مقیاس پذیری و اندازه بلوک و تاثیر آن بر سرعت تراکنشها| فرهادمارکت

بلوک و مفهوم آن
زمان مطالعه ۱۰ دقیقه

اهمیت اندازه بلوک

مقیاس پذیری و اندازه بلوک­‌های منفرد موجود در بلاک چین می­تواند تاثیر بالقوه زیادی بر سرعت و ظرفیت شبکه داشته باشد، اما همیشه شاهد وجود یک بده و ­بستان هستیم.

همانطور که احتمالاً می­دانید، دلیل نام گذاری بلاک‌چین‌­ها این است که به معنای واقعی کلمه از زنجیره مداومی از بلوک­ها تشکیل شده­ اند. بلوک­ها از گروهی از داده­ های تراکنش تشکیل می­شوند و میزان داده موجود در هر بلوک به علاوه سرعت تولید بلوک زنجیره­ای تعیین ­کننده تعداد تراکنشی است که شبکه قادر به پردازش آن در هر ثانیه پردازش است.  بدیهی است که داشتن TPS بالا باعث افزایش جذابیت می­گردد، بنابراین توسعه ­دهندگان همیشه به دنبال راه­ هایی برای بهبود این شاخص هستند.

نرخ واقعی به شرایط شبکه بستگی دارد، اما نرخ پردازش بیت‌کوین در حال حاضر حداکثر در حدود هفت TPS است و اتریوم هم با ۱۵ TPS شرایط چندان بهتری ندارد. برای درک بهتر موضوع می­توانید این نرخ را با نرخ پردازش ویزا مقایسه کنید که می­تواند چیزی در حدود ۱۷۰۰ تراکنش را در هر ثانیه پردازش کند. بنابراین اگر این شبکه­ ها (بلاک چین‌­ها) قصد دارند تا به عنوان یک روش پرداخت جهانی با سایرین رقابت کنند، باید وضعیت خود را سر و سامان بدهند. از آنجا که نرخ TPS یک بلاک چین وابستگی شدیدی به اندازه هر بلوک دارد، بنابراین این نرخ یکی از عوامل اصلی در رسیدن بلاک چین به هدف پذیرش توسط عامه مردم خواهد بود. با این حال، صِرف افزایش نامحدود اندازه بلوک­ها تنها یک راهکار برای پرداختن به این مسئله است و فلسفه­ های مختلفی در مورد نحوه ادامه این مسیر وجود دارد. 

مقیاس پذیری در بلاک‌چین‌ها

راه کارهای مقیاس ­پذیری بر دو قسم است: 

  • در زنجیره
  • برون­­ زنجیره

هر دو نوع دارای مزایا و معایبی هستند. اما در حال حاضر اجماع نظر لازم در خصوص اینکه که کدام یک از آنها امید بیشتری برای رشد در آینده دارند وجود ندارد.

 

مقیاس پذیری در زنجیره

مقیاس­ پذیری در زنجیره بر این فلسفه استوار است که برای سرعت بخشیدن به بلاک‌چین باید چیزی در خود بلاک‌چین تغییر کند. به عنوان مثال، طبق یکی از رویکرد­های مقیاس­ پذیری، بایستی حجم داده ­های استفاده ­شده در هر تراکنش کاهش یابد تا معاملات بیشتری در یک بلوک جای بگیرند. این روش شبیه همان چیزی است که بیت‌کوین با به روزرسانی Segregated Witness یا به عبارت دیگر سگویت به آن دست یافت. این وصله نرم افزاری نحوه پردازش داده ­های تراکنش را تغییر داده و پیشرفت چشمگیری در ظرفیت کلی شبکه ایجاد کرد.  

افزایش میزان تولید بلوک روش دیگری است که برای افزایش بالقوه تراکنش در هر ثانیه در داخل یک شبکه قابل استفاده است. اگرچه این روش می­تواند تا حدی مفید باشد، اما انتشار یک بلوک جدید از طریق شبکه دارای محدودیت­ های زمانی است. اساسا این تمایل وجود ندارد که بلوک­های جدید قبل از برقراری ارتباط بلوک قبلی با همه (یا تقریباً) نودهای موجود در شبکه ایجاد شوند، چرا که این امر مشکلاتی را در زمینه اجماع همگانی ایجاد می­کند.

