مقیاس پذیری در بلاک چین چیست؟

مقیاس پذیری در بلاک چین : همه مطالب در دنیای ارز دیجیتال مکمل یکدیگر اند، یعنی هر مطلب کامل کننده‌ی مطلب قبلی خود خواهد بود. درمباحث پیشین تیم توکن باز به مبحث دفترکل توزیع شده و الگوریتم اجماع را برای کاربران شرح دادیم. اکنون به موضوع مقیاس پذیری پرداخته و بررسی می‌کنیم.

مفاهیم کلی :

• مقیاس پذیری چیست؟
• مقیاس پذیری بیت‌کوین
• راه حل‌های مشکلات در رمز ارزها
• موانع مقیاس پذیری در بلاک چین
• انواع بلاکچین مقیاس پذیری
• راه حل‌های بهبود مقیاس پذیری در بلاکچین
• آینده‌ی مقیاس پذیری
• اثرات منفی مقیاس پذیری بیت کوین

مقیاس پذیری (scalability) چیست؟

در این مبحث باید بدانیم دنیای بلاک چین و فناوری آن بسیار پیچیده و نوپاست. اما مقیاس پذیری مسئله پیچیده و غیر قابل فهمی نیست. در واقع مقیاس پذیری به بیان ساده یعنی آنکه گنجایش جواب‌دهی و پردازش میزان تراکنش‌های مورد نیاز کاربران را فراهم کند.

باید به طور کلی بدانیم یک بلاک‌چین مطلوب در مقابل هر میزان تراکنش باید جوابگوی نیاز کاربرها باشد و محدودیت‌های کمتری داشته برای کاربران به همراه داشته باشد.

البته باید خاطر نشان شد که سیستمهای پرداخت‌ سنتی نسبت به بلاک‌چین بیت‌کوین سرعت پردازش سریعتری را ارائه می‌کند و به همین جهت هزینه تراکنش در این شبکه‌ها نسبت به بلاک‌چین بیت‌کوین کمتر و به صرفه‌تر است.

مقیاس پذیری بیت‌کوین

همانطور که می دانیم مقیاس پذیری در بیت‌کوین بسیار پایین و دچار ضعف است. و دلیل این ضعف این است که بیت‌کوین بر الگوریتم اثبات کار یا POW پیاده سازی و طراحی شده است. این روش یک روند تصادفی برای معین کردن بلاک‌های معتبر آتی است. باید اذعان داشت در روش POW تمام شبکه یکپارچه می شوند تا نود یا گره‌ها در این ماراتن برای بلاک‌های بعدی به رقابت بپردازند. POW  یک مکانیزم آبشاری طراحی شده است.

در آینده‌ی نه چندان دور مقیاس پذیری برای رمز ارز بیت کوین به یک معضل تبدیل می‌شود. هم اکنون رمز ارز ترون قابلیت پردازش 2000 تراکنش در ثانیه را دارد. حال آنکه بیت‌کوین از سرعت پایین‌تری در حال استفاده است.

راه حل‌های مشکلات scalability در رمز ارزها

به طور جامع دو راه حل برای مشکلات مقیاس پذیری در نظر گرفته شده است.

که در برگیرنده‌ی 2 راهکار : 1-درون زنجیره‌ای 2-برون زنجیره‌ای می‌باشد.

راهکار برون زنجیره‌ای به راهکار و یا روش‌هایی که با تغییر در مکانیزم اصلی بلاک‎چین انجام می شود، می‌گویند. همانند: افت حجم تراکنش ها و یا بالا رفتن نرخ میزان تراکنش‌ها در ثانیه و غیره

اما راهکار درون زنجیره‌ای بدون آنکه در مکانیزم اصلی بلاک‌چین تغییری ایجاد کند. با ایجاد شبکه‌های فرعی بر روی این بستر قابلیت استفاده و انجام را دارند.

