مقیاس پذیری بلاک چین / بررسی 3 ضلع مقیاس پذیری
امروزه بلاک چینی که در ارزهای دیجیتال به کار گرفته می شود نسبت به بلاک چین هایی که در ارزهای دیجیتال اولیه وجود داشت مشکلات بسیار کمتری دارد. اما همچنان درگیر مشکل مقیاس پذیری هستند. بعد از بیت کوین که در زمینه ی فعالیت بلاک چین خود به یک سری مشکلات برخورد کرد بسیاری از برنامه نویسان و توسعه دهندگان به فکر ایجاد یک بلاک چین ایده آل بودند تا به نوعی این باگ به وجود آمده در بلاک چین های قبلی را از بین ببرند. البته منظور ما از باگ در مقیاس پذیری، نقص های فنی نیست. در این مقاله به طور کامل به مقیاس پذیری بلاک چین اشاره می کنیم.
مقیاس پذیری، مشکلی در همه ی خدمات جهانی
قبل از اینکه به مقیاس پذیری در بلاک چین به طور اختصاصی بپردازیم، باید بدانید که مقیاس پذیری مشکلی است که در همه ی انواع خدماتی که در سراسر جهان انجام می شود وجود دارد و نمی توانیم آن را محدود به ارز دیجیتال کنیم. مقیاس پذیری در واقع مشکلی برگرفته از این است که سه عامل همزمان با همدیگر نمی توانند در یک خدمت ارائه شوند. این سه عامل در خدمات کلی جهانی کیفیت، مقرون به صرفه بودن و سریع بودن است.
فرض کنید که می خواهید یک بسته ی پستی مهم را به فردی در استانی دیگر ارسال کنید. برای اینکه بتوانید این کار را سریع انجام دهید باید از پست پیشتاز استفاده کنید. خب! شما با استفاده از پست پیشتاز به طور خودکار کالای خود را هم بیمه کرده اید. پس دو ضلع از مثلث ما تکمیل شد. این دو ضلع سرعت و کیفیت است. اما ضلع سوم را نمی توانید کامل کنید چون برای ارسال پست به صورت پیشتاز باید مبلغ بیشتری را بپردازید و این نسبت به انواع دیگر ارسال پست مقرون به صرفه نیست.
حالا اگر بخواهید از روش معمولی ارسال پست استفاده کنید می توانید دو ضلع مثلث یعنی مقرون به صرف بودن و کیفیت را هم تامین کنید. اما پست شما سریع به مقصد نمی رسد. پس باز هم یک ضلع مثلث جا می ماند.
به طور کلی ارائه ی خدمات در سطح جهانی باید به سمت ایجاد یک تعادل در این سه ضلع پیش برود. هر چقدر که این تعادل بیشتر شود امکان استفاده ی بهینه از امکانات یک خدمت بیشتر می شود.
مقیاس پذیری در ارز دیجیتال
چیزی که تا اینجا درباره ی آن صحبت کردیم درباره ی خدمات جهانی و شامل همه ی خدمات می شد. در ارزهای دییجیتال هم این سه ضلع را داریم اما به نوع دیگری تعریف می شوند. این سه ضلع غیرمتمرکز بودن، سریع بودن و امن بودن است. به نوعی ارز های دیجیتال مختلف به همراه گروه های توسعه دهنده ی آن طی سالیان سال در پی ایجاد یک نوع تعادل بین این سه ضلع بوده اند.
مشکلی که بر اثر دقت نکردن به این سه ضلع هم اکنون در ارز دیجیتال محبوبی مانند بیت کوین به وجود آمد، باعث از بین رفتن ضلع سرعت شد. بعد از مدتی به دلیل اطلاعات زیادی که در شبکه ی بیت کوین ثبت می شد و همچنین کاربران زیادی که درخواست های تراکنشی زیادی داشتند و از طرفی حمله های سایبری و اسپم به این شبکه همه و همه دست به دست هم دادند تا نوعی ترافیک را در بیت کوین ایجاد کنند و باعث تشکیل صف های انتظار برای انجام تراکنش شوند.