ایجاد ارتباط یکپارچه و بی­ نقص بین بلاک‌چین ­‌های گسسته، روش بالقوه دیگری است که این سیستم ­ها می­ توانند از طریق آن مقیاس­ پذیری کنند. اگر بلاک‌چین‌­های مختلف بتوانند با یکدیگر تراکنش داشته باشند، بنابراین هر شبکه مجبور نخواهد بود که داده زیادی را به تنهایی مدیریت کند و در نتیجه عملکرد هر یک از آنها تقویت

می­شود. شکی نیست برای اطمینان از اعتبار کامل داده­  های ارسالی بین شبکه­ ها به یک سیستم نیاز داریم. این روش همان کاری است که پروژه­ هایی مانند پولکادات در حال حاضر برای انجام آن فعالیت می­کنند.

تکنیک خرد کردن

 یک تکنیک به نام خرد کردن وجود دارد. در این تکنیک، تراکنش­ها به «خرده ­ریز» تقسیم می­شوند و نودهای مختلف فقط  خرده ­ریز های خاصی را تأیید می کنند؛ این روند به طور موثری باعث ایجاد امکان پردازش موازی شده و به افزایش سرعت سیستم منجر می­شود. این روند را می­توان در هر دو سیستم گواهی کار یا گواهی سهام اعمال کرد. ضمنا مقرر است تا این روند یکی از اجزای اصلی اتریوم ۲٫۰ را تشکیل دهد. این روند موجب بهبود ظرفیت و سرعت شبکه می­شود و توسعه­ دهندگان امیدوارند که با استفاده از آن، شاهد عملیاتی ­شدن ده­ هزار تراکنش در هر ثانیه باشند. 

بلاکچین بیت کوین

از سوی دیگر، لازم به ذکر است که افزودن کامل فرآیند خرد کردن به اتریوم چندین سال به طول خواهد انجامید. از طرفی، افراد بدبین معتقدند که که این امر باعث ایجاد پیچیدگی و تضعیف امنیت می­شود. ادعای این افراد از آنجا نشات می­گیرد که خرد کردن باعث افزایش «هزینه دوبرابری» در اثر وقوع یک حمله می­گردد. مسئله مهم در اینجا این است که تحت­ کنترل قرار دادن خرده­ ریز های منفرد نیازمند منابع کمتری نسبت به انجام یک حمله سنتی ۵۱% است. این امر می­تواند منجر به تأیید تراکنش­ هایی شود که در شرایطی غیر از این فاقد اعتبار شناخته می­‌شدند (مانند فرستادن یک اتریوم به دو آدرس مختلف).

تجربه پروژه های مقیاس پذیری

برخی از پروژه­ های مقیاس پذیری سعی کرده ­اند تا سرعت شبکه را از طریق محدود کردن تعداد نودهای اعتبارسنجی بهبود بخشند  (فلسفه ­ای بسیار متفاوت از اتریوم). EOS یکی از نمونه­ های این روش است که اعتبارسنج­ های خود را به ۲۱ مورد محدود کرده است. سپس دارندگان توکن به این ۲۱ اعتبارسنج رأی می­دهند تا نوعی از حاکمیت عادلانه و پراکنده را حفظ کنند (با نتایج متفاوت). این موضوع باعث شده است تا سرعت این شبکه در حدود ۴۰۰۰ تراکنش در هر ثانیه گزارش شود. بنابراین توسعه­ دهندگان اطمینان دارند که می­توانند مقیاس­ پذیری خود را ادامه دهند. در نتیجه، این پروژه به عنوان یکی از رقبای اصلی اتریوم در این زمینه شناخته می­شود. با این حال، برخی اعتبارسنج ­ها غالبا این روش را به عنوان نوعی تمرکزگرایی تلقی کرده و به آن به دیده تحقیر نگاه می­کنند. در نتیجه، نمی­توان ادعا کرد که همه کاربران شیفته این روش هستند.

رویکرد بیت کوین‌کش

شکی نیست که افزایش اندازه هر بلوک یکی از رایج ­ترین ابزار مقیاس­ پذیری بلاک‌چین است. این روش همان رویکردی است که بیت‌کوین کَش هنگام جدا شدن از بیت کوین در سال ۲۰۱۷ اتخاذ کرد. انجمن بیت‌کوین کَش به اعمال محدودیت ۱ مگابایت علاقه ­ای نداشت، بنابراین قوانین را تغییر داد تا این پروژه بتواند بلوک­های ۸ مگابایتی و سپس ۳۲ مگابایتی داشته باشد. بدیهی است که این روش به معنای وجود فضای بیشتر در هر بلوک برای افزودن داده ­های تراکنش است، اما برخی افراد معتقد هستند که ادامه رشد نامحدود اندازه بلوک امری ناممکن است. بسیاری از افراد این راه حل را صرفاً به منزله موکول کردن مشکل به آینده تلقی می­کنند. ضمنا بدترین تفسیر درباره این راه ­حل این است که راه­ حل مذکور می­تواند موجب آسیب به ماهیت غیرمتمرکز بلاک‌چین شود. با توجه به اینکه میانگین بلوک شبکه بیت کوین کش در عمل هنوز زیر ۱ مگابایت است، بنابراین بحث در این باره هنوز به نتیجه نرسیده و ما در بخش­ بعدی، این موضوع را دقیق­ تر بررسی خواهیم کرد.

مقیاس پذیری برون زنجیره

ضمنا روش­هایی نیز برای بهبود توان شبکه وجود دارد که تغییر مستقیمی در بلاکچین ایجاد نمی­کنند. این روش­ها را غالبا با عنوان «راهکارهای لایه دوم» می­شناسیم چرا که در بالای بلاک‌چین قرار می­گیرند. شبکه رعدوبرق بیت‌کوین یکی از شناخته ­شده ­ترین روش­ها در این خصوص است. نودهای این شبکه می­توانند کانال­هایی را بین یکدیگر باز کرده و مستقیماً و به صورت متقابل تراکنش انجام دهند. صرفا زمانی که کانال بسته می­شود، شبکه قادر خواهد بود تا آخرین صورت وضعیت را برای ثبت به بلاک‌چین انتقال دهد. همچنین این نودها می­توانند به همدیگر متصل شوند و یک نظام پرداخت بسیار سریع­تر و ارزان ­تری را ایجاد کنند که تنها گاهی اوقات نیازمند ارتباط با شبکه اصلی است.

البته اتریوم نیز راه‌کارهایی در این راستا دارد. به طور مثال شبکه Raiden یکی از این راهکارهاست که در واقع نقش شبکه رعدوبرق را برای اتریوم بازی می­کند. ضمنا یک محصول عام ‌­تر برای بلاک‌چین دارد که شبکه celer نامیده می­شود. این پروژه­ ها نه تنها معاملات برون زنجیره را انجام می­دهند بلکه تغییرات را نیز عنوان می­کنند. این قابلیت ­ها موجب می­شوند تا این شبکه بتواند قراردادهای هوشمند را نیز پردازش کند. در حال حاضر، بزرگترین نقص این سیستم­ ها این است که هنوز در دست ساخت هستند. ضمنا باگ­ها و مشکلات فنی نیز وجود دارند که می­توانند در صورت عدم ایجاد کانال­ها یا بسته شدن نادرست آنها بروز نمایند.

ساید چین چیست؟

یک ایده مشابه نیز وجود دارد که سایدچین (زنجیره­ های جانبی) نام دارد.  این زنجیره ­ها اساساً بلاک‌چین‌­هایی هستند که از زنجیره اصلی منشعب شده­اند و توانایی جابجایی دارایی بومی را در بین خودشان دارند. این بدان معنی است که زنجیره­ های جانبی رامی‌توان برای اهداف خاصی ایجاد کرد. بنابراین فعالیت این تراکنش­ها از شبکه اصلی جدا نگه داشته می­شود. این امر موجب آزاد شدن پهنای باند برای مسائلی می­شود که باید بر روی زنجیره اصلی مدیریت شوند. این کار در بیت کوین از طریق زنجیره جانبی لیکویید  اجرا می­شود و نمونه مشابه آن در اتریوم با عنوان پلاسما شناخته می­شود. یکی از نقاط ضعف زنجیره­ های جانبی این است که هر یک از زنجیره ­های جانبی باید توسط گروهی از نودها ایمن ­سازی شود؛ بنابراین در صورتی­که کاربر فرد فعال در پشت ­صحنه را نشناسد آنگاه این بی­ اطلاعی وی می­تواند مشکلاتی را در زمینه اعتماد و امنیت به دنبال داشته باشد.

دلالیل موافق و مخالف افزایش اندازه بلوک

همواره دیدگاه های متفاوتی در مورد ظرفیت بلوک وجود دارد که در ادامه به آنها میردازیم:

مزایای افزایش ظرفیت بلوک

دلایل موافقان افزایش اندازه بلوک این است که بلوک­‌های بزرگتر نه تنها ظرفیت و سرعت را بهبود می­بخشند بلکه هزینه­ ها را نیز کاهش می­دهند. اما مخالفان نگران این نکته هستند که بلوک‌های بزرگتر منجر به تمرکزگرایی بیشتر شوند.

بسیاری از افراد احساس می­کنند که افزایش اندازه بلوک کلید بیت‌کوین و سایر دارایی­ های غیرمتمرکز برای پذیرفته شدن و قبول توسط عامه مردم است. دور از عدالت نیست که اگر بگوییم افزایش اندازه بلوک نه تنها می­توان تراکنش­های بیشتری را برای هر بلوک تأیید کند، بلکه متوسط هزینه تراکنش نیز کاهش می­یابد. به نظر می رسد این بهترین حالت ممکن باشد چرا که سرعت و قیمت ارزان توامان حاصل می­گردد. این روش زمانی بیشتر جذاب­تر می­شود که طرفداران آن می­گویند سایر راه کارهای مقیاس­ پذیری، از جمله زنجیره­ های جانبی و خرد کردن، هنوز در مرحله آزمایش هستند و آماده پیاده ­سازی در سطح گسترده نیستند.

بلاک چین و بیت کوین
معایب افزایش ظرفیت بلوک

مسائل فوق نکات مهمی هستند، اما شکی نیست که افزایش اندازه بلوک نیز پیامدهایی به دنبال دارد. ضمنا بسیاری از افراد نیز این روش را صرفا خرید وقت تلقی کرده و آن را راهکار واقعی حل مسئله نمی­دانند و معتقد هستند که باید بر لزوم استفاده از راه کارهای پیچیده­ تری تاکید شود. دلیل اینکه آنها بلوک­‌های بزرگتر را یک مشکل می­دانند این است که کاربران نودها باید هر بلوک جدیدالانتشار را دانلود کنند. اما این موضوع نیز با شرایط سخت افزار فعلی و با در نظر گرفتن بلوک­های یک، چهار و حتی سی­ و دو مگابایتی، مسئله چندان مهمی نیست. اما اگر قرار بر این باشد که بلاکچین به صورت جهانی مورد استفاده قرار بگیرد، آنگاه این راهکار نیز کافی نخواهد بود. طولی نمی­کشد که اندازه بلوک­ها به گیگابایت می­رسد و همین امر برای خیلی از افراد به یک مانع تبدیل می­شود. اگر بسیاری از کاربران معمولی توانایی پرداخت هزینه سخت افزار یا ارتباط اینترنتی مورد نیاز برای این کار را نداشته باشند، احتمالاً تعداد افرادی که همچنان به استفاده از این شبکه ادامه می­دهند کم و کمتر خواهد شد. این امر می­‌تواند به افزایش تمرکز منجر شود. همانطور که گریگوری مکسول، توسعه ­دهنده بیت‌کوین کُر اظهار کرده است:

وقتی در مورد تراکنش های شبکه صحبت میکنیم، یک بده و بستان ذاتی بین مقیاس و عدم تمرکز وجود دارد. برای داشتن یک ارتباط گیگابیتی به پهنای باند زیادی نیاز دارید. این روش عملی است. اما مشکل در این است که این روش چندان غیرمتمرکز نخواهد بود، زیرا افراد کمی پیدا می شوند که بتوانند این چنین نود هایی را مدیریت کنند.

گریگوری مکسول
تصمیم گیری ماینر ها

در نهایت، این ماینرها هستند که در مورد این تغییرات یک شبکه تصمیم­ گیری می­کنند؛ ضمنا این ماینرها هستند که تمایل یا عدم تمایل خود برای پیشتیبانی از یک ارتقای سیستمی در پروتکل شبکه را اعلام می­کنند. از آنجاییکه بسیاری از ماینرها در قالب استخرهای بزرگ با هم متحد می­شوند و نهایتا تمایل خود را به صورت گروهی اظهار خواهند کرد، بنابراین همین موضوع نیز نوع بالقوه­ای از تمرکزگرایی است چرا که این اتحادها از نفوذ و توان بسیار بیشتری نسبت به ماینرهای منفرد برخوردار هستند. خوشبختانه راه­ های دیگری نیز باری حل این مسئله وجود دارد و همه پروژه­ ها قصد ندارند تا اندازه بلوک­ها را نامحدود در نظر بگیرند. سایر توسعه ­دهندگان به این امید که موضوع مقیاس­ پذیری را یکبار و برای همیشه حل کنند از روش­ های هوشمندانه دیگری برای خنثی کردن مشکل استفاده می­کنند.   

راهکار های موثر

تا کنون هیچ راهکار واحدی به عنوان بهترین راهکار ارائه نشده است و پروژه­ های مختلف همچنان در تلاش هستند تا با کاوش فعالانه نسخه­ های نوآورانه کلیه فلسفه­ های موجود به شبکه­ هایی مقیاس ­پذیر دست پیدا کنند.

در زمان نوشتن این مقاله تا کنون و از زمانیکه بیت‌کوین به­ روزرسانی سگویت را ارائه کرده است، ماهیت بلوک­های این رمزارز به صورت بومی ارتقا داده نشده­ اند. همانطور که گفته شد، تحقیقات مربوط به شبکه رعدوبرق و شبکه­ جانبی همچنان ادامه دارد و بسیاری انتظار دارند که نتیجه آن به گونه ­ای باشد که خرید روزانه با بیت‌کوین به یک امر عادی تبدیل شود. همانطور که اشاره شد، پروژه ­هایی مانند بیت‌کوین­ کش از ایجاد بلوک­های بزرگتر استقبال کرده ­اند و بیت‌کوین اس­ وی محدودیت بسیار بالای ۲ گیگابایتی را برای اندازه بلوک­های خود در نظر گرفته است. مسلماً این امر هزینه نگهداری نود را افزایش داده و مسائل مکرری را برای بلوک­های جامانده ایجاد می­کند.

