مقیاس پذیری بلاک چین: چالش‌ها و راه حل‌های بالقوه

فناوری بلاک چین به عنوان یک نوآوری پیشتاز با پتانسیلی که دارد منجر به تغییر بسیاری از حوزه‌ها شده است. محبوبیت رمزارزها و توسعه بستر کریپتوکارنسی به کمک بلاکچین، مقیاس پذیری (Blockchain Scalability) را به نقطه عطف آن بدل کرده است. با این حال، یکی از چالش‌های مهم در این فناوری، بحث مقیاس پذیری بلاک چین است.

وقتی از مقیاس پذیری بلاک چین صحبت می‌کنیم مقصود: توانایی مدیریت بیشتر و افزایش توان تراکنش‌ها و تطبیق فرآیند‌ها با وضعیتی‌ست که در آن کاربران و فعالیت آنها در این بستر رو به رشد است. به زبان دیگر Scalability در بلاکچین را می‌توان ظرفیت پاسخ یک شبکه به میزان تقاضا در نظر گرفت. در این فرآیند برخی پارامترها بسیار اهمیت دارند، مانند: تعداد تراکنش در ثانیه (TPS: Transactions Per Second)،‌ توان عملیاتی بلاک چین و سرعت انتقال. این مقاله به بررسی مسائل کلیدی مقیاس‌پذیری در شبکه‌های بلاک چین و برخی از راه‌حل‌های بالقوه می‌پردازد.

سه گزینه برای مقیاس پذیری بلاک چین

شبکه‌های بلاک چین باید برای سه ویژگی اصلی بهینه شوند:

– نامتمرکز بودن یا Decentralization: شبکه توزیع شده بدون نقطه کنترل مرکزی

– امنیت یا Security: محافظت در برابر حملات و معاملات جعلی

– مقیاس پذیری یا Scalability: توانایی پردازش حجم بالای تراکنش و حمایت از رشد

این سه ویژگی یک «Trilemma» یا یک سه‌گانه سخت و دشوار را تشکیل می‌دهد و بهینه سازی یکی ممکن است بر گزینه‌ها دیگر تاثیر بگذارد. به عنوان مثال، افزایش تراکنش‌ها در ثانیه می‌تواند منجر به تمرکز بیشتر شود. یافتن تعادل مناسب برای پذیرش بلاک چین بسیار مهم است.

معیارهای مهم در Blockchain Scalability

دو معیار کلیدی، مقیاس پذیری شبکه بلاک چین را تعیین می‌کند:

– تراکنش در ثانیه (TPS): تعداد تراکنش‌هایی که شبکه می‌تواند در هر ثانیه پردازش کند. شبکه‌های بزرگی مانند بیت کوین و اتریوم در حال حاضر کمتر از 30 TPS را مدیریت می‌کنند.

– گره‌های شبکه: تعداد شرکت‌کنندگان فعال که دفتر کل غیرمتمرکز را حفظ کرده و تراکنش‌ها را تأیید می‌کنند. مشارکت بیشتر منجر به امنیت بهتر می‌شود اما می‌تواند بر عملکرد تأثیر بگذارد.

در مفایسه با پردازنده‌های رقیب در حوزه پرداخت مانند Visa (که هزاران TPS را مدیریت می‌کند)، توان عملیاتی بلاک چین در عین حفظ تمرکززدایی به بهبود قابل توجهی نیاز دارد.

چالش‌های مقیاس پذیری بلاک چین

عوامل متعددی محدودیت‌های Scalability را بر شبکه‌های بلاک چین تحمیل می‌کند، از جمله:

1. اندازه بلوک

بلوک‌ها شامل دسته‌ای از تراکنش‌ها هستند و ظرفیت محدودی دارند. اندازه بلاک بیت کوین 1 مگابایت است که تنها امکان چند تراکنش در هر بلوک را فراهم می‌کند. بلوک‌های کوچکتر TPS را محدود می‌کنند اما انتشار و تأیید را برای گره‌ها آسان‌تر می‌شود.

2. زمان ایجاد بلوک

بلوک‌های جدید در فواصل زمانی ثابت ایجاد می‌شوند، مثلا: 10 دقیقه برای بیت کوین. کاهش این زمان می‌تواند TPS را افزایش دهد، اما می‌تواند منجر به گلوگاه‌هایی مانند بلوک‌های یتیم شود.

3. مکانیسم‌های اجماع

اجماع غیرمتمرکز به قیمت تأخیر است. استخراج اثبات کار در بیت کوین و اتریوم به زمان و قدرت محاسباتی نیاز دارد. مکانیسم‌های سریعتر امنیت و تمرکززدایی را به خطر می‌اندازد.

4. ذخیره سازی

دفتر کل تغییر ناپذیر در بلاک چین باید توسط شبکه کامل ذخیره شود. رشد مداوم آن می‌تواند ذخیره سازی و هماهنگ سازی را برای گره‌ها دشوار کند.

5.‌هارد فورک

برای افزودن ویژگی‌های جدید و رفع اشکالات، پروتکل‌های بلاک چین باید به مرور زمان ارتقا یابند.  ایجاد تغییرات عمده مانند افزایش اندازه بلوک به یک “هارد فورک” نیاز دارد. هارد فورک‌ها با خطر آسیب دائمی به شبکه همراه هستند.

راه حل‌های بالقوه برای مقیاس پذیری

راه حل‌های زیادی برای غلبه بر این چالش‌ها در حال بررسی است:

1. مقیاس گذاری روی زنجیره

این شامل بهبود مقیاس پذیری با تغییر پارامترهای بلاک چین است:

• بلوک‌های بزرگتر: کش فورک BTC بیت کوین دارای بلوک‌های 32 مگابایتی است
• زمان کوتاه‌تر: لایت کوین بلاک‌های 2.5 دقیقه‌ای را هدف قرار می‌دهد
• Sharding: تقسیم گره‌های شبکه به گروه‌هایی که تراکنش‌ها را به طور جداگانه به صورت موازی انجام می‌دهند

به طور کل بلوک‌های بزرگتر نیاز به فضای بیشتر برای ذخیره سازی دارند و همچنین زمان تاخیر انتشار را افزایش می‌دهند. زمان‌های کوتاه‌تر دفعات بلوک‌های بی‌سرپرست و خطرات امنیتی را افزایش می‌دهد.

2. مقیاس بندی خارج از زنجیره یا off-chain

تراکنش‌های «خارج از زنجیره یا off-chain» به شبکه‌های لایه دوم منتقل می‌شوند و از تنگناها جلوگیری می‌شود:

• کانال‌های پرداخت: کاربران به طور مکرر بدون برخورد به زنجیره اصلی تراکنش را انجام می‌دهند.
• زنجیره‌های جانبی (Sidechains): زنجیره‌های جانبی با برداشتن بار از زنجیره اصلی در حالی که از امنیت آن استفاده می‌کنند، یک رویکرد جذاب ارائه می‌دهند.
• پلاسما: این امکان افزایش توان عملیاتی قابل توجهی را با دسته‌بندی گروه‌ تراکنش‌های خارج از زنجیره فراهم می‌کند و در عین حال ضمانت‌های امنیتی و تمرکززدایی بلاک چین را به ارث می‌برد.

با این حال، معاملات خارج از زنجیره، تمرکززدایی و امنیت را به خطر می‌اندازد.

3. الگوریتم‌های اجماع

نوآوری‌های اجماع مانند اثبات سهام یا proof-of-stake، اعتبارسنجی سریع‌تری را بدون صرف منابع محاسباتی، به جهت بهبود مقیاس‌پذیری و کارایی ممکن می‌سازد.

4. Sharding

تقسیم گره‌ها به گروه‌هایی که تراکنش‌ها را به صورت موازی انجام می‌دهند. این مقیاس بندی افقی توان عملیاتی را بهبود می‌بخشد اما چالش‌های هماهنگی را ایجاد می‌کند.

5. فشرده سازی

فشرده سازی وضعیت بلاک چین با استفاده از پروتکل‌هایی مانند گرافن، نفخ سوابق تاریخی را کاهش می‌دهد و امکان انتقال و همگام سازی سریع تر را فراهم می‌کند.

جمع‌بندی

در حالی که راه‌حل‌های امیدوارکننده‌ای مانند شاردینگ، راه‌حل‌های لایه 2، و مدل‌های اجماع جدید وجود دارد، ترجیح بر انتخاب می‌تواند یک چالش اساسی قلمداد شود. قبل از اینکه بلاک چین‌ها بتوانند با ظرفیت تراکنش شبکه‌های پرداخت اصلی رقابت کنند و در عین حال اصول اصلی خود را در عدم تمرکز و امنیت حفظ کنند، Blockchain Scalability به تحقیقات و آزمایش زیادی نیاز دارد. ترکیب‌بندی یکپارچه بین چندین راه‌حل ممکن است قوی‌ترین مسیر پیش رو را فراهم کند.

بلاک چین هنوز با موانع قابل توجهی برای پذیرش جریان اصلی مواجه است. اما با بهبود مقیاس‌پذیری، شبکه‌های بلاک چین می‌توانند به وعده خود مبنی بر تراکنش‌های سریع و جهانی به شیوه‌ای غیرمتمرکز عمل کنند و امور مالی و بسیاری از بخش‌های دیگر را متحول کنند.

پایان مطلب

پی نوشت:

در AI Point همه تلاش ما رعایت نکات حرفه‌ای و الزامات اساسی برای ارائه مطالب است. برای تولید مقالات عموما از بهترین منابع موجود بهره می‌بریم. در این مجله جدیدترین و محبوب‌ترین مطالب حوزه هوش مصنوعی و ابزارهای AI ، کریپتوکارنسی، بلاکچین و مقالات NLP از منابع تخصصی انتخاب و ترجمه می‌شود. در انتخاب مقالات برای ترجمه به ارجاعات متن توجه می‌کنیم. اساسا به دنبال ارائه محتوای جذاب و آموزنده هستیم تا مخاطبان خود را در این حوزه درگیر کنیم. برای تولید محتوا سرنخ‌هایی از هوش مصنوعی می‌گیریم. باور داریم که هوش مصنوعی یک فناوری قدرتمند است که می‌تواند بسیار مفید واقع شود و کیفیت مطالب و دقت داده‌ها را بیشتر کند. در این ژورنال آنلاین سعی داریم با ارائه اطلاعات دقیق و جامع به مخاطبان خود کمک کرده و به پرسش‌های آنها پاسخ دهیم. علاوه براین، پیوسته به دنبال شیوه‌های برای بهبود وبسایت و مطالب خود هستیم، بنابراین نظرات و پیشنهادات خود را با ما در میان بگذارید.