تکنولوژی بلاکچین با هدف رفع مشکلات سیستم‌های سنتی مانند عدم شفافیت، تمرکزگرایی و امنیت به وجود آمد. اما این فناوری برای پذیرش انبوه با مشکلی به نام مقیاسپذیری (Scalability) روبه‌رو است. در واقع یک شبکه بلاکچین برای اینکه به راحتی مورد استفاده حجم زیادی از کاربران قرار بگیرد، باید توانایی پشتیبانی از افزایش بار مداوم شبکه را داشته باشد و بتواند تعداد زیادی از تراکنش‌ها در هر ثانیه پردازش کند. به همین دلیل بلاکچینهای مختلف به دنبال آن هستند که با تعدیل ویژگی‌های خود و تغییر سیستم اجماع سرعت تراکنش بهتری را به دست بیاورند. با میهن بلاکچین و ارائه توضیح جامعی در مورد مقیاس پذیری در بلاک چین، عوامل اثرگذار بر مقیاسپذیری بلاکچین و رویکردهای مختلف مقیاسپذیر کردن بلاک چین همراه باشید.
مقیاس پذیری چیست؟
مقیاسپذیری (Scalability) درباره توانایی یک سیستم برای مدیریت امور در صورت افزایش تقاضا روی شبکه‌اش صحبت می‌کند. معمولا یک شبکه بلاکچینی یا در عمل اصلا مقیاسپذیر نیست یا برای حجم عظیمی از داده‌ها مقیاسپذیری اندک و نامطلوبی دارد.
اگرچه در حال حاضر سیستم‌های بلاکچین مختلف توان عملیاتی متفاوتی دارند، اما میتوان برخی از آن‌ها را «مقیاسپذیر» دانست. توجه داشته باشید که اصطلاح «Scalable» یک عبارت مقایسه‌ای است و منظور این است که یک سیستم بلاکچین می‌تواند با تغییر روش اجماع و تعدیل ویژگی‌های خاص خود، سرعت پردازش تراکنش یا تراکنش در هر ثانیه (TPS) بهتری را نسبت به سیستم فعلی به‌دست آورد.
چرا مقیاسپذیری بلاکچین موضوع مهمی است؟
مقیاسپذیری یک ویژگی حیاتی برای رشد آتی بلاکچین‌ها است؛ زیرا به ظرفیت شبکه برای حفظ توان عملیاتی بالاتر مربوط می‌شود. قطعا عملکرد بلاکچین‌هایی که کاملا مقیاسپذیر باشند، به خاطر افزایش کاربرد و پذیرش فناوری بلاکچین در معرض خطر قرار نمی‌گیرد. به عبارت دیگر تضعیف عملکرد به دلیل افزایش استفاده، نشانه ضعیف‌بودن مقیاسپذیری بلاکچین است.
به علاوه معضل سه‌گانه بلاکچین (امنیت، تمرکززدایی و مقیاسپذیری) حاکی از آن است که افزایش مقیاسپذیری به قیمت کاهش امنیت و تمرکززدایی تمام می‌شود. همچنین باید به خاطر داشته باشید که فقط مقیاسپذیری می‌تواند شبکه‌های بلاکچین را در رقابت با پلتفرم‌های سنتی و متمرکز سربلند کند. بنابراین نکته مهم این جا است که آیا میتوان راه‌حل‌های مقیاسپذیری بلاکچین را به گونه‌ای طراحی کرد که امنیت یا تمرکززدایی را به خطر نیندازند؟
عوامل اثرگذار بر مقیاس پذیری در بلاک چین
به نظر شما مهمترین عوامل ایجاد چالش مقیاسپذیری بلاکچین چیست؟ محدودیت‌ها، کارمزد تراکنش، اندازه بلاک و زمان انتظار چهار فاکتور مهمی هستند که بر مقیاس پذیری بلاکچین اثر می‌گذارند. در ادامه به طور مختصر به هر یک از این موارد می‌پردازیم:
۱. محدودیت‌ها (Limitations)
اکثر مسائل مربوط به مقیاس پذیری در بلاک چین‌ها ناشی از محدودیت‌های سخت‌افزاری هستند زیرا با افزایش بار شبکه بلاکچین، راه‌اندازی و نگهداری سخت‌افزار مورد نیاز برای نودهای اجراکننده دشوارتر می‌شود.
۲. کارمزد تراکنش‌ها (Transaction Fees)
عامل مهم بعدی که منجر به چالش‌های مقیاس پذیری در بلاک چین می‌شود، کارمزد بالای تراکنش‌ها است. کاربران برای تایید تراکنش‌های خود باید کارمزد مربوطه را بپردازند و در برخی مواقع کاربران ترجیح می‌دهند برای تسریع تایید تراکنش‌های خود کارمزد بالاتری را بپردازند.
۳. اندازه بلاک (Block Size)
اندازه بلاک یکی دیگر از فاکتورهای قابل توجه در موضوع مقیاس پذیری در بلاک چین‌ها است. در صورتی که تعداد تراکنش‌های شبکه‌های بلاکچین افزایش پیدا کند و اندازه بلاک‌ها ثابت بماند، اجرای تراکنش‌ها زمان بیشتری طول می‌کشد.
۴. زمان پاسخ به تقاضا (Response Time)
تمام تراکنش‌ها در شبکه بلاکچین باید یک فرایند اعتبارسنجی را بگذرانند. به طور کلی با توجه به تعداد تراکنش‌هایی که در صف انتظار تایید هستند، هر تراکنش باید مدت طولانی منتظر اعتبارسنجی بماند.
سه ویژگی کلیدی برای مقیاس پذیری در بلاک چین
مقیاس پذیری بلاک چین را میتوان به سه بخش کلی «اجرا، ذخیره‌سازی و اجماع» تقسیم کرد. در ادامه پس از توضیح هر ویژگی به این موضوع می‌پردازیم که هر کدام از این بخش‌ها قصد دارند چه مشکلی را حل کنند.
۱. اجرای بلاکچین (Blockchain Execution)
منظور از اجرای بلاکچین همان محاسباتی است که برای اجرای تراکنش‌ها و اعمال تغییرات وضعیت انجام می‌شود. اجرای تراکنش یعنی بررسی اعتبار تراکنش (به طور مثال اعتبارسنجی امضاها و موجودی توکن‌ها) و اجرای منطق آنچین (درون‌زنجیره‌ای) به معنای محاسبه تغییرات وضعیت است. تغییر وضعیت زمانی اتفاق می‌افتد که نودهای کامل (Full Nodes) نسخه کپی دفترکل خود را به‌روزسانی می‌کنند تا اطلاعات جدیدی را در مورد انتقال توکن‌ها، کدهای آپدیت شده قراردادهای هوشمند (Smart Contract) و ذخیره‌سازی داده‌ها را در بر بگیرند.
مشکل اصلی در مقیاسپذیری لایه اجرا این است که چطور میتوان بدون افزایش قابل‌توجه ملزومات سخت‌افزاری نودهای کامل (Full Node) مجزا، تعداد محاسبات را در هر ثانیه بیشتر کرد.
۲. ذخیره‌سازی بلاکچین (Blockchain Storage)
منظور از ذخیره‌سازی بلاکچین همان تجهیزات ذخیره‌سازی نودهای کامل است که وظیفه نگهداری و ذخیره‌سازی یک کپی از دفتر کل را بر عهده دارند. بلاکچین‌ها به دو شکل کلی ذخیره‌سازی را انجام می‌دهند:
- Historical Data: «داده‌های تاریخی» شامل تمام داده‌های خام تراکنش‌ها و بلاک می‌شوند. معمولا نیازی به دسترسی سریع به داده‌های تاریخی وجود ندارد و فقط باید حداقل یک نهاد قابل اعتماد این داده‌ها را برای دانلود در اختیار سایرین قرار دهد.
- Global State: وضعیت کلی را میتوان به عنوان پایگاه داده یک بلاکچین در نظر گرفت که لازمه اعتبارسنجی تراکنش‌ها است. وضعیت شبکه معمولا در یک ساختار درختی (مثل درخت مرکل)ذخیره می‌شود و یک نود کامل سریع و راحت به آن دسترسی دارد و می‌تواند تغییرات را اعمال کند.
۳. اجماع بلاکچین (Blockchain Consensus)
منظور از اجماع بلاکچین روشی است که به واسطه آن نودها در یک شبکه متمرکز در مورد وضعیت فعلی بلاکچین به توافق می‌رسند. در واقع اجماع بلاکچین برای به حداقل رساندن هزینه‌های ارتباطی و در نتیجه افزایش تمرکززدایی، کاهش زمان نهایی‌شدن تراکنش و در نهایت تسریع تسویه طراحی شده‌است. مهمترین مسئله در مقیاسپذیری لایه اجماع این است که چطور میتوان به روشی قابل‌پیش‌بینی، پایدار و دقیق مرحله نهایی شدن تراکنش‌ها را سریع‌تر، ارزان‌تر و با نیاز کمتر به اعتماد انجام داد.
راهکارهای حل مقیاس پذیری در لایه اجرا، ذخیره‌سازی و اجماع بلاکچین
تا اینجا متوجه شدیم که «اجرا، ذخیره‌سازی و اجماع» سه بخش اصلی برای مقیاسپذیر کردن بلاک چین‌ها هستند. حالا باید ببینیم هر یک از این حوزه‌ها چگونه و از طریق چه راهکارهایی چالش مقیاس پذیری را در بلاک چین حل می‌کنند.
۱. مقیاسپذیری لایه اجرا
در ادامه به مزایا و معایب پنج رویکرد مختلف که در حال حاضر برای مقیاسپذیر کردن لایه اجرایی بلاکچین استفاده می‌شود، اشاره می‌کنیم. برخی از این رویکردها برای دستیابی به ظرفیت اجرای بیشتر در عمل با یکدیگر ترکیب می‌شوند.
مقیاسپذیری از طریق هاردفورک
هارد فورک فرآیندی است که بر تغییرات ساختاری یا بنیادین ویژگی‌های یک شبکه بلاکچین تمرکز دارد. به طور مثال ممکن است یک هادر فورک باعث تقویت ویژگی‌هایی مانند افزایش اندازه بلاک یا کاهش زمان لازم برای ایجاد یک بلاک شود. ایجاد یک هارد فورک پیش‌نیاز و شرط لازم برای اجرای مقیاسپذیری لایه ۱ است
مقیاسپذیری عمودی تجهیزات سخت‌افزاری ولیدیتورها
مقیاسپذیری عمودی به گسترش یک شبکه با افزودن قدرت و حافظه بیشتر به واحدهای پردازش فعلی گفته می‌شود و منظور اضافه شدن نود یا مشارکت‌کننده بیشتر نیست. یکی از رویکردهای مقیاسپذیر کردن لایه اجرای بلاکچین، افزایش تجهیزات سخت‌افزاری برای تولیدکنندههای بلاک است. هرچه تجهیزات سخت‌افزاری بیشتر و ارتقاءیافته‌تر باشند، هر ولیدیتور می‌تواند محاسبات بیشتری در ثانیه انجام دهد.
منبع: Cointelegraph.com
- مزایا: در صورتی‌که یک شبکه غیرمتمرکز متشکل از ولیدیتورهایی با ظرفیت و توان محاسباتی بالا باشد در نتیجه بلاکچین می‌تواند از بلاک‌های بزرگ‌تر، زمان تشکیل بلاک سریع‌تر و هزینه تراکنش کمتر پشتیبانی کند. چنین بلاکچین‌هایی برای حوزه‌هایی مانند ترید، گیمینگ و موارد حساس به سرعت پردازش کاربرد دارند.
- معایب: با توجه به هزینه‌های بالای اجرای یک ولیدیتور یا نود کامل، مقیاسپذیری عمودی ولیدیتورها منجر به محدود شدن تمرکززدایی می‌شود. معمولا هزینه نودها در طول زمان بیشتر می‌شود و به همین دلیل مشارکت در اعتبارسنجی برای اکثر کاربران سخت می‌شود. به عبارت دیگر هزینه‌های بالای نودهای کامل می‌تواند منجر به افزایش هزینه کاربران نهایی شود.
مقیاسپذیری افقی از طریق اکوسیستم‌های چند زنجیره‌ای
مقیاسپذیری افقی با استفاده از چندین بلاکچین مستقل یا زنجیره‌های جانبی (Sidechains) موجود در یک اکوسیستم روشی جایگزین برای مقیاسپذیری عمودی است. در این روش محاسبه تراکنش‌ها در اکوسیستمی متشکل از چندین بلاکچین مستقل توزیع می‌شود. در این حالت هر زنجیره دارای تولیدکنندههای بلاک و ظرفیت اجرای خاص خود است.
مطالعه بیشتر: چرا به اکوسیستم چند بلاکچینی (Multichain) نیاز داریم؟
- مزایا: اکوسیستم‌های چند زنجیره‌ای به گونه‌ای طراحی شده‌اند که لایه اجرای هر زنجیره مجزا می‌تواند ویژگی‌های قابل‌تنظیمی داشته‌باشد. این ویژگی‌ها عبارتند از؛ تجیهزات سخت‌افزاری نود، ویژگی‌های مربوط به حریم خصوصی، استفاده از توکن به عنوان کارمزد گس، انتخاب ماشین مجازی (VM) و تنظیم مجوزها.
- معایب: در اکوسیستم‌های چند زنجیره‌ای هر بلاکچین باید از طریق توکن بومی خود شبکه امنیت بلاکچین را تامین کند. اگرچه استفاده از این رویکرد در مراحل اولیه رشد بلاکچین یک رویکرد استاندارد است، اما به دلیل توزیع مستقلِ هزینه‌های کاربر در بلاکچینهای مختلف، حرکت به سمت یک مدل اقتصادی با اثر کاهندگی کمتر و پایدارتر بر اساس هزینه‌های درون‌زنجیره‌ای کاربر را دشوار می‌کند.
مقیاسپذیری افقی از طریق شاردینگ لایه اجرا
یک رویکرد مشابه و در عین حال منحصربه‌فرد برای مقیاسپذیری اکوسیستم‌های چند زنجیره‌ای استفاده از بلاکچین مجزایی است که از اجرای موازی در شاردهای (Shard) مختلف پشتیبانی می‌کند. هر شارد به عنوان بلاکچین خودش عمل می‌کند و این یعنی بسیاری از بلاکچین‌ها می‌توانند به صورت موازی اجرا شوند. همچنین یک زنجیره اصلی وجود دارد که تنها وظیفه آن همگام‌سازی همه شاردها با یکدیگر است.
مطالعه بیشتر: شاردینگ چیست؟ با راهکار مقیاسپذیری بلاک چین آشنا شوید!
منبع: blog.chain.link
- مزایا: تمام شاردهای اجرا متعلق به یک استخر هستند، بنابراین نیازی به بوت‌استرپ (راه‌اندازی) امنیت در شاردهای جدید نیست. شاردها علاوه بر اینکه می‌توانند از یک ماشین مجازی یکسان استفاده کنند، می‌توانند برای رفع نیازهای منحصربه‌فردِ کاربردهای خاص از پیکربندی‌های مختلف استفاده کنند.
- معایب: با توجه به اینکه همه نودها باید بتوانند از محاسبات هر شارد پشتیبانی کنند، انعطاف‌پذیری هر شارد محدود است. همچنین به دلیل افزایش تجهیزات محاسباتی که روی زنجیره اصلی قرار می‌گیرند و ریسک‌های مرتبط با کم‌بودن تعداد نودها در هر شارد، بلاکچین برای پشتیبانی از تعداد نودها با محدودیت مواجه می‌شود.
مقیاسپذیری افقی از طریق ساختار ماژولار
رویکرد دیگر برای مقیاسپذیری افقی استفاده از بلاکچینهای ماژولار است. در این روش معماری بلاکچین به چندین لایه مختلف مانند جداسازی اجرا، در دسترس بودن داده (DA) و مولفه‌های اجماع تقسیم می‌شود. رایج‌ترین روش برای انجام اجرا در پیاده‌سازی بلاکچین ماژولار استفاده از رول‌آپ‌ها (Rollup) است.
مطالعه بیشتر: گزارش The Blocks از راهکارهای لایه دوم؛ بخش چهارم: سایدچین‌ها، رول آپ‌های ZK و آپتیمیستیک
منبع: blog.chain.link
راهکارهای لایه دوم در این گروه از مقیاسپذیری قرار می‌گیرند. این راهکارها شامل کانال‌های وضعیت، زنجیره‌های جانبی، پلاسما و لایتنینگ می‌شوند.
- مزایا: بلاکچینهای ماژولار در عین حال که وضعیت و اجرای تراکنش‌ها را به یک محیط محاسباتی با توان عملیاتی بالاتر و ارزان‌تر برون‌سپاری می‌کنند، اما مسئولیت تامین امنیت بلاکچین مربوطه برای تسویه حساب را خودشان بر عهده دارند. بنابراین میتوان استفاده کارآمدتری از پهنای باند محاسباتی یک بلاکچین لایه پایه داشت؛ زیرا نیازی نیست که نودهای کامل همه تراکنش‌ها را اجرا کنند.
- معایب: ممکن است بلاکچینهای ماژولار به اندازه زنجیره‌های جانبی یا زنجیره‌های مستقل سریع و ارزان نباشند، زیرا اکثر رویکردها برای تامین امنیت از فضای بلاک محدود و گاهی گران‌قیمت بلاکچینهای لایه پایه استفاده می‌کنند. آخرین نکته منفی پیاده‌سازی یک رول‌آپ یا سایر طرح‌های بلاکچین ماژولار این است که نسبت به راه‌اندازی یک بلاکچین مستقل فرایندی جدیدتر و پیچیده‌تر هستند.
کانال‌های وضعیت و پرداخت (Payment and State Channels)
از کانال‌های پرداخت و وضعیت نیز میتوان برای مقیاسپذیری بلاکچین استفاده کرد. با وجود این کانال‌ها کاربر می‌تواند دارایی ارز دیجیتال را در یک قرارداد هوشمند چند امضایی قفل کند. سپس پیام‌های امضا شده به صورت آفچین میان طرف‌های تراکنش تبادل می‌شود.
- مزایا: با وجود کانال‌های پرداخت و کانال‌های وضعیت انتقال ارزهای دیجیتال در زمان واقعی و با هزینه صفر و تقریبا بدون لتنسی (تاخیر آنی) انجام می‌شود. به لطف کانال‌های پرداخت، میتوان پرداخت‌های خرد را که معمولا در بلاکچینهای لایه پایه امکان‌پذیر نیستند، انجام داد.
- معایب: در کانال‌های وضعیت و پرداخت برای اطمینان از اینکه طرف‌های شرکت‌کننده در کانال از پیام‌های قدیمی برای تسویه کانال آنچین استفاده نمی‌کنند، طرفین باید به اینترنت متصل باشند. بنابراین لازم است که دیده‌بان‌ها بر کانال و محافظت از سرمایه کاربران نظارت مستمر داشته باشند. یک نکته منفی دیگر این است که کانال‌های پرداخت را باید از قبل تامین مالی کرد و به همین دلیل انجام پرداخت‌های کلان دشوار و در نهایت منجر به ناکارآمدی سرمایه می‌شود.
۲. مقیاسپذیری لایه ذخیره داده
در ادامه به ۶ رویکرد مختلف که در حال حاضر از آن‌ها برای مقیاسپذیری لایه ذخیره بلاکچین استفاده می‌شود اشاره می‌کنیم. برخی از این رویکردها در عمل با یکدیگر ترکیب می‌شوند تا مقیاسپذیری لایه ذخیره نتیجه بهتری داشته باشد.
مقیاسپذیری عمودی نودهای بلاکچین
مقیاسپذیری عمودی لایه ذخیره‌سازی بلاکچین نیز مانند رویکرد مقیاسپذیری عمودی لایه اجرای بلاکچین نیازمند افزایش تجهیزات سخت‌افزاری اجرای یک نود کامل است.
- مزایا: بلاکچین‌هایی که دارای فضای ذخیره‌سازی بیشتری برای نودهای کامل هستند، می‌توانند حجم بیشتری از فضا را با قیمت ارزان‌تر ارائه دهند. به طور مثال نودهای کامل می‌توانند داده‌های تاریخی و مقدار وضعیت بیشتری را ذخیره کنند.
- معایب: از آنجایی که به مرور زمان حجم ذخیره‌سازی داده‌ها بیشتر می‌شود و هزینه‌های اجرای یک نود کامل هم افزایش پیدا می‌کند، بنابراین تمرکززدایی بلاکچین نیز با ریسک‌های بیشتری مواجه می‌شود.
شاردینگ داده روی بلاکچینهای لایه ۱
دومین رویکرد برای مقیاسپذیری لایه ذخیره‌سازی داده‌های بلاکچین استفاده از شاردینگ داده است.