بلاکچین
مقایسه پروتکل مقیاس پذیری در دو کوین متفاوت

هر چند که ۲ گیگابایت حجم چشم گیری است، اما حتی پلتفرم­های بلندپرواز­ تری نیز وجود دارند. در پروژه ای به نام ILCOIN از پروتکلی به نام RIFT استفاده شده است که تیم توسعه­ دهنده آن مدعی است این پروتکل امکان ایجاد بلوکهایی با اندازه ۵ گیگابایت و توان تولید تا ۱۰۰٫۰۰۰ تراکنش در ثانیه را فراهم می­آورد. توسعه­ دهندگان ILCOIN ادعا می­کنند که دلیل فراهم آمدن چنین امکانی این است که هر بلوک از مجموعه­ های ۲۵ مگابایتی ریز-بلوک­ها تشکیل شده است. ضمنا این ریزبلوک­ها نیازی به استخراج جداگانه ندارند چرا که به طور خودکار و توسط بلوک­های اصلی تولید می­شوند. طبق اظهارات این تیم، آنها از این سیستم جدید برای ایجاد بلاک‌چین ابری غیر متمرکز یا DCB استفاده می­کنند. این سیستم به لطف توانایی همگام­ سازی همزمان بلوکها، به عنوان یک راهکار جهانی برای ذخیره ­سازی داده­ ها عمل می­کند که کاملاً در برابر دستکاری مقاوم بوده و نیازی به برقراری اعتماد بین طرفین ندارد. ضمنا توسعه ­دهندگان ILCOIN معتقدند که پروژه­ آنها این اولین پروژه­ای است که امکان ذخیره پوشه­ های کاربران را به صورت بر زنجیره فراهم آورده است.

البته همه پروژه­ ها از رویکرد بلوک بزرگتر بهره نمی­گیرند. در حالی که شبکه هایی مانند Zilliqa  به امید استفاده از خرد کردن به عنوان ابزار اصلی خود جهت رسیدن به یک پلتفرم مقیاس­ پذیر به اتریوم محلق شده ­اند؛ خود اتریوم به دنبال مهاجرت به یک سیستم گواه سهام جدید است که Casper نام دارد. از سوی دیگر، پروژه Cardano رویکرد جدیدی به نام Hydra ایجاد کرده است که برای هر کاربر ۱۰ سر در نظر می­گیرد و هر سر به عنوان یک کانال جدید در خدمت توان عملیاتی شبکه قرار می­گیرد. خوشبختانه از آنجاییکه افزایش استفاده از شبکه باعث افزایش ظرفیت می­گردد، بنابراین این روش امکان مقیاس­ پذیری بی‌­نقص و یکپارچه­ ای را فراهم می­کند.

سخن پایانی

با وجود کارهای بسیار خوبی که انجام شده است، اما هنوز هیچ راهکار روشنی برای مقیاس­ پذیری ­بلاک‌چین وجود ندارد و ممکن است که هرگز ایجاد نشود.

همه احتمالاتی که در اینجا بررسی شدند برای کمک به رساندن دارایی­ های دیجیتالی به یک سطح جهانی هستند، اما هنوز هیچکدام از آنها  به تصمیم نهایی منجر نشده­ اند. همانطور که گفتیم، هر کدام از آنها مزایا و معایبی دارند تصور صرفا یک برنده کاری نیست که به سادگی انجام شود (وجود چندین برنده امری متصور است). پروژه­ های مختلف که اهداف منحصربفردی دارند بایستی از طرق مختلف در معرض مقیاس­ پذیری قرار بگیرند. حتی این احتمال نیز ممکن است که بتوان از بیش از یک ایده به طور همزمان استفاده کرد تا مزایای هر کدام از آنها چند برابر شود.

با گذشت زمان، تاریخ شیوه مقیاس­ پذیری بلاکچین‌­ها را ثبت خواهد کرد؛ اما ما هنوز به آن نقطه نرسیده ایم. توسعه­ دهندگان بایستی بتوانند از طریق آزمایش و تفکر چندباره در خصوص راهکارها، هر روز به سیستم جهانی پردازش داده نزدیک شوند بنحویکه روش­های جدید بتوانند با روش­های فعلی رقابت کرده و یا از آنها پیشی بگیرند. در حال حاضر، داشتن ذهنیت باز و تمایل به آزمودن چیزهای جدید از اهمیت بالایی برخوردار هستند، چرا که شاید پاسخی که افراد پیشرو در این پروژه به دنبال آن هستند هم اکنون در حال پس دادن آزمایش میدانی خود است.

۰ (۰ امتیاز)
0 0 vote
Article Rating
Subscribe
Notify of
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments