لایه دوم” نامیده می شوند، زیرا در بالای بلاک چین قرار دارند. یکی از شناخته شده ترین این پروژه ها، شبکه لایتنینگ برای بیت کوین است. در اصل، در شبکه لایتنینگ افراد با ایجاد کانال پرداختی با دیگران در شبکه و وارد کردن مقدار مشخصی بیت کوین به کانال‌ ها، می ‌توانند مبادلات خود را به صورت آنی انجام دهند و فقط با بسته شدن کانال، شبکه لایتنینگ صورتحساب نهایی را برای ثبت روی زنجیره انتقال می دهد. این گره ها همچنین می توانند به هم متصل شوند و یک سیستم پرداختی بسیار سریعتر و ارزانتر ایجاد کنند که تنها در بخشی از زمان با شبکه اصلی در تعامل است.

البته اتریوم نیز در این راستا راهکارهایی دارد. برای مثال، Raiden Network که به عنوان نسخه شبکه لایتنینگ اتریوم و همچنین یک محصول کلیه زنجیره ای به نام Celer Network طراحی شده است. این پروژه ها نه تنها تراکنش های برون زنجیره ای بلکه تغییرات حالت را نیز انجام می دهند که امکان پردازش قراردادهای هوشمند را فراهم می آورد. در حال حاضر، بزرگ ترین اشکال این سیستم ها این است که آنها یک کار را انجام می دهند و هنوز هم اشکالات و سایر موارد فنی وجود دارد که اگر کانال ها به درستی ایجاد نشده یا بسته نشوند، می توانند به وجود آیند.

یک ایده مشابه چیزی است به نام “sidechains”. در واقع اینها زنجیره هایی هستند که از زنجیره اصلی “منشعب” می شوند و این امکان را دارند که دارایی بومی را بین آنها جابجا کنند. این بدان معنی است که sidechain ها می تواند برای اهداف خاصی ایجاد شود که این فعالیت تراکنش را از شبکه اصلی دور نگه می دارد و پهنای باند کلی را برای مواردی که باید در زنجیره اصلی تسویه شوند، آزاد می کند. این امر برای بیت کوین از طریق Liechid sidechain پیاده سازی می شود و نسخه اتریوم به پلاسما شناخته می شود. ایراد اینجاست که هر sidechain بایستی توسط نودها ایمن شود و در صورت عدم آگاهی کاربر از اینکه چه کسی آنها را در پشت صحنه اجرا می کند، می تواند به مسائل امنیتی منجر شود.

۳٫ استدلال ها برای مخالفت و موافقت با افزایش اندازه بلاک چیست؟

کسانی که می خواهند اندازه بلاک را افزایش دهند، معتقدند که بلاک های بزرگتر نه تنها ظرفیت و سرعت را بهبود می بخشند، بلکه هزینه ها را نیز کاهش می دهند. مخالفا نگران این هستند که بلاک های بزرگتر منجر به تمرکز بیشتر شوند.

در این بین، بسیاری وجود دارند که احساس می کنند افزایش اندازه بلاک برای وارد کردن بیت کوین (BTC) و سایر دارایی های غیرمتمرکز به پذیرش گسترده مهم است. مطمئناً عادلانه است که اشاره کرد که با افزایش اندازه بلاک، نه تنها تراکنش های بیشتری در هر بلاک قابل تأیید است، بلکه متوسط هزینه تراکنش ها نیز کاهش می یابد. این بسیار خوب به نظر می رسد، زیرا شبکه سریع تر و ارزان تر خواهد بود. این مورد زمانی تقویت می شود که طرفداران خاطرنشان کنند که سایر راه حل های مقیاس پذیری مانند sidechains و شاردینگ، همچنان در حال آزمایش هستند و هنوز آماده اجرای گسترده نیستند.