ضمن آنکه نرخ میزان تراکنش‌ بر ثانیه یا TPS پارامتری درخور، برای ارائه میزان مقیاس پذیری در بلاک‌چین است.که با بالارفتن TPS مقیاس پذیری را در بلاک چین می توان به حدی نسبتا زیادی صعودی کرد. یکی از این راهکارها را می توان افزایش اندازه‌ی بلوک دانست.

اما از اثر بخش‌ترین راهکارها که تا به حال توصیه شده، می توان به راهکار Layer-Two Solutions یا راهکار لایه دوم اشاره کرد. با بهره‌جویی از روش لایه دوم میتوان یک شبکه کاملا جداگانه بر بستر بلاک‌چین ایجاد نمود. که در این روش بخش عظیمی از تراکنش‌ها روزمره به LTS امن انتقال پیدا می‌کنند و باعث اختصاص ظرفیت تراکنش‌های بلاک چین با حجم بالاتر می‌شود. بدین ترتیب سرعت پردازش ها بهبود می‌یابد و امنیت خرد و کلان آن تامین می‌شود.

موانع مقیاس پذیری در بلاک چین

ویتالیک بوترین (Vitalik Buterin) که خالق رمز ارز اتریوم است. اعتقاد دارد که سه ویژگی تمرکز زدایی،سرعت و امنیت را، هیچ شبکه ای توانایی ارائه بطور همزمان به کاربرانش را ندارد. وی برای این مقوله‌ نام “سه راهی مقیاس پذیری” را برگزید.

هر ارز دیجیتال در شبکه‌ی بلاک‌چین مبتنی بر الگوریتم POW یک ویژگی را فدای دیگری می‌کند. به طور مثال: در بیت‌کوین سرعت تراکنش ‌ها در بلاک‌چین اگرچه پایین است، اما باید خاطر نشان شد که بیت‌کوین غیر متمرکز و از امنیت بالایی برخوردار است.

حال آنکه عکس این قضیه در ارز دیجیتال ریپل قابل مشاهده است. ریپل برای افزایش سرعت عملکرد تراکنش‌ها (بیش از 999 تراکنش در ثانیه) ویژگی تمرکز‌ زدایی بلاک‌چین را حذف کرده است. اکثریت رمز ارزها برمبنای الگوریتم POW کار می‌کنند، پس مقیاس پذیری را قربانی امنیت و ویژگی تمرکز زدایی کرده‌اند به همین دلیل این پلتفرم‌ ها از سرعت نسبتا پایینی برخوردارند.

برعکس الگوریتم اثبات کار ” POW ” الگوریتم اثبات سهام “POS” با کوشش در مقیاس پذیری در بلاک‌چین‌های خود را با بی توجهی به عوامل تمرکز‌زدایی و امنیت افزایش دهد. به همین جهت باعث افزایش ارائه سرعت این پلتفرم و سیستم‌های بر مبنای POS شده است.

انواع بلاک‌چین مقیاس پذیری

انواع بلاکچین مقیاس پذیر به 4 دسته تقسیم میشوند:

• مقیاس پذیری بیت کوین
• مقیاس پذیری اثبات کار(POW)
• الگوریتم‌های مقیاس پذیری تولرانس خطای بیزانس (BFT)
• توسعه افقی بلاک چین‌ها (Scale-out Block chains)

راه حل‌های بهبود مقیاس پذیری در بلاکچین

چندین راه حل برای بهبود مقیاس پذیری وجود دارد که در ذیل به طور مختصر به شرح آن می‌پردازیم.

بالا رفتن حجم بلاک‌ها :

یکی از اثر بخش‌ترین راه‌های بهبود TPS در بلاک چین افزایش سایز بلاک است. بلاک چین در 4 سال پیش یعنی در سال 2017 جهت افزایش حجم بلاک، یک هارد فورک (Hard Fork) به نام بیت‌کوین‌کش ایجاد کرد. بیت‌ کوین‌ کش با حجم 8 مگابایتی از بلاک توانست به مقیاس پذیری بهتری نسبت به بیت کوین دست پیدا کرده و آن را ارائه دهد.

بالا رفتن پاداش ماینینگ:

زمانی که ماینرها به حل معادلات پیچیده‌ی بلاک می‌پردازند با حل این بلاکها پاداشی دریافت می‌کند که اگر این پاداش در شبکه‌ی بلاک‌چین افزایش پیدا کند، ماینر ها نیز انگیزه ی بیشتری برای ماین کردن و تایید تراکنش‌ها دارند که باعث افزایش نرخ بلاک‌چین می‌شود.

کم شدن حجم تراکنش‌های شبکه :

هرچقدر تراکنش‌های موجود در بستر بلاک‌چین کمتر باشد، سرعت تایید و نتیجه آن، افزایش TPS شبکه است. بیت کوین با سافت فورک (Soft Fork) کوشش کرده مقیاس پذیری را در بلاک‌چین اجرا و بهبود بخشد. که نتیجه کم شدن این حجم تراکنش در بلاک به میزان سرعت تایید تراکنش بر روی مقیاس پذیری اثری مثبت دارد.

بهره‌جویی از لایه دوم بر بستر بلاک‌چین :

برای بالا بردن بهره وری از مقیاس پذیری می توان یک شبکه‌ی جداگانه ایجاد کرد. این شبکه جدا LTS یا لایه دوم می‌گویند. در این روش نیازی به ذخیره و ثبت همه تراکنش بر بستر بلاک چین اصلی نیست. بعضی از تراکنش به جای ذخیره سازی در بستر بلاک‌ چین اصلی بر روی شبکه یا لایه دوم ثبت و ذخیره می‌شود.

شبکه لایتینگ یک شبکه جداگانه از بلاک چین اصلی است. این شبکه بر روی بیت‌کوین پیاده سازی شده تا مشکلات مقیاس پذیری آن را حل و فصل کند.

بهروری از طریق‌های دیگر اجماع :

الگوریتم POW یکی از موانع مقیاس پذیری در بلاک‌چین محسوب می‌شود. که با روش های دیگری چون الگوریتم POS یا تکنولوژی Block Lattice می‌توان مقیاس پذیری در شبکه را بهبود بخشید.

آینده‌ی مقیاس پذیری

در طی چندین سال گذشته اوضاع مقیاس پذیری به طرز چشمگیری بهبود و کیفیت یافته شده است. که این روند در مقایسه با ظهور اولیه اینترنت بسیار چشمگیر بوده زیرا در آن زمان این فناوری با چالش های بسیار و روز افزونی رو به رو بوده است.

امروزه با راهکار های مناسب علی الخصوص راهکار نوین لایه دوم (LTS) کارایی خوبی دارد. اما در ابعاد و طیف وسیعی چون مقیاس جهان بسنده نیست. اما با تمام شرایط اوضاع رو به بهبود و پیشرفت روز افزون است. باید بدانیم پاسخگویی به این معضل نیازمند راهکار های تلفیقی است.

اما باتوجه به برآورد و پیش بینی های لازمه در آینده مقیاس پذیری بلاک چین ها 100% توسعه پیدا خواهد کرد که پاسخگوی نیازها در مقیاس جهانی باشد.

اثرات منفی مقیاس پذیری بیت کوین

اثرهای منفی در مقیاس پذیری بیت کوین به شرح ذیل می باشد:

1-تایید صحت امضا

2-محاسبه های غیرضروری

3-دستیابی به اجماع

4-هزینه های سنگین

5-بالا رفتن زمان انتظار

“صحبت پایانی“

همه شبکه های بلاک چین ویژگی ها و خصوصیت های مخصوص به خود را دارند. هدف طراحی هریک متفاوت با دیگری است و برای فعالیتی خاص توسعه داده شده اند. مقیاس پذیری و توانایی گسترش با مرور زمان و افزایش حجم کارایی شبکه برای لزوم تداوم شبکه بلاک چین حیاتی می باشد؛ در صورتی که شبکه نتواند خود را گسترش دهد، به مرور رو به افول می رود و محکوم به نابودی است.