بلاک چینبه زبان ساده منظور از مقیاس‌پذیری در بلاک چین، توانایی پردازش سریع تراکنش‌ها در یک شبکه بلاک‌چین است. هرچقدر که یک شبکه مقیاس‌پذیری بالاتری داشته باشد، سرعت انجام تراکنش‌ها در آن بیشتر خواهد بود. در حال حاضر به طور میانگین سرعت انجام تراکنش‌ها در برخی سیستم‌های بلاک چین، کندتر از روش‌های سنتی نقل و انتقال پول است و دلیل این امر چالش‌هایی است که بر سر راه افزایش مقیاس‌پذیری قرار دارند.
برای کسانی که در حوزه ارزهای دیجیتال و بلاک‌چین فعالیت می‌کنند، درک کارکرد مقیاس‌پذیری و موانعی که بر سر راه توسعه آن قرار دارند ضروری است. در این مطلب ضمن آشنایی با مفهوم مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین، خواهیم دید که آخرین دستاوردها در این زمینه چه بوده‌اند و چه آینده‌ای برای مقیاس‌پذیری تصور می‌شود.
بیشتر بخوانید: فناوری بلاک چین چیست؟
منظور از اصطلاح مقیاس‌پذیری یا Scalability در علوم کامپیوتر، توانایی یک کامپیوتر برای مدیریت حجم رو به افزایش یک کار است. مثلا دیتابیس‌ها یا موتورهای جستجو با توجه به حجم کار بسیار زیادی که با آن مواجه هستند، باید ظرفیت مقیاس‌پذیری بالایی داشته باشند تا بتوانند در ساعات شلوغی، به شکل کارآمد و سریع درخواست‌های رو به رشد را پاسخ دهند.
در دنیای بلاکچینها، مقیاس‌پذیری بیانگر قابلیت و توانایی شبکه هنگام افزایش حجم کاری و شلوغی آن می‌باشد. این قابلیت مشخص می‌کند که در زمانی که تقاضا برای استفاده از شبکه زیاد شده است، شبکه تا چه میزان می‌تواند پاسخگوی نیاز کاربران باشد.
از آنجایی که توان عملیاتی یک بلاک‌چین تقریبا ثابت است، وقتی تعداد تراکنش‌ها در یک شبکه بلاک‌چین افزایش پیدا می‌کند، شبکه شلوغ می‌شود و بسیاری از تراکنش‌ها باید تا ساعت‌ها در صف تایید بمانند. این مساله سبب می‌شود که در شبکه‌هایی که مقیاس‌پذیری بالایی ندارند، پردازش تراکنش‌ها با تاخیر زیادی مواجه شود و کارمزدها به طور تصاعدی افزایش یابد. معمولا برای سنجش مقیاس‌پذیری از واحد TPS که مخفف «Transactions Per Second» به معنای تراکنش بر ثانیه است، استفاده می‌شود.
البته بالا بردن TPS برای تقویت مقیاس‌پذیری، ساده نیست و با موانعی همراه است. چراکه شبکه‌های بلاک‌چین علاوه بر سرعت، باید تمرکززدایی و امنیت شبکه را نیز تامین کنند. ریشه مشکلات مقیاس‌پذیری در شبکه بلاک‌چین نیز از همینجا است؛ چراکه افزایش سرعت پردازش تراکنش‌ها گاهی به معنی فدا کردن امنیت و یا ایجاد تمرکزگرایی در شبکه بلاک‌چین است که با ماهیت و اهداف بلاکچینها در تضاد است. در اینجا به مفهوم «معضل سه‌گانه بلاک‌چین» می‌رسیم که در ادامه آن را توضیح می‌دهیم.
این اصطلاح، ابتدا توسط ویتالیک بوترین یکی از خالقان اتریوم استفاده شد. به گفته بوترین، شبکه‌های بلاک‌چین نمی‌توانند هر سه عنصر تمرکززدایی، امنیت و مقیاس پذیری را به شکل همزمان توسعه دهند و در بهترین حالت، فقط می‌توانند دو مورد از سه مورد را به صورت مطلوب در خود تقویت کنند. برای مثال اگر تمرکززدایی و امنیت در اولویت‌های اصلی یک بلاک‌چین باشد، آن وقت آن شبکه مقیاس‌پذیری بالایی نخواهد داشت و در نتیجه سرعت انجام تراکنش‌ها در آن پایین خواهد بود.
