مشکل مقیاس پذیری بلاک چین
تعجب می‌کنید که چرا مقیاس‌پذیری برای بلاک‌چین یک مشکل است؟ در اینجا ما شما را با جنبه‌های مختلف مربوط به مشکل مقیاس‌پذیری بلاک‌چین آشنا میکنیم.
بلاک‌چین به عنوان یک شبکه به گونه‌ای توسعه یافته است که می‌تواند تعامل بین شرکت‌کنندگان را بدون هیچ‌گونه قدرت مرکزی‌ای فراهم کند. همه نودهای شرکت‌کننده در شبکه بلاک‌چین از حقوق مساوی برخوردارند و منطقی است که تعجب کنیم که چگونه شبکه بدون هیچ مرجع حاکمیتی اجرا می‌شود. هر نود جداگانه در شبکه توانایی اداره و مدیریت تراکنش‌ها در شبکه بلاک‌چین را دارد.
از سوی دیگر، افزایش مداوم تعداد نودها منجر به مشکل مقیاس‌پذیری بلاک‌چین شده است. با اینکه بلاک‌چین بیش از یک دهه است که به وجود آمده است، اما مشکلات مقیاس‌پذیری می‌تواند پذیرش گسترده بلاک‌چین در نزد عموم را با مشکل مواجه کند.
بلاک‌چین در حال بزرگتر شدن است
محبوبیت فناوری‌های بلاک‌چین از زمان شروع این نوآوری آینده‌نگر به طرز قابل توجهی در حال افزایش بوده است. توسعه‌دهندگان با نوآوری‌های عظیم خود در این صنعت، سطوح امیدوارکننده ای از موفقیت را برای کاربردهای فناوری بلاک‌چین تضمین کرده‌اند. با این که این فناوری در ابتدا برای بخش مالی طراحی شده بود اما با این حال دفتر کل غیرقابل تغییر و تمرکززدایی در بلاک‌چین، آن را به یک کاندیدای مناسب برای کاربردهای غیر مالی نیز تبدیل کرده است.
بنابراین، چگونه مقیاس‌پذیری برای بلاک‌چین یک مشکل است؟ برای یافتن پاسخ ایده‌آل، بیت‌کوین را مثال می‌زنیم. بیت‌کوین در هر ثانیه تقریبا ۷ تراکنش را پردازش می‌کند در حالی که ویزا قادر است به طور متوسط ۱۷۰۰ تراکنش را در ثانیه پردازش کند. شما به وضوح می‌توانید تفاوت عملکرد بین ویزا و یک فناوری مبتنی بر بلاک‌چین را مشاهده کنید. نگرانی‌های حل نشده مقیاس‌پذیری در سطح معماری بلاک‌چین، مشکلاتی را در پذیرش و کاربردهای عملی آن ایجاد می‌کند.
درک مقیاس پذیری یک بلاک‌چین
هنگامی که به دنبال چالش‌های مقیاس پذیری در بلاک‌چین هستید، باید درک روشنی از آن داشته باشید. عوامل مختلفی که مقیاس‌پذیری بلاک‌چین بر اساس آن‌ها تعریف می‌شود عبارتند از: هزینه و ظرفیت، شبکه و توان عملیاتی.
هزینه و ظرفیت
فاکتور هزینه و ظرفیت در مقیاس‌پذیری مستلزم نیاز به ذخیره مقدار زیادی داده در بلاک‌چین است. شما باید داده‌ها را از بلاک اولیه (Genesis block) تا آخرین تراکنش‌ها ذخیره کنید. با این حال، هر نود در شبکه بلاک‌چین منابع و ظرفیت کافی برای ذخیره چنین حجم عظیمی از اطلاعات را ندارد.
شبکه‌سازی
هر تراکنش در بلاک‌چین، در تمام نودها پخش می‌شود. بنابراین، یک بلاک هنگام استخراج، دوباره باید توسط تمام نودها ثبت شود. این فرآیند می‌تواند منابع قابل توجهی از قدرت شبکه را مصرف کند. بنابراین، داشتن یک مکانیسم کارآمد قابل اعتماد برای انتقال داده‌ها بسیار مهم است.
توان عملیاتی
یکی دیگر از جنبه‌های مهم در زمینه مشکل مقیاس‌پذیری بلاک‌چین به توان عملیاتی مربوط می‌شود. توان عملیاتی بلاک‌چین به زمان مورد نیاز برای تایید یک تراکنش و اندازه بلاک برای ثبت تراکنش‌ها اشاره دارد. با تراکنش‌های بیشتر، اندازه بلاک‌ها افزایش می‌یابد و در نتیجه به منابع بیشتری نیاز پیدا خواهد شد.
چه عواملی بر روی مقیاس‌پذیری یک بلاک‌چین تاثیر می‌گذارند؟
بنابراین، عوامل مهمی که منجر به چالش مقیاس‌پذیری بلاک‌چین می شوند چیستند؟ چهار مسئله مهمی که بر مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین تاثیر می‌گذارند عبارتند از: محدودیت‌ها، هزینه‌های تراکنش، اندازه بلاک و زمان پاسخ‌دهی.
محدودیت ها
مهم‌ترین مسئله در مقیاس‌پذیری بلاک‌چین به محدودیت‌ها اشاره دارد. در صورت پردازش یک تراکنش جدید، هر نود اطلاعات مربوط به آن تراکنش را در دفتر کل اضافه می‌کند. در نتیجه، طولانی شدن سابقه تراکنش‌ها می‌تواند سیستم را از پای در بیاورد زیرا که شبکه‌ها مجبورند تمام داده‌ها را با دقت ثبت کنند تا از سطح اعتماد بلاک‌چین محافظت کنند. علاوه بر این، بلاک‌چین نیز از نظر سخت‌افزاری با محدودیت‌هایی مواجه است. بیشتر مسائل مربوط به مشکلات مقیاس‌پذیری بلاک‌چین به دلیل محدودیت‌های سخت‌افزاری ایجاد می‌شود. با گسترش بیشتر شبکه بلاک‌چین، راه‌اندازی و نگهداری سخت‌افزار مورد نیاز برای نودهای شرکت‌کننده بسیار دشوار شده است.
کارمزد تراکنش
عامل مهم بعدی که منجر به چالش‌های بزرگ مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین می‌شود، به کارمزد بالای تراکنش‌ها اشاره دارد. محبوبیت روزافزون شبکه‌های بلاک‌چین باعث شده است که ماینرهای بیشتری به استخراج ارزهای دیجیتال روی بیاورند که این منجر به پیچیدگی‌های محاسباتی بیشتری در فرآیند اعتبارسنجی تراکنش‌ها شده است. کاربران باید برای تایید تراکنش‌های خود هزینه مشخصی را به عنوان کارمزد بپردازند. با گسترش مداوم شبکه‌های بلاک‌چین، کاربران مشتاق هستند تا برای تایید سریع‌تر تراکنش‌های خود کارمزد بیشتری بپردازند. با این حال، توجه به این نکته نیز ضروری است که در این صورت بسیاری از تراکنش‌های با کارمزد کمتر برای مدت طولانی بدون پردازش در صف باقی خواهند ماند.
اندازه بلاک
اندازه بلاک نیز یک مسئله قابل توجه برای مقیاس‌پذیری یک بلاک‌چین است. افزایش تعداد تراکنش‌ها در شبکه‌های بلاک‌چین منجر به این می‌شود که اجرای تراکنش‌ها مدت زمان بیشتری طول بکشد. به عنوان مثال، هر بلاک در شبکه بلاک‌چین بیت‌کوین در روزهای اولیه به اندازه ۱ مگابایت و تقریبا شامل ۲۰۲۰ تراکنش بود. از سوی دیگر، بیشتر شدن تعداد تراکنش‌ها در شبکه منجر به افزایش اندازه بلاک‌ها شده و در نتیجه بر مقیاس‌پذیری بلاک‌چین تأثیر می‌گذارد.
زمان پاسخ
تمام تراکنش‌ها در شبکه بلاک‌چین باید یک فرآیند اعتبارسنجی مشخصی را طی کنند. به طور کلی، با توجه به تعداد تراکنش‌های موجود در صف، تراکنش‌ها باید مدت‌های طولانی برای تایید شدن منتظر بمانند. به عنوان مثال، شبکه بیت‌کوین نشان می‌دهد که برای ساخت یک بلاک جدید تقریبا به ۱۰ دقیقه زمان احتیاج است. زمان مورد نیاز برای اعتبارسنجی یک تراکنش در زمان‌های اوج نیز افزایش می‌یابد. زمان پاسخ سریع‌تر به طور مستقیم به کارمزد تراکنش‌های بالاتر وابسته است که این به نوبه خود منجر به مشکل مقیاس‌پذیری بلاک‌چین می‌شود.
بنابراین، عوامل برجسته‌ای که منجر به چالش مقیاس‌پذیری بلاک‌چین می‌شوند، نشان می‌دهند که افزایش تعداد کاربران و تراکنش‌ها قطعا برای شبکه‌های بلاک‌چین مشکل‌ساز است. اگر شبکه‌ها نتوانند ظرفیت خود را برای پذیرش کاربران و تراکنش‌های جدید گسترش دهند، آن‌گاه می‌توانند از نظر امکانات با مشکلات زیادی مواجه شوند. بنابراین، جستجو برای راه حل‌های مقیاس‌پذیری بلاک‌چین در زمان‌های اخیر به شدت افزایش یافته است. آیا هنوز راه حل قطعی‌ای وجود دارد؟
برای مشکل مقیاس‌پذیری چه راه حل‌هایی وجود دارد؟
عوامل سه‌گانه‌ای که به عنوان تعریف مقیاس‌پذیری پیشتر به آن اشاره شد، بسیاری از موانع حیاتی را برای پذیرش گسترده یک بلاک‌چین ایجاد می‌کنند. با این حال، تا کنون سه راه حل زیر پرکاربردی ترین راه حل‌ها برای مشکل مقیاس‌پذیری یک بلاک‌چین بوده‌اند.
مکانیسم‌های اجماع بهتر
یکی از رایج‌ترین راه حل‌های پیشنهادی برای چالش مقیاس‌پذیری بلاک‌چین، به بهبود پروتکل‌های اجماع اشاره دارد. شبکه‌های بلاک‌چین معروف مانند بیت‌کوین در حال حاضر از پروتکل اجماع اثبات کار (Proof of Work یا به اختصار PoW) استفاده می‌کنند. حتی اگر مکانیسم اجماع اثبات کار امنیت قابل اعتمادی را ارائه دهد، در عمل بسیار کند است. بنابراین، بسیاری از شبکه‌های بلاک‌چین به دنبال مکانیسم اجماع اثبات سهام (Proof of Stake یا به اختصار PoS) به عنوان راه حلی امیدوارکننده برای مسائل مقیاس‌پذیری بلاک‌چین هستند. مکانیسم اجماع PoS نیازی به استخراج‌کنندگان برای حل الگوریتم‌های رمزنگاری با استفاده از قدرت محاسباتی عظیم ندارد. در مقابل، اجماع را از طریق انتخاب اعتبارسنج‌ها بر اساس سهام در شبکه تضمین می‌کند. پذیرش اجماع PoS می‌تواند ظرفیت شبکه‌های اتریوم را در کنار بهبود امنیت و تمرکززدایی به طرز قابل ملاحظه‌ای افزایش دهد.
شاردینگ
شاردینگ (Sharding به معنی خرد کردن) یکی از انتخاب‌های مرسوم برای رسیدگی به مشکل مقیاس‌پذیری یک بلاک‌چین بر روی زنجیره است. بر اساس پایگاه‌های داده توزیع شده، شاردینگ در حال حاضر یکی از راه حل‌های قابل توجه مقیاس‌بندی لایه ۱ برای شبکه‌های بلاک‌چین است. شاردینگ شامل تجزیه تراکنش‌ها به مجموعه داده‌های کوچک‌تر است که به آن‌ها "شارد" گفته می‌شود. بر این اساس شبکه به طور همزمان شاردها را پردازش می‌کند و در نتیجه کار متوالی بر روی چندین تراکنش را به صورت همزمان امکان‌پذیر می‌کند. با کمک به اشتراک‌گذاری، اطلاعات می‌توانند بین نودهای مختلف تقسیم شوند و در عین حال از ثبات اطلاعات اطمینان حاصل شود. شاردها به عنوان یک گواهی برای زنجیره اصلی عمل می‌کنند و در عین حال از تعامل با یکدیگر برای به اشتراک‌گذاری آدرس‌ها و تراکنش‌ها با استفاده از پروتکل‌های ارتباطی اطمینان حاصل می‌کنند.
بلاک‌چین لایه‌به‌لایه
یکی دیگر از راه حل‌های امیدوارکننده برای چالش‌های مقیاس‌پذیری در بلاک‌چین به بلاک‌چین لایه‌به‌لایه اشاره دارد. این اساسا یک زیرساخت شبکه غیرمتمرکز است که از بلاک‌چین اصلی برای ایجاد پارامترهایی برای یک شبکه بلاک‌چین بزرگتر استفاده می‌کند. علاوه بر این، اجرای تراکنش‌ها را بر روی یک شبکه به هم پیوسته از زنجیره‌های ثانویه تضمین می‌کند. بلاک‌چین لایه‌به‌لایه یکی از انتخاب های امیدوارکننده در میان راه حل‌های لایه ۲ است که هدف آن حل مشکل مقیاس‌پذیری بلاک‌چین است.
در حالی که شنیدن راه حل‌های امیدوارکننده برای مقیاس‌پذیری بلاک‌چین بسیار خبر خوبی است، اما راه حل‌ها هنوز در مراحل آزمایشی خود هستند. کاملا واضح است که مقیاس‌پذیری یک محدودیت عمیق برای شبکه‌های بلاک‌چین ایجاد می‌کند. توسعه‌دهندگان در تلاش هستند تا مشکل مقیاس‌پذیری را از زوایای مختلف حل کنند. به عنوان مثال، افزایش اندازه بلاک می‌تواند مقیاس‌پذیری را افزایش دهد. با این حال، چنین راه حل‌هایی تاکنون محبوبیت بلاک‌چین اصلی خود را پیدا نکرده‌اند (مانند بیت‌کوین کش). در عین حال، افزودن یک لایه دیگر بر روی شبکه بلاک‌چین موجود با راه حل‌های لایه ۲ نیز یک انتخاب امیدوارکننده برای حل مشکل مقیاس‌پذیری است. ولی با همه این اوصاف، برای جمع‌آوری نتایج در مورد امکان‌پذیرترین راه‌حل‌ها برای مشکلات مقیاس‌پذیری هنوز خیلی زود است.