مقیاس پذیری (Scalibility) در بلاک چین و راه حل آن

مقیاس پذیری (Scalibility) در بلاک چین و راه حل آن

مقیاس پذیری یا همان Scalability را با یک تعریف بسیار ساده برای شما باز میکنم: سیستمی که بتواند خواسته های در حال افزایش را همزمان و بدون اشتباه پاسخگو باشد. فرض کنید شما یک وب سایت دارید که بازدید این وب سایت در زمانهای مختلف متفاوت است. طبیعی است در اوایل هفته و یا روزهای تعطیل با توجه به موضوع وب سایت، این بازدید به طور شگفت انگیزی افزایش پیدا خواهد کرد. این وب سایت بر روی یک سرور قرار دارد آیا سرور شما تغییر چند هزار نفری را نیز براحتی میتواند مدیریت کند؟ اگر این چند هزار به میلیونها بازدید کننده افزایش یابد چطور؟ در صورتیکه سرور شما بتواند با هزینه ی به نسبت معقولی این تعداد بازدید کننده را مدیریت کند، شما یک سیستم Scalable یا توسعه پذیر خواهید داشت.

در تکنولوژی بلاک چین علیرغم منافع بسیار زیادی که در آن وجود دارد و نمیتوان آنرا در سیستم های سنتی پیدا کرد همانند غیرمتمرکز بودن، امنیت بسیار بالا و یا شفافیت مشکلاتی را نیز در خود گنجانده است. یکی از این مشکلات عدم مقیاس پذیری می باشد. مقیاس پذیری (Scalibility) یعنی شبکه‌ توانایی پاسخگویی به میزان تقاضای شبکه را داشته باشد. در بلاک چین بیت کوین امروزه توانایی انجام تنها ۷ تراکنش در ثانیه و اتریوم ۱۵ تراکنش در ثانیه را دارد. این درحالیست که یک کارت بانکی معمولی 56000 تراکنش و شبکه ویزا کارت تا 2000 تراکنش در ثانیه را می تواند براحتی انجام دهد.

مقیاس پذیری (Scalibility) در بلاک چین و راه حل آن

سال ۲۰۱۷ پس از افزایش بیش از حد تعداد تراکنش های بیت کوین و اتریوم و بسیاری از آلت کوین ها، بسیاری از تراکنش ها به دلیل پایین بودن سرعت بلاک چین آن ها، مدت طولانی در انتظار تایید می‌ماندند و بدلیل عدم مقیاس پذیری نگرانی هایی را در دیدگاه مردم به ارزهای دیجیتال بهمراه داشت. تاخیر ارسال تراکنش ها و افزایش کارمزد آنها باعث شده است که مدت زیادی صرف تایید تراکنش ایجاد شود.

شاخص ترین ارزها در فناوری بلاک چین بیت‌کوین و اتریوم هستند که بیشتر برای پردازش مبادلات استفاده می‌شوند. در ابتدای کار سایز هر بلوک حداکثر تا یک مگابایت در نظر گرفته‌ شده بود.

اگرچه این مکانیزم برای افزایش امنیت بیت‌کوین طراحی‌شده بود،‌ اما میدانیم برای توسعه شبکه بیت‌کوین در آینده یک مانع بزرگ به حساب می آید. هر تراکنش در شبکه حاوی اطلاعاتی است. اگر قرار باشد این اطلاعات در بلوکی با حداکثر ظرفیت یک مگابایت ذخیره شود، در هر مرتبه تنها تعداد معدودی تراکنش، قابل پردازش خواهد بود.

شبکه بیت‌کوین می‌تواند حداکثر ۳ یا ۴ تراکنش در ثانیه را پردازش کند. میدانیم اگر قرار باشد رمزارزها به‌صورت گسترده برای خدمات پرداخت مورداستفاده قرار گیرند، باید از عهده صدها یا هزاران تراکنش در ثانیه برآیند تا گردش مالی میان مشتریان و صاحبان مشاغل بدون تأخیر امکانپذیر باشد.

 

مقیاس پذیری یک مسئله اصلی در تمامی سیستم های مالی و دیجیتال است.