اینها نکات مهمی هستند، اما مطمئناً افزایش اندازه بلاک ها عواقب خاصی به همراه دارد. باز هم، بسیاری آن را صرفاً خرید زمان می دانند و نه حل مسئله واقعی و راه حل های پیچیده تری در این میان لازم است. دلیل اینکه چرا بلاک های بزرگتر چنین مشکلی را ایجاد می کنند این است که اپراتورهای نود باید هر بلاک جدید را همانطور که بارگیری می شود، منتشر کنند و اینکه با سخت افزار فعلی مهم نیست که بلاک ها ۱ مگابایت، ۴ مگابایت یا حتی ۳۲ مگابایت باشند. با این وجود، اگر قرار است یک بلاک چین در سطح جهانی مورد پذیرش قرار بگیرد، این امر کافی نیست. به زودی، بلاک ها باید در مقیاس گیگابایت باشند و این برای بسیاری از افراد می تواند یک مانع باشد. اگر اکثر کاربران متوسط نتوانند اتصالات سخت افزاری یا اینترنتی را که قادر به دستیابی به این امر هستند در اختیار داشته باشند احتمالاً کمتر و کمتر این کار را انجام می دهند و همین مسئله منجر به افزایش تمرکز می شود. همانطور که گرگوری مکسول (Gregory Maxwell)، توسعه دهنده بیت کوین کور اظهار داشته است:

“وقتی در مورد تراکنش ها بر روی شبکه صحبت می کنید، تبادل ذاتی بین مقیاس پذیری و عدم تمرکز وجود دارد. به سفارش اتصال یک گیگابایتی به پهنای باند زیادی احتیاج دارید. چنین امری اتفاث می افتد، اما مشکل این است که خیلی غیرمتمرکز نخواهد بود، زیرا چه کسی قصد دارد یک نود را اجرا کند؟ “

در نهایت، افرادی که در مورد این تغییرات در یک شبکه تصمیم می گیرند، ماینرها هستند که می توانند اشاره کنند که از ارتقاء پروتکل شبکه پشتیبانی می کنند. از آنجا که بسیاری از ماینرها در استخرهای بزرگ قرار می گیرند که در نهایت همه با هم سیگنال می گیرند، این به طور بالقوه می تواند شکل دیگری از تمرکز باشد، زیرا این کنگلومرات ها حرف های زیادی نسبت به ماینرهای تنها می توانند داشته باشند. خوشبختانه بیش از یک راه برای نزدیک شدن به این موضوع وجود دارد و همه پروژه ها نمی خواهند اندازه های بلوک open-ended را ببینند. توسعه دهندگان دیگر این مشکل را به روش های هوشمندانه ای به امید کنار گذاشتن مسئله مقیاس پذیری نفی می کنند.

۴٫ چگونه پروژه های مختلف به این موضوع نزدیک شده اند؟

هیچ راه حل واحدی به عنوان بهترین راه حل مطرح نشده است و پروژه ها هنوز هم در تلاش برای ایجاد شبکه های مقیاس پذیر بطور جدی در حال کاوش نسخه های خلاقانه همه این فلسفه ها هستند.

در زمان نگارش این مطلب، بیت کوین از زمان اجرای SegWit به طور طبیعی ماهیت بلاک های خود را به روز نکرده است. گفته می شود که تحقیقات شبکه لایتنینگ و sidechain همچنان در حال انجام است و بسیاری انتظار دارند که برخی از اشکال آن از نوعی باشد چیزی که خرید روزمره با بیت کوین را به یک هنجار تبدیل می کند. همانطور که گفته شد پروژه هایی مانند بیت کوین کش ایجاد بلاک های بزرگ تر را پذیرفته اند و بیت کوین اس وی این اقدام را با رساندن ظرفیت بلاک های خود به اندازه ۲ گیگابایت انجام داده است. این امر مسلماً منجر به افزایش در هزینه نگهداری نود و همچنین مشکلات بیشتر در مورد بلاک های تنها شده است.