البته توسعه دهندگان بیت کوین حق داشند که با این موضوع زیاد سر و کله نزنند. چون در ابتدای کار بیت کوین تعداد کاربران بسیار کمتر از چیزی که امروز مشاهده می کنیم بود. بنابراین بدون اینکه هیچ مشکلی وجود داشته باشد تراکنش های کاربران در کمترین زمان ممکن انجام می شد. این حتی با در نظر گرفتن این نکته است که در آن زمان تعداد دستگاه های استخراج بیت کوین بسیار کم بود و تعداد گره ها یا نود های کمتری برای تایید تراکنش ها وجود داشت.
حالا به بررسی مثلث مقیاس پذیری در بیت کوین می پردازیم. بیت کوین برای ثبت هر بلوک اطلاعاتی که شامل اطلاعات حساب کاربران است و هر کدام از آن ها 1MB حجم دارد نیاز به ده دقیقه زمان دارد. این زمان غیر قابل تغییر است به این دلیل که به نوعی در کدنویسی هسته قرار گرفته و غیر قابل تغییر است. حتی اگر دستگاه استخراج بیت کوین دارای قدرت پردازشی بالایی باشد که بتواند محاسبات را خیلی سریع مثلا در عرض دو دقیقه انجام دهد، به دلیل فرایند سختی استخراجی که در شبکه وجو دارد، این فرایند در نهایت به همان ده دقیقه ختم می شود.
احتمالا برای شما هم سوال شده که چرا باید چنین محدودیت منفی ای در این شبکه وجود داشته باشد. اما این مسئله دلیل بسیار مهمی دارد. اگر هکری بخواهد با حمله ی سایبری اقدام به دستکاری بلوک های اطلاعاتی کند مجبور است همه ی نسخه هایی از بلاک چین که در سراسر دنیا وجود دارد را تغییر دهد. هرچند دسترسی پیدا کردن به همه ی این نسخه ها و تغییر دادن همه ی آنها غیر ممکن به نظر می رسد اما با وجو کامپیوتر های قدرتمندی که وجود دارد باید نگران این موضوع بود.
حالا بلاک چین بیت کوین این نگرانی را با قرار دادن محدودیت ده دقیقه ای برطرف کرده است. اگر هکر بخواهد حتی ده نسخه از هزاران نسخه ی موجود در بلاک چین را تغییر دهد مجبور است که برای هر بلوک ده دقیقه صبر کند. این یعنی 100 دقیقه را تلف کرده است. در حالیکه در این 100 دقیقه هزاران نسخه ی سالم جدید در دفتر کل توزیع شده ثبت شده و بنابراین نسخه هایی که ایجاد کرده دیگر اعتبار ندارند.
میبینید که شبکه ی بیت کوین سرعت را فدای امنیت کرده. با به دست آوردن ضلع امنیت و غیر متمرکز بودن از ضلع سرعت فاصله گرفته و این به دلیل این است که از فرایند ده دقیقه ای در اثبات کار استفاده می کند. در روش اثبات کار فرایندی که باعث می شود تایید تراکنش ده دقیقه طول بکشد مصرف برق توسط دستگاه های ماینر است. بنابرانی ارز های جدید باد به سمت سیستمی متفاوت از اثبات کار بروند تا به مشکلات مقیاس پذیری اینچنینی برخورد نکنند.
اتریوم اما به عنوان ارزی شناخته می شد که از اثبات کار استفاده می کرد. یعنی همان مشکلات بیت کوین عینا برای آن تکرار می شد. به همین دلیل توسعه دهندگان آن اعلام کردند که اتریوم از فرایند اثبات سهام استفاده خواهد کرد. گرچه هنوز این وعده عملی نشده اما تا چند ماه دیگر اتریوم را خارج از سیستم اثبات کار مشاهده خواهیم کرد.