برای آشنایی بیشتر با این پدیده، هر یک از سه اعضای آن را به شکل مختصر توضیح می‌دهیم:
منظور از تمرکززدایی این است که کنترل و قدرت مدیریت شبکه میان همه اعضا توزیع شده باشد. در واقع، یکی از اهداف اصلی شبکه‌های بلاک‌چین این است که توسط فرد یا یک سازمان واحد کنترل نشوند. البته که تمرکززدایی سطوح مختلفی دارد و ممکن است پروژه‌ها به یک میزان غیرمتمرکز نباشند.
در شبکه‌های بلاک‌چین منظور از امنیت، توانایی شبکه برای محافظت از خود و مقاومت در برابر بازیگران مخرب، حملات خرابکاری و دستکاری اطلاعات است. بلاکچینها می‌توانند در معرض خطرات زیادی از جمله حملات ۵۱٪، DDos ،Sybil و غیره قرار بگیرند. از این‌رو باید به خوبی در برابر این حملات مقاوم باشند تا امنیت شبکه به خطر نیفتد. افزایش میزان تمرکززدایی می‌تواند باعث آسیب‌پذیری بلاک‌چین و کاهش امنیت آن شود.
ضلع سوم این مثلث مقیاس‌پذیری است که بحث اصلی این مقاله است. مقیاس‌پذیری ظرفیت و توان عملیاتی یک شبکه را تعیین می‌کند. این که یک شبکه در واحد زمان چه تعداد تراکنش را می‌تواند به شکل صحیح مدیریت کند، زیرمجموعه مفهوم مقیاس‌پذیری قرار می‌گیرد.
به طور مثال، شبکه اتریوم و بیت‌کوین، از جمله شبکه‌های امن و غیرمتمرکزی در حوزه کریپتو محسوب می‌شوند که مقیاس‌پذیری پایینی دارند. در واقع، این دو شبکه مذکور، امنیت و تمرکززدایی را فدای مقیاس‌پذیری کرده‌اند. میزان TPS در شبکه بیت‌کوین حدودا 7 و در شبکه اتریوم 20 تا 30 است. این در حالی است که شبکه سولانا بین 2 تا 3 هزار تراکنش در ثانیه می‌تواند پردازش کند. اما قطعی‌های مکرر شبکه سولانا به سادگی ویژگی غیرمتمرکز بودن و امنیت این شبکه را نفی می‌کند. بنابراین، اگر قرار باشد در یک بلاک‌چین توان عملیاتی بالا، نسبت به دو ویژگی مذکور از اولویت و اهمیت بیشتری برخوردار باشد، این بلاک‌چین تفاوتی با سیستم‌های متمرکزی همچون ویزا ندارد.
همانطور که دیدید توسعه مقیاس‌پذیری در سیستم‌های بلاک‌چین کار پیچیده‌ای است و باید جوانب مختلفی را در نظر گرفت. محققین حوزه بلاک‌چین برای افزایش مقیاس‌پذیری و حل معضل سه‌گانه بلاک‌چین، راهکارهای نوینی را ارائه کرده‌اند. به طور کلی، راهکارهای توسعه مقیاس‌پذیری و افزایش سرعت پردازش تراکنش‌ها در دو سطح دسته‌بندی می‌شوند:
در ادامه این سطوح و راهکارهای زیرمجموعه آن‌ها را توضیح می‌دهیم:
پیش نیاز راهکارهای سطح اول این است که تغییراتی در کدبیس بلاک‌چین اعمال شود و به همین دلیل به آن درون زنجیره یا on-chain گفته می‌شود. برای اجرای این راهکارها باید تغییراتی اساسی در نرم‌افزار بلاک‌چین ایجاد کنید تا مقیاس‌پذیری آن افزایش پیدا کند. دو مورد از کارآمدترین راهکارهای توسعه مقیاس‌پذیری درون زنجیره‌ای شامل سگویت (SegWit) و شاردینگ (Sharding) می‌شوند:
سگویت Segregated Witness که به اختصار به آن SEGWIT می‌گویند، یک نوع به‌روزرسانی است که در شبکه بیت‌کوین پیاده‌سازی می‌شود. ماموریت اصلی این راهکار این است که ساختار ذخیره‌سازی اطلاعات تراکنش‌ها را تغییر دهد که این کار با حذف امضای دیجیتال برای هر یک از تراکنش‌ها انجام می‌پذیرد.
با حذف این امضاها، فضای بلاک‌های شبکه کارآمدتر می‌شود و تعداد بیشتری تراکنش در هر بلاک جای می‌گیرند؛ چراکه امضاهای دیجیتال فضای قابل توجهی را به خود اختصاص می‌دهند و وقتی که به وسیله سگویت حذف شوند، فضای اضافه‌ای به شبکه اضافه می‌شود که نتیجه آن افزایش مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین است.
شاردینگ روشی است که در آن شبکه بلاک‌چین به قسمت‌های کوچک‌تری به نام شارد تجزیه می‌شود. هر یک از این شاردها می‌توانند بخشی از تراکنش‌های جاری در شبکه را پردازش کنند. این کار باعث می‌شود تا شبکه بلاک‌چین بتواند به شکل همزمان تراکنش‌های بیشتری را پردازش کند و در نتیجه مقیاس‌پذیری آن رشد خواهد کرد.
در سطح دوم از راهکارهایی که برای رفع مشکلات مقیاس‌پذیری در شبکه بلاک‌چین پیشنهاد می‌شوند، به راهکارهای خارج از زنجیره (Off-Chain) می‌رسیم که با کمتر کردن فشار و شلوغی بلاک‌چین اصلی، سبب افزایش مقیاس‌پذیری آن می‌شوند. برخی از این راهکارها که به عنوان لایه دو شناخته می‌شوند، امنیت خودشان را از بلاک‌چین اصلی یا بلاک‌چین لایه یک می‌گیرند. منظور از لایه 2، شبکه‌ای است که روی بلاک‌چین اصلی (لایه 1) ساخته می‌شود. به طور مثال، می‌توان به کانال‌های وضعیت (State Channels)، رول‌آپ‌های آپتمیستیک و دانش صفر اشاره کرد. برای آشنایی با رول‌آپ‌ها می‌توانید به یک مقاله با عنوان «رول‌آپ چیست» مراجعه کنید.
برخی دیگر از راهکارها، شامل ایجاد زنجیره‌های جدیدی است که با شبکه اصلی در ارتباط هستند، اما امنیت خودشان را از شبکه اصلی نمی‌گیرند. از جمله این راهکارها می‌توان به زنجیره‌های جانبی (Sidechains) اشاره کرد. در ادامه، به معرفی زنجیره‌های جانبی و کانال‌های وضعیت می‌پردازیم.
زنجیره‌های جانبی، بلاک‌چین‌های مستقلی هستند که از طریق پل‌های دوطرفه، قابلیت تعامل با بلاک‌چین اصلی را دارند. این کار باعث می‌شود تا در مواقع لزوم، انواع مشخصی از تراکنش‌ها به زنجیره‌های جانبی واگذار شود و به دنبال آن بار پردازش آن‌ها از دوش زنجیره اصلی برداشته شود تا بتواند با توان بیشتری به پردازش سایر تراکنش‌ها بپردازد. لازم به ذکر است این زنجیره‌ها، قوانین اجماع و پارامترهای بلاک مخصوص به خودشان را دارند.
این روش خود شامل استراتژی‌های متنوعی می‌شود که امکان تعامل دو طرفه بین شبکه بلاک‌چین و کانال‌های تراکنش خارج از شبکه را فراهم می‌کنند. این کانال‌ها به دو طرف اجازه می‌دهد تا تراکنش‌های زیادی بین خود انجام دهند و سپس نتیجه یا تسویه نهایی را در بلاک‌چین اصلی ارسال کنند.
در پاسخ به سوال مقیاس‌پذیری چیست، باید بگوییم مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین توانایی پردازش تراکنش‌ها با سرعت بالا و البته به شکل کارآمد است. افزایش مقیاس‌پذیری در شبکه‌های بلاک‌چین مساله‌ای چالش‌برانگیز است؛ چراکه این کار باید به گونه‌ای انجام شود که امنیت و تمرکززدایی شبکه را چندان تحت تاثیر قرار ندهد.
برای رسیدن به این هدف، راهکارهای مختلفی برای ارتقای مقیاس‌پذیری و در عین حال حفظ امنیت و تمرکززدایی در شبکه ابداع شده‌اند که در این مطلب به چند نمونه از آن‌ها اشاره کردیم. پیش بینی می‌شود که در آینده نه چندان دور، این راهکارها تکامل پیدا کنند تا جایی که شبکه‌های بلاک‌چین به سرعت مطلوبی در پردازش اطلاعات برسند بدون آن که در برابر حملات خرابکارانه آسیب‌پذیر شوند و یا یک هسته متمرکز قدرت در آن‌ها شکل بگیرد.
سارا سادات زینالی مدیر دیجیتال مارکتینگ هستم دارای مدرک کارشناس ارشد مدیریت فناوری اطلاعات (گرایش کسب و کار الکترونیک) از دانشگاه الزهرا می‌باشم. من همیشه دنبال ...
