اتریوم ۲ چیست؟ راهنمای کامل به‌روزرسانی شبکه بلاکچین اتریوم

اتریوم به عنوان بزرگترین آلتکوین بازار و یکی از شبکه‌های بلاک چین ایده‌پرداز در دنیای ارزهای دیجیتال شناخته می‌شود. احتمالا از شنیدن فازهای مختلف و شبکه‌های آزمایشی اتریوم دو گیج شده‌اید، که در نهایت اتریوم ۲ کی راه‌اندازی خواهد شد؟ و دقیقا این بروزرسانی چه ویژگی‌هایی دارد. در این مقاله سعی داریم به زبان ساده بروزرسانی Ethereum 2.0 را معرفی کنیم تا ابهام‌های شما برطرف شود. در انتهای مقاله سوال‌های رایجی که در مورد این بروزرسانی مطرح می‌شود را پاسخ داده‌ایم. با مطالعه این مقاله پرسش‌های، بروزرسانی اتریوم ۲ چیست؟ شاردینگ چیست؟ Beacon چیست؟ PoS اتریوم چیست؟ را پاسخ خواهیم داد.

اتریوم 2 چیست؟

در همین ابتدا بیایید با نام صحیح اتریوم دو آشنا شویم. بروزرسانی شبکه اتریوم، در میان عامه به اتریوم ۲ معروف است؛ در حالی که نام صحیح آن، شبکه Serenity بوده و تلفظ فارسی آن، سِرِنیتی است. این شبکه، همچنان یک شبکه بلاک چین است. همانند شبکه فعلی اتریوم. اما اتریوم با انجام این بروزرسانی:

• از یک شبکه بلاکچین با الگوریتم گواه اثبات کار، به یک شبکه بلاک چین با گواه اثبات سهام تبدیل می‌شود
• ظرفیت شبکه افزایش خواهد یافت و سرعت انجام تراکنش‌ها در شبکه سرنیتی به مراتب بالاتر خواهد بود
• امنیت شبکه افزایش خواهد یافت
• کارمزد تراکنش‌ها کاهش می‌یابد
• و در نهایت، شبکه پایدارتر از حالت فعلی خود خواهد بود.

از اینرو، بدون اغراق می‌توانیم این بروزرسانی را انقلابی در شبکه اتریوم و شاید در دنیای بلاکچین بنامیم. ابتدا باید بدانیم که شبکه فعلی اتریوم چه مشکل و ایرادی دارد که توسعه‌دهندگان آن به فکر بروز کردن آن هستند؟ ایراد ساختار فعلی دومین شبکه بلاکچین بازار از منظر ارزش، چیست؟

مشکل و ایراد شبکه اتریوم چیست؟

اگر با شبکه اتریوم آشنایی ندارید، در یک جمله می‌توان این شبکه را “یک شبکه بلاکچین قابل برنامه‌نویسی” معرفی کرد. این جمله توصیفی است که در سایت رسمی اتریوم، ارائه شده است. این شبکه در سال ۲۰۱۵ راه‌اندازی شده است. ایده بروزرسانی این شبکه نیز از همان روزهای اول در برنامه کاری توسعه‌دهندگان آن بود.

در حال حاضر این شبکه بلاکچین از الگوریتم اجماع گواه اثبات کار استفاده می‌کند. یعنی، تایید تراکنش‌ها، قرارگیری آنها در بلاک و عرضه رمز ارز Ether جدید، توسط ماینرها انجام می‌گیرد. ماینرها برای انجام این کار ملزم به خرید دستگاه Miner و صرف انرژی برق هستند. لذا این کار، هزینه زیادی را برای شبکه به همراه دارد. که اثر خود را بر روی کارمزد تراکنش‌ها می‌گذارد. از این رو هزینه انجام تراکنش در این شبکه، بالاست.

از طرفی سازوکار فعلی این شبکه باعث آسیب رساندن به محیط زیست خواهد شد؛ برق مصرف شده در  انجام یک تراکنش  و تایید آن در شبکه اتریوم، به اندازه برق مصرفی یک خانواده معمولی امریکایی در یک شبانه روز است. آیا چنین شبکه‌ای گران‌قیمتی می‌تواند به صورت پایدار رشد کند؟ هزینه غیرمتمرکز و امن ماندن شبکه اتریوم، اثر مخربی بر محیط زیست دارد.

راه‌حل اتریوم برای رفع مشکل شبکه

همانطور که در بالا به آن اشاره کردیم، بروزرسانی اتریوم دو و یا راه‌اندازی شبکه Serenity موضوع جدیدی نیست و از سال ۲۰۱۵ در برنامه توسعه اتریوم مطرح بوده است. مقاله‌ای که در سال ۲۰۱۵ توسط اتریوم منتشر شد و مسیر توسعه آن را نشان داد را، اینجا مشاهده کنید. در واقع به دلیل آنکه شبکه اتریوم، ایده بسیار بسیار گسترده و بزرگی بود، راه‌اندازی آن به یکباره و در یک گام امکان‌پذیر نبود. به همین دلیل به جای راه‌اندازی یکباره این شبکه، چهار گام برای آن در نظر گرفته شد. در اینجا قصد نداریم این چهار گام را توضیح دهیم، اما اشاره کوتاهی به اسامی آنها، ما را از سردرگمی بیرون می‌آورد.

• گام اول: Frontire یا فرونتیر، که ساده‌ترین و ابتدایی‌ترین نسخه اتریوم بود. این مرحله از مسیر توسعه شبکه اتریوم در ۸ مردادماه ۱۳۹۴ کار خود را آغاز کرد.
• گام دوم: Homestead یا هوشمند. پس از آنکه گام اول با موفقیت برداشته شد، توسعه‌دهندگان این شبکه گام دوم را در ۲۴ اسفند ۱۳۹۴ آغاز کردند.
• گام سوم: Metropolice به معنی کلان شهر. این مرحله در مهر ماه سال ۱۳۹۶ آغاز به کار کرد. و تا به امروز ما در این گام قرار داریم.
• گام چهارم: Serenity یا همان شبکه اتریوم 2 که آخرین گام از مسیر توسعه شبکه اتریوم است. این گام احتمالا در سال ۱۳۹۹ آغاز به کار خواهد کرد. علت اینکه این گام نهایی را اتریوم ۲ نامگذاری کرده‌اند، اعمال تغییرات بسیار گسترده به نسبت سه گام قبلی است.

پس تا اینجا فهمیدیم که بروزرسانی اتریوم ۲ همان گام چهارم و نهایی مسیر توسعه اتریوم است که به فاز Serenity مشهور است. پس از راه‌اندازی این بروزرسانی، شبکه بلاکچین اتریوم که در سال ۲۰۱۴ توسط ویتالیک بوترین و دیگر همکارانش معرفی شد، به صورت کامل راه‌اندازی خواهد شد.

اما راهکار اتریوم برای حل مشکلات ساختار فعلی شبکه چیست؟ اگر با مفاهیمی که در زیر آمده آشنا نیستید، نگران نباشید. در ادامه به زبان ساده توضیح خواهیم داد، فعلا با عناوین راه‌حل‌ها آشنا شویم.

همانطور که در بالا اشاره شد، سرعت انجام تراکنش در شبکه فعلی اتریوم بسیار کند است. این مسئله تحت عنوان مقیاس‌پذیری شناخته می‌شود. شبکه اتریوم با راه‌اندازی اتریوم ۲، این مسئله را با استفاده از شاردینگ حل خواهد کرد. همچنین با ارئه این راهکار، کارمزد انجام تراکنش‌ها نیز کاهش می‌یابد.

بحث امنیت شبکه اتریوم با انتقال آن از الگوریتم گواه اثبات کار، PoW، به الگوریتم گواه اثبات سهام، PoS، افزایش می‌یابد. همچنین با این کار ماینرها از شبکه حذف شده و دیگر نیازی به مصرف برق در شبکه نخواهد بود. به این صورت شبکه، پایدار و دوستدار محیط زیست خواهد شد.

گام چهارم توسعه اتریوم : بروزرسانی اتریوم ۲

خب، تا اینجا متوجه شدیم که اتریوم، آخرین بروزرسانی خود را تحت عنوان “آپدیت شبکه اتریوم ۲” یا “شبکه “Serenity انجام می‌دهد.

سه هدف عمده از انجام بروزرسانی اتریوم ۲ : افزایش سرعت انجام تراکنش‌ها، امنیت بالاتر شبکه و صرفه‌جویی در انرژی است.

توسعه‌دهندگان دومین شبکه بلاکچین بازار، برای اجرای گام نهایی نیز سه فاز را در نظر گرفته‌اند، این اسامی تحت عناوین فاز صفر، فاز یک و فاز دو بروزرسانی اتریوم ۲ معرفی شده است.

فاز صفر: Beacon Chain

فاز یک :Shard Chain

فاز دو : The Docking

پیش از آنکه به معرفی این سه فاز بپردازیم، باید با مفهوم شاردینگ آشنا شویم.

Sharding در اتریوم ۲

فرض کنید میان دو شهر تنها یک جاده وجود دارد. و این جاده تنها یک لاین برای عبور خودروها دارد؛ یک جاده یکطرفه که عرض آن تنها مناسب عبور یک خودرو است. هیچ راهی برای سبقت گرفتن وجود ندارد. خودروها برای عبور از این جاده فقط می‌توانند پشت سرهم حرکت کنند. چه اتفاقی می‌افتد؟ قطعا شاهد ترافیک سنگین در این جاده خواهیم بود. ایده شما برای روانتر شدن ترافیک این جاده چیست؟ احتمالا ایده شما این است که به تعداد لاین‌ها اضافه کنید! اگر این جاده به جای ۱ لاین، ۱۰ لاین داشته باشد، بدیهی است که ترافیک از بین خواهد رفت. شاردینگ تقریبا همین کار را برای شبکه بلاکچین انجام می‌دهد. استفاده اتریوم از شاردینگ، آن را به بزرگراهی با ده‌ها لاین تبدیل می‌کند که خودروها به صورت مستقل از این لاین‌ها عبور می‌کنند.

با مثال بالا مفهوم شاردینگ را به زبان ساده بیان کردیم. اما اگر بخواهیم کمی دقیقتر به این مسئله بپردازیم، ساختار شبکه اتریوم را باز می‌کنیم. در حال حاضر، تمام نودهای شبکه اتریوم باید همه تراکنش‌های انجام گرفته در شبکه را دانلود، ذخیره و بررسی کنند. اتریوم تنها دارای یک زنجیره بلوکی است و تمامی تراکنش‌ها باید در بلاک‌های این زنجیره ذخیره شوند. تا زمانی که بلاک فعلی در زنجیره قرار نگرفته، بلاک جدید نمی‌تواند تولید شود. از این رو ما با صفی از تراکنش‌هایی که در انتظار تایید و قرارگیری در بلاک هستند، مواجه هستیم. همانند خودروهایی که در یک لاین حرکت می‌کنند و تا زمانی که خودروی جلویی حرکت نکند، خودروهای دیگر نمی‌توانند حرکت کنند. شاردینگ، زنجیره بلوکی اتریوم را به ده‌ها زنجیره بلوکی تبدیل می‌کند که به طور موازی تراکنش‌ها را بررسی و تایید می‌کنند. به این زنجیره‌های موازی، Shard گفته می‌شود و به این شبکه شاردینگ می‌گویند.

 اتریوم در بروزرسانی خود از ۶۴ شارد استفاده می‌کند. Node شبکه که در شارد ۲۵ از ۶۴ شارد اتریوم ۲ قرار دارد، تنها تراکنش‌هایی که در شارد ۲۵ وارد شده‌اند را بررسی و تایید خواهد کرد. این نود به تراکنش‌هایی که در دیگر شاردها انجام می‌شود، کاری ندارد و تنها تراکنش‌های شاردی که در آن حضور دارد را بررسی خواهد کرد. اما توجه کنید که این ۶۴ شارد به طور موازی کار می‌کنند اما مانند دو شبکه بلاکچین مجزا نخواهند بود و باهم کار می‌کنند.

اگر با شاردینگ آشنایی ندارید مطالعه این مقاله به درک درست این مفهوم کمک خواهد کرد: شاردینگ چیست؟

یکی دیگر از مزایای شاردینگ این است که دیگر نیازی به دستگاه‌های گران قیمت و تجهیزات خاصی نیست. تمام افراد با استفاده از یک لپ‌تاپ یا گوشی تلفن همراه نیز می‌توانند به عنوان نود در شبکه اتریوم مشارکت کرده و تراکنش‌ها را تایید و بلاک‌ها را تولید کنند. به این صورت شبکه واقعا غیرمتمرکز خواهد شد و امنیت شبکه نیز افزایش خواهد یافت.

شاردینگ، یک الگوی ساختار دیتابیس است که اطلاعات را به صورت افقی پارتیشن‌بندی می‌کند. نکته‌ای که در مورد Sharding باید توجه کنیم این است که تراکنش‌های موجود در یک Shard، در دیگر شاردها وجود ندارند و این شاردها مستقل از هم کار می‌کنند، اما در کالبد یک زنجیره بزرگتر. هدف شاردینگ، مقیاس‌پذیر کردن یک شبکه بلاک چین است.

خب، صحبت در مورد Sharding را به پایان می‌رسانیم. در مورد شاردینگ بیشتر از این‌ها می‌تواند صحبت کرد، اما در این مقاله، هدف ما تشریح این مفهوم نیست.

به اتریوم ۲ و ویژگی‌های آن بازمی‌گردیم. ما سه فاز Beacon Chain، Shard Chain و The Docking را به عنوان سه مرحله تا راه‌اندازی اتریوم ۲ معرفی کردیم. در ادامه هر کدام از این فازها، زمان راه‌اندازی و اهداف اتریوم از راه‌اندازی آن را معرفی خواهیم کرد.

فاز صفر بروزرسانی اتریوم ۲ : Beacon Chain

برای اینکه بدانیم اتریوم ۲ چیست؟ باید تک تک گام‌های این بروز رسانی را توضیح دهیم. بیکن چین اولین مولفه و گام در بروزرسانی اتریوم است. در نقشه راه توسعه شبکه بلاکچین اتریوم، Beacon Chain را فاز صفر نامگذاری کرده‌اند. شبکه بیکن قرار نیست تغییری را در شبکه فعلی اتریوم ایجاد کند. این زنجیره بلوکی، الگوریتم PoS را برای اکوسیستم اتریوم ایجاد می‌کند. اما هدف اتریوم از راه‌اندازی این شبکه چیست؟ و چه ویژگی‌هایی دارد؟

یکی از اهداف بروزرسانی اتریوم، تغییر الگوریتم اجماع آن از گواه اثبات کار به گواه اثبات سهام است. Beacon Chain این کار را برای اتریوم انجام می‌دهد. در یک جمله هدف Beacon Chain را می‌توان به اینصورت بیان کرد:

یک ارکستر بزرگ موسیقی را در نظر بیاورید. هر نوازنده با ساز خود بخشی از یک موسیقی بزرگ را اجرا می‌کند. رهبر این ارکستر نقش هماهنگ‌گننده میان نوازنده‌ها را برعهده دارد. Beacon Chain در اتریوم ۲ همانند یک رهبر ارکستر عمل خواهد کرد.

وظایف این فاز صفر اتریوم ۲ را می‌توان به صورت زیر لیست کرد:

• مدیریت نودهای Validator و دارایی استیک شده هر یک از آنها در شبکه اتریوم ۲
• پیشنهاد بلاک‌های انتخاب شده برای هر شارد در هر مرحله
• سازماندهی نودها در کمیته‌ها برای رای‌گیری در مورد بلاک‌های پیشنهادی
• اجرای قوانین اجماع در الگوریتم PoS
• توزیع پاداش و جریمه‌های در میان نودهای شبکه
• ارتباط میان شاردها و تراکنش‌هایی که در هر شارد تایید شده است

همانطور که در بالا اشاره شد، اتریوم به دنبال راه‌اندازی ۶۴ شارد مختلف است. هر شارد تراکنش‌ها و بلاک‌های خود را دارد. تراکنش‌های شارد ۱ تنها در همین شارد بررسی خواهد شد و با بلاک‌های ۶۳ شارد دیگر تفاوت دارد. اما تمامی این ۵۳ شارد با وجود اینکه به صورت مستقل عمل می‌کنند، اما همه آنها تحت نام یک شبکه بلاکچین، یعنی اتریوم، فعالیت دارند. بیکن چین، محلی برای ذخیره تمامی این اتفاقات است.

نودها چطور وارد Beacon Chain می‌شوند؟

سوال اصلی اینجاست؛ ما در حال حاضر در شبکه اتریومی هستیم که نودهای آنها، ماینرهای شبکه هستند و ساختاری به نام استیکینگ و استیکر وجود ندارد. در واقع ما در شبکه فعلی اتریوم، ماینر داریم نه ولیدیتور. اتریوم چطور این ولیدیتورها را ایجاد خواهد کرد؟ افراد با ارسال اترهای خود به یک قرارداد هوشمند در شبکه PoW اتریوم ( Deposit Contract) به ولیدیتور تبدیل می‌شوند. فرآیند ارسال اتر به این قرارداد هوشمند نیز بسیار ساده است. آدرس این قرارداد هوشمند، 0x00000000219ab540356cbb839cbe05303d7705fa است.

تاکنون ۹,۸۶۹ نفر ۳۲ رمز ارز اتر را به این آدرس ارسال کرده‌اند. لذا تا کنون اتریوم ۹,۸۶۹ نود ولیدیتور دارد. اتریوم برای راه‌اندازی فاز صفر خود باید ۱۶,۳۸۴ نود ولیدیتور داشته باشد. این افراد در شبکه بیکن چین نقش Validator را ایفا می‌کنند. فرآیند تکمیل این فرآیند را از طریق لینک زیر مشاهده خواهید کرد:

مشاهده لحظه‌ای تعداد اترهای استیک شده در اتریوم ۲

این مقدار اتر در این قرارداد هوشمند قفل خواهد شد. از این پس این افراد عضوی از شبکه Beacon Chain خواهند شد و این شبکه کار خود را آغاز خواهد کرد. اجازه دهید کمی درباره این قرارداد هوشمند عمیق‌تر صحبت کنیم.

آیا اتریومی که وارد بیکن چین می‌شود با اتریومی که در شبکه فعلی اتریوم است، تفاوت دارد؟ بله! احتمالا این نکته را نمی‌پذیرید. به طور کلی در تمامی مراحل بروزرسانی اتریوم، رمز ارز اتر تغییری نکرده و همواره ارز دیجیتال شبکه اتریوم، اتر باقی می‌ماند. اما اتری که شما به این قرارداد هوشمند ارسال می‌کنید، وارد زنجیره بلوکی Beacon Chain خواهد شد. بیکن چین یک شبکه بلاکچین جدا از شبکه اتریوم بوده و الگوریتم آن گواه اثبات سهام است. در حالی که الگوریتم اجماع اتریوم، گواه اثبات کار است. پس، دو شبکه بلاکچین متفاوت خواهیم داشت. پس از این ما دو نوع اتر خواهیم داشت. البته که هر دوی آنها، همان رمز ارز Ether و با نماد ETH است؛ یکی اتری که در شبکه اتریوم است و دیگری اتری که در شبکه بیکن است. اتر از شبکه اتریوم به شبکه بیکن منتقل خواهد شد اما اتر از شبکه بیکن به شبکه اتریوم منتقل نخواهد شد. پس ارسال اتر به این قرارداد هوشمند، یک فرآیند یکطرفه است.

فاز یک اتریوم ۲ : Shard Chain

یکی از دلایلی که شبکه‌های بلاک چین سرعت پایینی دارند این است که تمامی نودها، همه تراکنش‌های شبکه را بررسی خواهند کرد. همچنین باید کپی از تمام تراکنش‌ها را ذخیره کنند. این نکته باعث کاهش سرعت آن خواهد بود.

اتریوم با راه‌اندازی این فاز، مقیاس‌پذیر خواهد شد و سرعت تراکنش‌ها افزایش خواهد یافت. همانطور که در بالا مثال جاده‌ای یک لاینه و بزرگراهی ۱۰ لاینه را معرفی کردیم، اتریوم در این فاز، شاردینگ را اجرا خواهد کرد و شبکه به ۶۴ شارد یا زنجیره بلوکی خرد خواهد شد. اتریوم با ایجاد زنجیره بلوکی بیشتر، که به آن شارد گفته می‌شود، تراکم شبکه را کاهش داده و سرعت انجام تراکنش‌ها را افزایش خواهد داد.

نکته مهم در زمینه شاردینگ این است که هر نود که در یک شارد فعالیت دارد، نیازی به ذخیره تراکنش‌ها در ۶۳ شارد دیگر را نخواهد داشت. به همین دلیل می‌گوییم که در اتریوم ۲ افراد با استفاده از لپتاپ معمولی و حتی با گوشی موبایل نیز می‌توانند به نود شبکه اتریوم تبدیل شوند.

اتریوم با شاردینگ و در فاز یک بروزرسانی خود به ۶۴ شارد تبدیل خواهد شد که هر شارد به صورت مستقل عمل می‌کند؛ سرعت تراکنش‌ها افزایش می‌یابد و شبکه شلوغ نخواهد بود. این جمله بسیار ساده است اما اجرای آن بسیار پیچیده است. به طوریکه قوی‌ترین توسعه‌دهندگان بلاکچین از سرتاسر جهان حدود ۵ سال است که بر روی این ویژگی متمرکز هستند.

فاز ۲ بروزرسانی اتریوم: Docking

در نهایت اتریوم با انجام این فاز بروزرسانی اتریوم ۲ را به اتمام خواهد رساند و عملا بساط ماینینگ اتریوم برچیده خواهد شد. ساختار شبکه اتریوم به PoS تبدیل شده و دیگر اتریوم استخراج نخواهد شد. عموما از این فاز به اسم فاز ۱.۵ اتریوم نیز یاد می‌شود.

تفاوت اصلی میان این فاز با دو فاز قبلی این است که در آنها، تمامی بروزرسانی‌ها (بیکن چین و شارد چین) در کنار شبکه اصلی اتریوم راه‌اندازی می‌شدند و در کنار شبکه فعلی اتریوم فعالیت داشتند. در واقع تا قبل از اجرای این فاز، دو شبکه بیکن چین و شارد چین  بر اساس الگوریتم گواه اثبات سهام فعالیت می‌کنند و شبکه اتریوم با الگوریتم گواه اثبات کار فعالیت می‌کند و  در عین حال هر سه شبکه وجود داشته و در کنار هم فعالیت دارند. اما با اجرای این فاز، هر سه شبکه در هم ادغام شده و یک شبکه واحد تحت عنوان شبکه اتریوم خواهیم داشت. در واقع در این فاز شبکه به طور کامل به PoS تبدیل خواهد شد. البته این فاز هنوز در مرحله تحقیقات است و ممکن است تغییراتی در آن اعمال شود.

سوال‌های پرتکرار در بروزرسانی اتریوم ۲

در انتها به سوال‌های پرتکراری که در زمینه بروزرسانی اتریوم ۲ از ما داشته‌اید را مطرح کرده و پاسخ آنها را به صورت مختصر بیان خواهیم کرد. تمامی این سوال‌های به ما کمک خواهد کر تا پاسخ اتریوم ۲ چیست؟ را پیدا کنیم.

جمع‌بندی

در این مقاله سعی کردیم تا برای پرسش اتریوم ۲ چیست؟ پاسخ جامعی ارائه دهیم. را بروزرسانی اتریوم ۲ را می‌توانیم یکی از بزگترین اتفاق‌های حوزه بلاک چین و ارزهای دیجیتال بنامیم. شبکه بلاکچین Ethereum با اجرای فاز Serenity آپدیت خود را به پایان می‌رساند. برای انجام این کار دومین شبکه بلاک چین بازار باید از فاز صفر – Beacon Chain، فاز یک – Shard Chain و فاز دو که آخرین مرحله این Update است، با موفقیت عبور کند. شبکه معرفی شده توسط ویتالیک بوترین با انجام این بروزرسانی، مقیاس‌پذیر و بر مبنای PoS یا گواه اثبات سهام خواهد شد. کارمزد انجام تراکنش‌ها کاهش خواهد یافت و سرعت انجام تراکنش‌ها به دلیل استفاده از شاردینگ افزایش می‌یابد. جامعه اتریوم که شامل مهندسی کامیپوتر و توسعه‌دهنده بللاک چین هستند، مدتهاست بر روی این بروز رسانی فعالیت دارند که به نظر می‌رسد سال ۲۰۲۰، این انتظار به پایان خواهد رسید.