در سیستم اثبات سهام هم باید یک سری مشکلات مقیاس پذیری وجود داشته باشد. چون گفتیم که در هر سیستم یک ضلع فدای دو ضلع دیگر می شوند. اتفاقی که در سیستم اثبات سهام می افتد این است که برای تایید تراکنش ها و به نوعی تایید امنیت شبکه، کاربران توکن های خود را به عنوان سهام در اختیار شبکه می گذارند. هر وقت تراکنشی بتواند از طرف بیش از 50 درصد سهامداران تایید شود، انجام خواهد شد. این کار بدون اینکه صف انتظاری تشکیل بشود انجام می شود به این دلیل که در فرایند اثبات سهام می توان خیلی سریع به تایید تراکنش دست یافت.
اما ضلعی که این فرایند از دست داده است ضلع غیرمتمرکز بودن است. غیر متمرکز بودن به این معناست که کنترل شبکه به دست فرد یا یک گروه که با هم توافق کردند کنترل شبکه را در دست بگیرند نباشد. می توان گفت هدف اصلی از آفرینش ارزهای دیجیتال هم همین بوده است. در این سیستم با توجه به اینکه تایید تراکنش ها توسط کاربران سهامدار صورت می گیرد این خطر وجود دارد که عده ای از کاربران با هم توافق کنند که تراکنش های خاصی از شبکه راتایید نکنند.
گرچه چنین چیزی خیلی بعید است چون اگر فرد یا افرادی بخواهند بیش از 50 درصد توکن های اتریوم را خریداری کنند باید همگی تریلیونر باشند! اما در هر صورت این احتمالی است که باید در نظر گرفته شود و غیر متمرکز بودن مهمترین ویژگی ای است که ارز دیجیتال را از ارز فیات جدا می کند.
حالت ایده آل مقیاس پذیری
تا به حال ارزهای مختلف را در زمینه ی این مثلث مهم بررسی کردیم. اما ایده آل ترین حالتی که می توان برای مقیاس پذیری یک ارز دیجیتال در نظر گرفت چیست؟
ایده آل ترین حالت مقیاس پذیری، متعادل ترین حالت است. هر ارزی که بتواند هر سه ضلع را کتار همدیگر جمع کند موفق تر خواهد بود. هر چند این موضوع تقریبا غیر ممکن است. اما می توان تا حدودی به یک تعادل تقریبی در آن دست یافت.
جدیدترین و بهترین حالتی که برای یک ارز دیجیتال در نظر گرفته می شود استفاده از فناوری شاردینگ است. این فناوری تا کنون در ارزی مانند زیلیکا توانسته کارایی و بازده خود را به خوبی نشان دهد. فناوری شاردینگ در ارزهایی که از الگوریتم اثبات کار استفاده می کنند بسیار کاربرد دارد.
گفتیم که در بیت کوین افزایش حجم سفارشات و درخواست ها باعث کند شدن سرعت می شود. با استفاده از فناوری شاردینگ می توان گره های متصل به شبکهخ را به چند دسته تقسیم کرد تا از بازدهی کل شبکه استفاده کرد. فرض کنید در شبکه ی بیت کوین 1800 گره فعالیت می کنند. طبق فناوری شاردینگ می توان این تعداد گره را به دسته هایی 300 تایی در 6 دسته گروه بندی کرد. با این کار می توان سفارشات را به صورت تقسیم شده بین همه ی این دسته ها تقسیم کرد و ضلع سرعت را به دست آورد.
نتیجه گیری:
در آینده ای نزدیک احتمال اینکه سیستم اثبات کار حذف شود وجود دارد. این مخصوصا زمانی اتفاق می افتد که فرایند استخراج به نقطه ای برسد که برای استخراج کنندگان سودی نداشته باشد. این موضوع را کم کم در ارزی مثل اتریوم می توان دید و به همین دلیل است که اتریوم در حال تعویض الگوریتم خود به اثبات سهام است. البته این احتمال نیز وجود دارد که بتوان با استفاده از فناوری شاردینگ همان سیستم های اثبات کار را به صورت ایده آل اجرا کرد.