- مزایا: بلاکچین‌ها با استفاده از شاردینگ داده می‌توانند به طور مقرون به صرفه و بدون نیاز به افزایش تجهیزات سخت‌افزاری برای نودهای مستقل ظرفیت‌شان را برای ذخیره‌سازی داده بالا ببرند. استفاده از چنین رویکردی به نفع حفظ تمرکززدایی است، زیرا توانایی کاربران را برای اجرای نودها افزایش می‌دهد.
- معایب: ممکن است به دلیل افزایش بار روی زنجیره اصلی تعداد شاردهای پشتیبانی‌شده توسط بلاکچین با محدودیت مواجه شود. همچنین باید با استفاده از روشی به نام نمونه‌گیری در دسترس بودن داده (Data Availability Sampling) اثبات کرد که داده‌های تاریخی لازم برای بازسازی بخشی از دفتر کل در یک لحظه (مثلا در زمان تولید بلاک) در دسترس بوده‌اند و در واقع نودها مجبور نبودند که خودشان تمام داده‌ها را دانلود کنند.
فشرده‌کردن ذخیره‌سازی داده‌های آنچین از طریق بلاکچینهای ماژولار
بلاکچینهای ماژولار محاسبات را ابتدا به صورت آفچین و خارج از زنجیره انجام می‌دهند و سپس داده‌های تراکنش و تغییرات وضعیت را که در حالت آفچین یا آنچین اتفاق افتاده‌اند، ذخیره می‌کنند. سایر نودها یا کاربران می‌توانند با استفاده از داده‌ها وضعیت فعلی یا تاریخی دفتر کل را بازسازی کنند.
- مزایا: فشرده‌سازی داده‌های آنچین ایمن‌ترین شکل ذخیره‌سازی داده برای بلاکچینهای ماژولار است؛ زیرا تمام نودهای شبکه در ذخیره‌سازی داده مشارکت دارند. همچنین هزینه ذخیره‌سازی داده در بلاکچینهای لایه ۱ کاهش می‌یابد.
- معایب: گران‌تر بودن دسترسی به ذخیره آنچین داده‌ها نسبت به ذخیره‌سازی آفچین ممکن است مانعی برای بلاکچینهای ماژولار بسازد و مقیاسپذیری در حد گزینه‌های ذخیره‌سازی متمرکز یا نسبتا غیرمتمرکز را غیرممکن کند. همچنین این احتمال وجود دارد که فشرده‌سازی داده موجب حذف بخشی از داده‌های غیرضروری برای اعتبارسنجی شود.
ذخیره‌سازی آفچین داده در بلاکچینهای ماژولار
بلاکچینهای ماژولار می‌توانند داده‌های تراکنش را به صورت آفچین ذخیره کنند تا نیاز به تجهیزات ذخیره‌سازی آنچین کاهش یابد. این کار از طریق رول‌آپ‌هایی مانند ولیدیوم (Validiums) انجام می‌شود که اثبات دانش صفر را به صورت آنچین منتشر می‌کنند و داده را به صورت آفچین ذخیره‌سازی می‌کنند.
غربال داده (Data Pruning)
نودهای کامل بلاکچین می‌توانند با استفاده از تکنیک غربال داده، از اطلاعات تاریخی که فراتر از یک ارتفاع بلاک خاص هستند، صرف نظر کنند.
- مزایا: غربال داده علاوه بر کاهش مقدار داده‌هایی که یک نود باید ذخیره‌سازی کند، نیاز به ارجاع هنگام مشارکت در اجماع را نیز کمتر می‌کند. به‌علاوه به دلیل اینکه داده‌های تاریخی قبلا اعتبارسنجی‌شده‌اند، در صورتی که تنها هدف از اجرای یک نود کامل اعتبارسنجی بلاک‌های آینده باشد، دیگر نیازی به آن‌ها نیست.
- معایب: غربال داده به‌منظور ذخیره‌سازی دائمی داده‌های تاریخی و بازسازی وضعیت تا جنسیس بلاک نیازمند اشخاص ثالثی مانند صرافی‌ها و مرورگرهای بلاک است.
بدون وضعیت، انقضای وضعیت و اجاره وضعیت
برخی رویکردها از محدود کردن مقدار وضعیتی که نودهای کامل باید ذخیره کنند برای مقیاسپذیری بلاکچین استفاده می‌کنند. معمولا این روش‌ها بر پیاده‌سازی انقضای وضعیت، بدون وضعیت (بی‌تابعیتی) و اجاره وضعیت متمرکز هستند.
- مزایا: به طور کلی روش‌هایی که برای محدود کردن تجهیزات ذخیره‌سازی وضعیت استفاده می‌شوند، به کاهش مقدار وضعیتی که توسط نودها باید ذخیره شود کمک می‌کنند. محدود کردن ذخیره وضعیت علاوه بر اینکه نکته مهمی برای حفظ اعتبارسنجی توسط کاربر نهایی در طولانی مدت است، به حفظ تجهیزات سخت‌افزاری نیز کمک می‌کند.
- معایب: محدود کردن ذخیره‌سازی وضعیت یک رویکرد نسبتا جدید است و این ایده را که کاربران باید هزینه‌ای را بپردازند تا همه نودهای کامل شبکه وضعیت آن‌ها را برای همیشه ذخیره کنند، منتفی می‌کند.
۳. مقیاسپذیری اجماع
درخصوص مقیاس پذیری مکانیسم‌های اجماع بلاکچین با توجه به موضوعاتی مانند تسریع زمان ایجاد بلاک، افزایش سرعت نهایی‌شدن تراکنش و مقاومت بیشتر در برابر خرابی و حملات مخرب چهار هدف کلی تعریف می‌شود. به خاطر داشته باشید که مقیاس پذیری اجماع تنها به سرعت مربوط نیست و ویژگی‌هایی مانند دقت، ثبات و امنیت را هم شامل می‌شود.
افزایش ظرفیت لایه اجرا و ذخیره‌سازی
یکی از مولفه‌های اساسی در مقیاسپذیری مکانیزم اجماع بلاکچین، افزایش ظرفیت محاسباتی و ذخیره‌سازی بلاکچین بدون نیاز به افزایش تجهیزات سخت‌افزاری برای نودهای کامل است. در این صورت نودهای بیشتری می‌توانند در اجماع شرکت کنند یا حداقل با بزرگ‌تر شدن دفتر کل نودهای موجود می‌توانند مانع توقف شبکه شوند.
کاهش پهنای باند شبکه
رویکرد دیگر برای مقیاسپذیری مکانیسم اجماع بلاکچین کاهش پهنای باند شبکه است. به عبارت دیگر برای رسیدن به اجماع به یک راه ارتباطی (ارسال و دریافت پیام) بین نودهای کامل نیاز داریم. در این روش به جای اینکه نودها ملزم به برقراری ارتباط با سایر نودها باشند (رای‌گیری همگانی) میتوان اجماع بلاکچین‌ها را به گونه‌ای طراحی کرد که نودها در هر لحظه فقط ملزم به برقراری ارتباط با زیرمجموعه کوچکی از نودها باشند.
افزایش زمان لتنسی شبکه
از آنجایی که لتنسی با کاهش زمان نهایی‌شدن ارتباط دارد برخی روش‌ها بر کاهش لتنسی شبکه در حین اجماع متمرکز هستند. تعدادی از مکانیسم‌های اجماع بلاکچین زمان نهایی شدن تراکنش را به‌وسیله رای گیری چندمرحله‌ای از زیرمجموعه‌ها یا از طریق رای‌گیری همگانی آنی می‌کنند. تعداد دیگری از بلاکچین‌ها از چک‌پوینت‌هایی که توسط اجماع اکثریت ولیدیتورها تایید شده است، استفاده می‌کنند.
افزایش هزینه امنیت
به حداقل‌رساندن اعتماد در مکانیسم اجماع را میتوان با افزایش بودجه امنیت یا همان هزینه تامین مالی مشارکت نودها در اجماع مقیاسپذیر کرد. به طور کلی افزایش بودجه امنیت در وهله اول از طریق ایجاد دسترسی به حق بیمه‌های پولی و ارائه پاداش در قالب توکن شبکه‌ها و سپس با افزایش درآمد حاصل از کارمزد تراکنش‌ها به دلیل افزایش تقاضای فضای بلاک نسبت به عرضه تامین می‌شود.