اگرچه حجم ۲ گیگابایت چشمگیر است، اما حتی پلتفرم های بلندپروازانه تر از این نیز وجود دارد. پروژه ای به نام ILCoin از پروتکل معروف به RIFT استفاده کرده است که طبق ادعای این تیم، امکان ایجاد بلاک هایی به اندازه ۵ گیگابایت و پردازش تا ۱۰۰٫۰۰۰ تراکنش در ثانیه را فراهم می کند. توسعه دهندگان ILCoin ادعا می کنند که این امکان وجود دارد زیرا هر بلاک از مجموعه های ۲۵ مگابایت “Mini-Blocks” تشکیل شده است و نیازی به استخراج جداگانه نیست، زیرا آنها به طور خودکار توسط بلاک های مادر تولید می شوند. این تیم می گوید که از این سیستم جدید برای ایجاد یک Decentralized Cloud Blockchain یا DCB استفاده می کند که “به لطف امکان همگام سازی همزمان بلاک ها، به عنوان یک راه حل جهانی ذخیره سازی داده ها، برابر دستکاری ها کاملاً مقاوم در خواهد بود. ” توسعه دهندگان ILCoin همچنین بر این باورند که این اولین پروژه ای است که قادر است پرونده های کاربران را به صورت زنجیره ای ذخیره کند.

همه پروژه ها مسلماً رویکرد بلاک بزرگ تری را در پیش نگرفته اند. در حالی که شبکه هایی مانند Zilliqa به اتریوم پیوسته اند و به شاردینگ به عنوان وسیله هایی اصلی ایجاد یک پلتفرم مقیاس پذیرنگاه می کنند، اتریوم خود به دنبال انتقال به سیستم جدید اثبات سهام است که با نام Casper شناخته می شود. از طرف دیگر، پروژه کاردانو یک رویکرد جدید به نام Hydra را توسعه داده است که می بیند هر کاربر ۱۰ “سر” و هر سر را به عنوان یک کانال جدید برای توان در شبکه کار می کند. امیدوارم این امکان را برای مقیاس پذیری یکپارچه فراهم آورد ، زیرا افزایش استفاده از شبکه همچنین باید باعث افزایش ظرفیت شود.

۵٫ این بحث هنوز حل نشده است.

با وجود کارهای بسیار خوبی که انجام می شود، هیچ راه حل روشنی برای مقیاس بندی بلاک چین وجود ندارد و این امکان وجود دارد که هرگز هم وجود نداشته باشد.

تمام احتمالات مورد بحث در بالا، کمک به دارایی های دیجیتال برای رسیدن به مرحله جهانی است، اما هنوز هیچ کدام از آنها، حرف آخر را نمی زنند. همانطور که بحث کردیم، برای هر یک از مباحث فوق الذکر جوانب مثبت و منفی وجود دارد و منطقی است که به راحتی یک برنده وجود نداشته باشد. پروژه های مختلف با اهداف منحصر به فرد ممکن است به طرق مختلف نیاز به مقیاس پذیری داشته باشند. حتی قابل قبول است که می توان بیش از یکی از این ایده ها را به طور همزمان برای افزایش فواید هر یک استفاده کرد.

با گذشت زمان، تاریخچه ای در مورد چگونگی مقیاس پذیری بلاک چین ها نوشته خواهد شد، اما ما هنوز در این مرحله قرار نداریم. با آزمایش و تجدیدنظر در راه حل ها، توسعه دهندگان باید هر روز به سیستم پردازش داده های جهانی نزدیک شوند که از پیشنهادهای فعلی پیشی بگیرد. در حال حاضر، مهم است که ذهن خود را باز نگه دارید و مایل باشید چیزهای جدید را امتحان کنید، زیرا شاید پاسخی که رهبران پروژه به دنبال آن هستند، در حال حاضر در این زمینه مورد آزمایش قرار گرفته باشد.