قسمتهای مختلف مقیاس پذیری شبکه بلاک چین

  • تعداد تراکنش‌ها در ثانیه (TPS).
  • حجم مورد نیاز جهت ذخیره سازی بلاک چین.
  • سرعت انتقال اطلاعات در شبکه.

تمامی این عوامل پارامترهایی مهمند که یک شبکه مقیاس پذیر با توجه به تقاضای شبکه باید بتواند توان پاسخگویی آن‌ها را داشته باشد. متاسفانه مسئله ای که در این میان نسبت به مقیاس پذیری جلب توجه میکند تعداد تراکنش هایی است که یک بلاک چین در ثانیه می تواند انجام دهد. مثلا در شبکه بیت کوین تقریبا هر ده دقیقه یک بلوک جدید به بلاک چین آن اضافه می شود که شامل تعدادی تراکنش است. حجم بلوک‌های بیت کوین در حال حاضر به یک مگابایت محدود شده است. هر تراکنش بسته به تعداد وروردی‌ها (Input) و خروجی هایش (Output) حجم متفاوتی دارد. اما اگر به صورت میانگین حجم هر تراکنش را ۲۵۰ بایت در نظر بگیریم، هر بلوک که هر ۱۰ دقیقه یکبار ساخته می‌شود می تواند حدود ۴۰۰۰ تراکنش را در خود جای دهد. با این فرضیات بیت کوین حدود ۷ تراکنش در ثانیه را می‌تواند تایید کند و در صورت افزایش تعداد آن‌ها، تراکنش ها باید مدت بیشتری را در MemPool به انتظار تایید بنشینند. ازآنجا که اولویت تایید با تراکنش‌هایی با کارمزد بیشتر است بالطبع کارمزد تراکنش ها نیز افزایش می یابند.

البته به این مساله نیز باید توجه کرد اینکه مقیاس پذیری یک مسئله نسبی است. مقیاس پذیر به هیچ شکلی در این شبکه وجود ندارد چرا که این پارامتر علاوه بذر این نسبت به زمان متغیر است به میزان تقاضای شبکه نیز ارتباط نزدیکی دارد و نمیتوان یک نسخه ی پیچیده و آماده ای را برای آن تجویز کرد. با توجه به افزایش تقاضای شبکه باید بتوانیم ظرفیت آن را به روش‌های مختلف در طول زمان افزایش یابد. علاوه بر این در یک شبکه متمرکز مثل شبکه ویزا کارت دستیابی به مقیاس پذیری دارای بسیار ساده تر است و میتوان با هزینه بر روی زیرساخت‌ها و سرورها تعداد تراکنشها در ثانیه (TPS) را افزایش داد. در یک شبکه غیر متمرکز مسئله بسیار پیچیده تر است

سه‌گانه مقیاس پذیری ویتالیک بوترین

یک بلاک چین نمی تواند هم زمان سه پارامتر زیر را با هم داشته باشد، بلکه تنها دوتا از آنها را می تواند داشته باشد و برای به دست آوردن ویژگی سوم باید یکی از آن دو ویژگی قربانی شود.

  • مقیاس پذیری (Scalibility)
  • غیرمتمرکز بودن (Decentralization)
  • امنیت (Security)

 

مثلا بیت کوین و اتریوم شبکه‌هایی غیرمتمرکز و با امنیت بالا دارند ولی در حال حاضر مشکل مقیاس پذیری دارند. ولی هرکدام قصد دارند در آینده با به کار بردن فناوری‌های جدیدی این مشکل را حل کنند.

راهکارهای رفع عدم مقیاس پذیری شبکه بلاک چین

1- سایز بلوک ها را افزایش دهیم.

ساده‌ترین راه افزایش TPS( تعداد تراکنشها در ثانیه )، افزایش سایز بلوک‌ در بلاک چین است. جهت افزایش تراکنش های بیت کوین در هر بلوک، بیت کوین کش با ایجاد یک فورک سخت توانست حجم بیت کوین را از یک مگابایت به هشت مگابایت افزایش دهد.

 

باید توجه داشت بهترین مسیر ساده ترین مسیر نیست. درست است سایز بلوک‌ها افزایش  پیدا کرد اما این مسئله علاوه بر اینکه افزایش حجم کلی را در پی داشت در نتیجه در حال حاضر یک گره کامل (Full Node) با حجم تقریبی ۲۱۵ گیگابایت است که این مقدار با اضافه شدن بلوک‌های جدید به تدریج زیادتر می‌شود.

