چالش های موجود در مسیر مقیاس پذیری فناوری بلاک چین و راهکارهای بالقوه آن

بلاک چین ها و فناوری‌های غیرمتمرکز فرصت بسیار خوبی را برای بشریت فراهم کرده است و می‌توان به این نکته نیز اشاره کرد که پیدایش آنها نیز تقریبا در زمان بسیار خوبی رخ داده است. بزرگترین سازمان ها به نهادهای قدرتمندی تبدیل شده اند که بدون دریافت بازخورد مردم معمولی، از آنها استفاده می‌کنند. برای مثال به فیسبوک توجه کنید که به جاسوسی کاربران خود می‌پردازد.

خوشبختانه فناوری بلاک چین ،رمزنگاری و سایر سیستم های توزیع شده به عنوان موازنه ای برای این تجمع قدرت عمل می‌کنند. موارد فوق، فناوری هایی هستند که به اکثریت مردم قدرت می‌دهد تا در مقابل اقلیت بایستند. همانند بیت تورنت که در صنعت موسیقی وارد شد، از کار انداختن ارزهای دیجیتال و برنامه های غیرمتمرکز نیز تقریبا غیرممکن است.

چالش های مقیاس پذیری بلاک چین

اساسا بلاک چین یک دفترکل توزیع شده مبتنی بر زمان است. هر رایانه یا به عبارتی هر نود در شبکه دارای نسخه ای از دفترکل می‌باشد. این امر باعث کاهش خطر اقدامات مخرب توسط افراد یا گروه های داخل شبکه می‌شود.

یکی از نقاط ضعفی که موضوع فوق در شبکه های توزیع شده ایجاد می‌کند این است که مانع بسیار بزرگی در مسیر بازده سیستم به وجود می‌آید. سرعت عملکرد سیستم بر اساس سرعت پردازش تراکنش ها توسط هرکدام از رایانه ها می‌باشد.

در سال ۲۰۱۷، به دلیل افزایش محبوبیت بیت کوین، شبکه به سقف بازده تراکنش های خود رسید. به عبارت دیگر، تعداد افرادی که سعی در استفاده از شبکه داشتند بیشتر از مقداری بود که شبکه بتواند مدیریت کند. این امر منجر به افزایش کارمزد مورد نیاز برای انتقال بیت کوین از یک کاربر به کاربر دیگر شد.

گلوگاه ایجاد شده باعث به وجود آمدن بحث هایی در خصوص مقیاس پذیری شد که طی آن، دو نگرش مختلف حاصل شد. عده ای می‌خواستند تلاش های خود را معطوف بر مقیاس پذیری داخل زنجیره کنند که به معنای افزایش محدودیت حجم بلاک می‌شود. این امر می‌تواند فشار کارمزدها را به صورت کوتاه مدت از بین ببرد اما فقط بهبود مقطعی ارائه می‌دهد که برای پذیرش جهانی کافی نیست.

عده ای دیگر نیز می‌خواستند با ایجاد پروتکل های بیشتر در لایه های بالاتر، بر مقیاس پذیری تصاعدی خارج از متمرکز شوند. هر پروتکل از امنیت بلاک چین بیت کوین بهره می‌برد در حالی که عملکرد خارج از زنجیره را در پی داشت. برای مثال، این رویکرد لایه ای همان رویکردی است که اینترنت فعلی بر بستر آن بنا نهاده شده است.

راهکار اصلی مقیاس پذیری خارج از زنجیره برای بیت کوین، شبکه لایتنینگ می‌باشد که می‌تواند مقیاس پذیری تصاعدی مورد نیاز برای بیت کوین را ارائه دهد تا بازده شبکه بیت کوین به طور چشمگیری افزایش یابد. اما شبکه لایتنینگ به حدی جوابگو می‌باشد که تمام کاربران برای امور روزانه خود نظیر خرید قهوه با بیت کوین از آن استفاده کنند؟ اگر شبکه لایتنینگ موفقیت آمیز باشد، اکثر پیش بینی ها اذعان می‌دارند که به سایر بهبودهای مقیاس پذیری برای بیت کوین نظیر امضاهای شنور، زنجیره های جانبی لیکویید و سایر موارد نیاز خواهد بود.

اکنون می‌توانیم بگوییم که چند سال آتی، بحث مقیاس پذیری مناسب وجود نخواهد داشت. این موضوع کاملا مشخص است که جامعه بیت کوین تلاش های خود معطوف بر شبکه لایتنینگ و سایر راهکارهای مقیاس پذیری لایه دوم خواهد کرد.

هرچند این موضوع بدان معنا نمی‌باشد که باید تحقیقات در خصوص معماری های جدید بلاک چین های مقیاس پذیر را کنار گذاشت.  این صنعت جوانتر از آن است که فرض کنیم بیت کوین توانسته است تمام مشکلات را حل کند.

گواه اثبات کار برای بیت کوین بسیار خوب است اما هم چنان به جایگزین های دیگری نیاز داریم

بیت کوین برای تشکیل اجماع در شبکه از گواه اثبات کار استفاده می‌کند. این گواه برای بیت کوین بسیار ایمن است اما منابع بسیار زیادی استفاده می‌کند.

بیت کوین به عنوان یک ارز در اینترنت عمل می‌کند، بنابراین به زنجیره گواه اثبات کار دیگری برای رقابت با بیت کوین نیازی نیست. به جای ایجاد کردن بلاک چین های PoW بیشتر، باید بر روی توسعه سایر مکانیزم های اجماع معطوف شویم تا از کاربردهای مختلف نظیر رای گیری، شبکه های اجتماعی، اقتصاد ماشین به ماشین و نظارت بر زنجیره تامین پشتیبانی شود.

الگوریتم های اجماع جایگزین

دو مکانیزم اجماع جایگزین، گواه اثبات سهام وکالتی یا DPoS می‌باشد که گواه اثبات سهام مبتنی بر موجودی می‌باشد و توسط دنیل لاریمر ایجاد شده است. این گواه از الگوریتم اجماعی مبتنی بر ترکیبی از رای گیری همزمان و سیستم اجتماعی اعتبار استفاده می‌کند. مکانیزم دوم تحمل خطای بیزانس عملی (pBFT) می‌باشد که در سال ۱۹۹۹ توسط باربارا لیسکوف و میگل کاسترو توسعه یافته است. این اجماع علیرغم تلاش های نودهای مخرب در خصوص انتشار اطلاعات غلط به سایر همتایان، می‌تواند بدون اشتباه به اجماع دست یابد.

به عقیده ما، این سیستم های جایگزین، ویژگی های سودمندی برای بعضی از بلاک چین های غیرمالی ارائه می‌دهند. هرچند، پاسخگوی تمام تقاضاها نمی‌باشند و کارهای بیشتری باید انجام شود.

گواه اثبات سهام وکالتی  یک مکانیزم اجماع جایگزین است که در آن، کاربران مقدار رای می‌دهند که چه کسی دفترکل را نگهداری کند. می‌توان به این اجماع به عنوان معرف دموکراسی در نظر گرفت. کاهش نودهای فعال به معنای این است که شبکه می‌تواند بازده خود را افزایش دهد. هر نود از طریق تورم سود دریافت می‌کند و برای پشتیبانی از شبکه می‌تواند دیتاسنتر بزرگی اداره کند.

نقطه ضعف DPoS این است که شبکه متمرکزتر می‌شود. این امر، قابلیت مقاومت در مقابل سانسور، آزاد و بدون محدودیت بودن DPoS را کاهش می‌دهد. این نوع شبکه مستعد تبدیل شدن به تسلط افراد خاص و محدود (حکومت الیگارشی یا حکومت خواص بر عوام) می‌باشد. عامل مخرب در این سیستم می‌تواند رای ها را بخرد تا مطمئن شود که در صدر قدرت می‌ماند و حتی ممکن است قوانین شبکه را تغییر دهد. درحال حاضر بلاک چین EOS متمرکز است و در دستان چند دارنده توکن چینی می‌باشد.

پتانسیل دیگری که مکانیزم اجماع مبتنی بر لایه های مختلف دارد، تحمل خطای بیزانس عملی می‌باشد. نودها در سیستم های pBFT، تأییدها را به شیوه راند رابین یا نوبتی چرخشی انجام می‌دهند. اگرچه pBFT از نظر فنی یک بلاک چین نمی‌باشد، اما بسیاری از عملکردهای بلاک چین را دارد. این موضوع باعث بازده بالاتر و مصرف منابع کمتر نسبت به بلاک چین گواه اثبات کار می‌شود.

نقطه ضعف pBFT این است که مستعد حملات سیبل است زیرا در خصوص ایجاد نودهای جدید در شبکه عملکرد ضعیفی دارد. عوامل مخرب می‌توانند نودهای کافی ایجاد کنند تا ۳۳ درصد شبکه را به دست بگیرند، در این صورت می‌توانند با موفقیت به شبکه حمله کنند. بیت کوین با درخواست از نودها برای اجرای گواه اثبات کار، خطر این نوع حمله را کاهش می‌دهد. هم چنین در شبکه بیت کوین، حمله کنندگان باید بیش از ۵۰ درصد شبکه را تحت کنترل خود داشته باشند که رقم بسیار بیشتری نسبت به ۳۳ درصد مورد نیاز برای حمله به سیستم pBFT می‌باشد.

ادامه آزمایشات در زمینه پروتکل های اجماع

ما آینده ای را متصور هستیم که در آن، شبکه های اجتماعی، انتخابات عمومی و خدمات حمل و نقل بر بستر بلاک چین است. در صورت تحقق چنین شرایطی، مشخص است که به مکانیزم هایی بیشتر از گواه اثبات کار نیاز داریم.

هر مکانیزم اجماع دارای مزایا و معایب خود می‌باشد. به منظور غیرمتمرکز کردن همه چیز، به رویکردهای جدید بسیار زیادی برای ایمن سازی شبکه های غیرمتمرکز نیاز خواهیم داشت.

یک نکته مشخص است: بلاک چین ها، شفافیت مورد نیاز را به سازمان ها ارائه می‌دهند. دفترکل های عمومی می‌توانند باعث روشن شدن موارد مبهم جوامع ما شوند. امیدواریم که این فناوری باعث شود عوامل مخرب از بین بروند و بتوانیم جامعه ای مفید برای همگان ایجاد کنیم.