مکانیسم‌های اجماع مقیاسپذیر
اگر هنوز هم به دنبال پاسخی برای حل مشکل مقیاس پذیری در بلاک چین هستید، استفاده از تکنیک‌های اجماع مقیاسپذیر یکی دیگر از راهکارها است. از آنجایی که برای دستیابی به اجماع در شبکه‌های بلاکچین چندین تکنیک اجماع مختلف طراحی شده است، ممکن است الگوریتم‌های اجماع مقیاس پذیر، توان عملیاتی و مقیاسپذیری بیشتری را برای تراکنش‌ها فراهم کنند. نمونه‌های مهمی از فرایندهای اجماع مقیاسپذیر عبارتند از:
- اثبات سهام وکالتی (Delegated Proof of Stake)
- اثبات اعتبار (Proof-of-Authority)
- تحمل خطای بیزانس (Byzantine Fault Tolerance)
آینده میان‌زنجیره‌ای امن و مقیاسپذیر
به هر حال مقیاس پذیری در بلاک چین پس از ارائه، آزمایش و راه‌اندازی انبوهی از راه‌حل‌ها به نقطه هیجان‌انگیزی در مسیر توسعه خود رسیده است. بلاکچین‌ها با تمرکز بر مقیاسپذیری و حفظ حداقل اعتماد آماده‌اند تا حامی طیف وسیعی از صنایع و کاربردهای گوناگون باشند.
در حمایت از توسعه اکوسیستم‌های چندزنجیره‌ای یک پروتکل قابلیت همکاری میان‌زنجیره‌ای (CCIP) روی بلاکچین چین لینک (Chainlink) پیاده‌سازی شده است. کاربران با استفاده از این پروتکل می‌توانند داده‌ها و توکن‌ها را به طور ایمن بر اساس منطق تعریف‌شده توسط کاربر بین بلاکچینهای مختلف مبادله کنند. پروتکل CCIP همانطور که با توسعه شبکه ضد تقلب (Anti Fraud Network) نشان داد به شدت روی موضوع امنیت متمرکز است. این پروتکل قصد دارد قراردهای هوشمند میان‌زنجیره‌ای و بریجینگ (پل زدن) ایمن توکن‌ها را به گونه‌ای امکان‌پذیر کند که فرضیه اعتماد بلاکچین‌ها نقض نشود.
مطالعه بیشتر: چگونه از امنیت بریج ها اطمینان حاصل کنیم؛ روش های بررسی امنیت پل های بلاک چینی
پرسش و پاسخ (FAQ)
- مقیاسپذیری به زبان ساده چیست؟
اگر بخواهیم به زبان ساده مقیاسپذیری را تعریف کنیم، باید بگوییم زمانی به یک شبکه مقیاسپذیر میگویند که توان پاسخگویی به افزایش تقاضا را در لحظه داشته باشد. یعنی هرچه میزان درخواستها روی شبکه بیشتر شود، آن شبکه بدون هیچ مشکلی فرایندهای لازم را انجام دهد.
- چگونه میتوان مشکل مقیاسپذیری را حل کرد؟
برای حل مشکل مقیاسپذیری باید راهحل مناسب برای هر کدام از سه لایه اجرا، ذخیره و اجماع در بلاکچین مورد بررسی و ارزیابی قرار بگیرد و روشهای مناسب آن استفاده شود
سخن پایانی
تکنولوژی بلاکچین با هدف رفع کاستی‌های سیستم‌های سنتی ایجاد شد و به سرعت مورد استقبال قرار گرفت. اما برای پذیرش انبوه این فناوری با چالشی به نام مقیاسپذیری (Scalability) مواجه شد. به همین دلیل بلاکچینهای مختلف تلاش می‌کنند تا با ارائه راهکارهایی ویژگی‌های خود را تعدیل و سیستم‌های اجماع را بهبود دهند.در این مقاله درباره چیستی مقیاسپذیری، اهمیت، عوامل اثرگذار و راه‌های مختلف مقیاسپذیری صحبت کردیم.
آیا بلاکچینهای بیشتر شناخته‌شده و محبوب می‌توانند با حل مشکل مقیاسپذیری همچنان در صدر بمانند یا پروژه‌های جدیدی گوی سبقت را از آن‌ها خواهند گرفت؟