با چند برابر کردن سایز بلوک‌ها حجم کل بلاک چین هم چند برابر می‌شود. در حال حاضر افراد زیادی قادر به دانلود و ذخیره سازی این حجم از اطلاعات جهت داشتن یک فول نود شبکه بیت کوین هستند اما اگر این حجم چند برابر شود آنگاه افراد معدودتر و شرکت‌های بزرگ تنها قادر به انجام این کار خواهند بود و این امر باعث کاهش غیرمتمرکز بودن شبکه (ضلع دیگر سه‌گانه مقیاس پذیری) می‌شود.

 

2- نرخ تولید بلوک‌های جدید را افزایش دهیم.

با این کار علاوه بر افزایش تعداد تراکنش ها شاهد افزایش سرعت تایید تراکنش‌ها هستیم. این روش با دو بزخورد جدی روبرو میشود. اولا حجم کلی بلاک چین افزایش میابد ثانیا با افزایش حجم غیر متمرکز بودن آن را نیز کاهش می‌دهیم ثالثا در صورتی که نرخ تولید بلوک‌های جدید کاهش یابد در مدت زمان کمتری بلوک های جدید نیز ساخته میشود و احتمال اینکه دو ماینر در دوجای مختلف بطور همزمان بلوک‌ جدیدی را استخراج کنند، بالطبع افزایش می یابد و فورک ها بخودی خود ناخواسته افزایش میابند.

 

3- حجم تراکنش‌ها کاهش پیدا میکند.

با کاهش حجم میتوانیم تعداد بیشتری تراکنش در یک بلوک داشته باشیم، در نتیجه TPS افزایش یابد. راهکارهای مختلفی تا کنون برای کاهش حجم تراکنش ها پیشنهاد شده‌اند. مانند  سگویت و یاامضاهای دیجیتال متراکم شده که با این ترفند تا حد زیادی حجم تراکنش‌ها را کاهش می دهد. قسمت زیادی از حجم یک تراکنش مربوط به امضاهای دیجیتال آن است.

 

4- لایه دوم (Layer-Two Solutions)

ایجاد یک شبکه مجزا بر روی بلاک چین اصلی که به آن لایه دوم نیز گفته می‌شود یکی دیگر از راهکارهای رفع عدم مقیاس پذیری میباشد. با این روش نیازی به ثبت تک تک تراکنش‌ها بر روی شبکه بلاک چین نیست اما این تراکنش ها می‌توانند بر روی شبکه امن لایه دوم انجام شوند و در صورت لزوم بر روی بلاک چین اصلی هم ثبت شوند. مانند شبکه لایتنینگ و یا تکنولوژی پلاسما Plasma.

 

5- الگوریتم‌های اجماع مقیاس پذیر

بسیاری از مشکلات مربوط به مقیاس پذیری مربوط به فرآیند اجماع اثبات کار (POW) است. بنابراین برای حل این مشکل و سایر مشکلات از قبیل مشکلات زیست محیطی ناشی از استخراج ارز در ماینرها،جایگزین های زیادی برای ایجاد اجماع (Consensus) در شبکه‌های غیر متمرکز بوجود آمده اند. مانند اثبات سهام (Proof of Stake) و انواع آن، راهکارهای غیر بلاکچینی مانند تکنولوژی Tangle که در آیوتا (IOTA) به کار رفته و آن را کاملا مقیاس پذیر کرده و یا فناوری Block Lattice که در ارز دیجیتال Nano از آن استفاده شده است.

 

بسیاری از آلت کوین‌ها  مانند ریپل ادعا می‌کنند که با استفاده از تکنولوژی‌های مختلف، شبکه آن‌ها قابلیت پشتیبانی از چندین هزار تراکنش در ثانیه را دارد، اما میدانیم مشکل تنها پاک کردن صورت مسئله نیست. بسیاری از این آلت کوین ها مقداری از غیرمتمرکز بودن و یا امنیت شبکه خود را فدای این تعداد تراکنش در ثانیه کرده‌اند. البته یک کوین با توجه به کاربردش باید تعیین کند در کجای این معادله قرار دارد.

 

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *