مفهوم مقیاس پذیری در بلاکچین (به زبان ساده) و اهمیت آن

پیش گفتار 

برای فعالیت در صنعت کریپتو و دسترسی به بالاترین بازدهی ممکن، نیاز داریم تا با برخی از مفاهیم و اصطلاحات فنی آشنایی پیدا کنیم. مقیاس پذیری، یکی از مهمترین مفاهیمی است که دراین مقاله به بررسی مفهوم و اهمیت آن در بلاکچین می‎‎‎‎‎پردازیم و درنهایت روش‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های افزایش مقیاس پذیری و مقیاس پذیرترین بلاکچین‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های موجود را مورد بررسی قرار می‎‎‎‎‎دهیم. 

مقیاس پذیری یا Scalability چیست

به طور کلی مقیاس پذیری به معنای توانایی انجام کار و کارآمدی یک سازمان، شبکه یا هر سیستمی است، که بتواند با افزایش حجم کاری، کیفیت و کارآمدی خودرا حفظ کند. اما مفهوم مقیاس پذیری در بلاکچین به معنای؛ ظرفیت یک شبکه بلاکچین به منظور انطباق و عملکرد مناسب در پاسخ به افزایش تقاضا می‎‎‎‎‎باشد. 

به زبان ساده‎‎‎‎‎‎‎‎‎تر، مقیاس پذیری به معنای توانایی یک شبکه در سرعت پردازش اطلاعات و همچنین درخواست کاربران است. این که شبکه بتواند پاسخگوی تعداد بالای تراکنش ها و درخواست ها باشد و حتی هنگامی که شبکه به شدت شلوغ و پر از تراکنش‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های مختلف است، عملکرد و توانایی خودرا از دست ندهد و منجر به کندی و تعلل در شبکه نشود. 

علت اهمیت مقیاس پذیری : 

درچندسال گذشته، شاهد گسترش بلاکچین و افزایش تعداد کاربران بوده ایم. این امر موجب شده که تعداد تراکنش ها و درخواست ها به شدت افزایش یابد و برخی از شبکه‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های بلاکچینی را با مشکلات زیادی روبه رو کند. به همین جهت مقیاس پذیری به یک مسئله حیاتی برای شبکه ها تبدیل شده است. برای درک بهتر به مثال زیر توجه کنید :

بلاکچین بیت‎‎‎‎‎کوین BTC را درنظر بگیرید، می‎‎‎‎‎دانیم که تایید و ایجاد هر بلوک (که شامل 4000 تراکنش است) در این شبکه، حدود 10 دقیقه زمان می‎‎‎‎‎برد. بنابراین شبکه بیتکوین درهر ثانیه، تنها 7 تراکنش را پردازش می‎‎‎‎‎کند. اما با افزایش تعداد تراکنش ها دراین شبکه، باید زمان بیشتری برای تایید منتظر بمانیم و از آن جایی که اولیت شبکه با تراکنش‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎هایی با کارمزدهای بیشتر است، هزینه کارمزد ها به شدت افزایش می‎‎‎‎‎یابد.

عدم مقیاس پذیری این شبکه، افزایش هزینه کارمزد، کندی شبکه و عدم عملکرد مناسب را منجر می‎‎‎‎‎شود. اما چه راه حلی برای این مشکل وجود دارد؟ بگذارید ابتدا با قانون سه گانه بلاک چین آشنا شویم.

قانون سه گانه بلاک چین 

قانون 3گانه بلاکچین که اولین بار توسط ویتالیک بوترین (خالق اتریوم) بیان شد، به این مسئله اشاره دارد که؛ یک شبکه بلاکچین نمی‎‎‎‎‎تواند به طور همزمان 3 پارامتر؛ مقیاس پذیری، امنیت و تمرکززدایی را داشته باشد. طبق این قانون نتیجه می‎‎‎‎‎گیریم اگر یک شبکه امنیت بالایی داشته و کاملا غیرمتمرکز باشد، نمی‎‎‎‎‎تواند از پارامتر سوم "مقیاس پذیری" برخوردار باشد. 

برای مثال شبکه بیتکوین ایمن ترین و غیرمتمرکزترین شبکه موجود است، اما همانطور که اشاره شد مقیاس پذیری پایینی دارد. درمقابل  شبکه ریپل XRP، سرعت پردازش بالایی دارد (بیش از 1000 تراکنش در ثانیه)، اما این شبکه ویژگی تمرکززدایی را حذف کرده است.

درواقع شبکه‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های مبتنی بر الگوریتم اثبات کار (PoW)، یکی از پارامترها را، فدای 2تای دیگر می‎‎‎‎‎کنند. که در اغلب اوقات این پارامتر مقیاس پذیری است که فدا می‎‎‎‎‎شود. اما چه راه حلی وجود دارد که بتوان هر3 پارامتر نام برده را در یک بلاکچین شاهد باشیم ؟

راه حل هایی برای حل مشکل مقیاس پذیری در بلاک چین 

1- افزایش حجم بلاک ها 

ابتدایی ترین روش برای افزایش TPS (تعداد تراکنش در ثانیه)، افزایش حجم بلاک هاست.

 به عنوان نمونه؛ درسال 2017 شبکه بیتکوین کش به منظور افزایش مقیاس پذیری، این راهکار را پیش گرفت. این شبکه طی یک هاردفورک از بلاکچین اصلی منشعب شد، و حجم هر بلاک را تا 8 مگابایت، افزایش داد. این راهکار توانست موفق عمل کند و مقیاس پذیری بالاتری نسبت به شبکه بیت کوین، ارائه دهد.

بااین حال یک مشکل واضح وجود دارد : باافزایش حجم بلاک ها، تنها شرکت‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های بزرگ قادر به دانلود و دراختیار داشتن کل اطلاعات خواهند بود. درنتیجه پارامتر سوم یعنی تمرکززدایی شبکه تا حدودی از بین رفت. 

نویسنده : در مقاله بلاکچین چگونه کار می‎‎‎‎‎کند، راجع به نحوه ذخیره سازی و ایجاد هر بلاک به تفصیل صحبت شده است. بنابراین برای دورنشدن از بحث این مقاله (مقیاس پذیری)، از توضیحات اضافی پرهیز می‎‎‎‎‎کنم. 

2- کاهش حجم تراکنش ها

کاهش حجم تراکنش، یکی دیگر از راهکارهایی است که می‎‎‎‎‎توانیم برای افزایش مقیاس پذیری استفاده کنیم. طبیعی است که باکاهش حجم تراکنش ها، تعداد تراکنش ها در یک بلاک افزایش می‎‎‎‎‎یابد. درنتیجه سرعت پردازش هر تراکنش در ثانیه (TPS)، افزایش خواهد یافت. 

تاکنون روش‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های زیادی برای کم کردن حجم تراکنش ها ارائه شده است. به عنوان نمونه، بیت کوین توانست با سافت فورکی به نام سگویت "SegWit"، تا 60% از حجم تراکنش هارا کاهش دهد. این تراکنش ها همچنین از کارمزدهای کمتری نسبت به تراکنش‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های معمول برخوردار هستند. 

یک راهکار جدیدتر برای کاهش حجم تراکنش ها، روشی به نام Aggregated Signature (کاهش حجم امضاهای دیجیتال) است. از آن جایی که امضاهای دیجیتال، حجم زیادی از تراکنش هارا اشغال می‎‎‎‎‎کنند، باکاهش حجم آن ها، حجم تراکنش ها نیز به شدت کاهش می‎‎‎‎‎‎‎یابد. این روش برای هر تراکنش تنها یک امضای دیجیتال نیاز دارد. 

3- راه حل های لایه دوم

راهکار‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های لایه دوم، اکنون به موفق ترین و محبوب ترین روش برای افزایش مقیاس پذیری یک شبکه بلاکچین تبدیل شده اند. یک راهکار لایه دوم به شبکه بلاکچین اجازه می‎‎‎‎‎دهد تا هر 3 پارامتر ذکر شده را درکنار هم داشته باشیم.

این راهکار می‎‎‎‎‎گوید : نیازی نیست همه تراکنش ها، دربلاکچین اصلی پردازش و تایید شوند. بلکه می‎‎‎‎‎توان این تراکنش هارا در یک شبکه جداگانه پردازش کرده و سپس برای تایید و ذخیره سازی به شبکه اصلی انتقال داد.

 این روش، بارشبکه اصلی را کاهش داده و درنتیجه منجر به سبکی شبکه، افزایش سرعت شبکه، کاهش هزینه ها و افزایش مقیاس پذیری شبکه خواهد شد. تمام این ویژگی ها به همراه اینکه از امنیت کامل شبکه اصلی برخوردار می‎‎‎‎‎شویم، یک راه حل فوق العاده برای بهبود عملکرد شبکه بلاکچین است. 

راهکار لایه دوم، یک بلاکچین جداگانه است که روی بلاکچین اصلی و سازگار با آن، با هدف افزایش مقیاس پذیری به وجود می‎‎‎‎‎آید. از بهترین نمونه‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های لایه دوم می‎‎‎‎‎توان به شبکه لایتنینگ برای بیتکوین اشاره کرد. همچنین راهکار‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های لایه دوم زیادی برای اتریوم به وجود آمده اند که از موفق ترین آن ها می‎‎‎‎‎توان به شبکه آربیتروم Arbitrum و استارک نت StarkNet اشاره کرد.

4- استفاده از روش های دیگر اجماع به جای الگوریتم اثبات کار (PoW)

مکانیسم اجماع، به یک روش اجماع برای تایید و اعتبارسنجی تراکنش‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های شبکه بلاکچین اشاره دارد. هرکدام از بلاکچین ها از یک روش اجماع مخصوص خود استفاده می‎‎‎‎‎کنند که الگوریتم اثبات کار (PoW) و الگوریتم اثبات سهام (PoS) از ایمن ترین و موفق ترین روش‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های اجماع هستند. 

الگوریتم اثبات کار، اگرچه ایمنی بالایی ارائه می‎‎‎‎‎دهد، بااین حال مشکلات بسیار زیادی به همراه دارد. از مشکلات زیست محیطی گرفته تا همین مسئله عدم مقیاس پذیری. درواقع اثبات کار (PoW)، یکی از موانع اصلی مقیاس پذیری در بلاکچین است. 

بنابراین با جایگزین کردن روش‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های دیگر، مانند اثبات سهام(PoS)، می‎‎‎‎‎توان تا حد زیادی مقیاس پذیری بلاکچین را افزایش داد. 

تفاوت عملکرد و مقیاس پذیری 

تفاوت بین عملکرد و مقیاس پذیری بسیار حائز اهمیت است، چراکه برخی از کاربران این حوزه، مفهوم عملکرد و مقیاس پذیری را به اشتباه یکسان می‎‎‎‎‎دانند.

 عملکرد درواقع اندازه گیری می‎‎‎‎‎کند که یک تراکنش چقدر به زمان نیاز دارد و یا چقدر زمان می‎‎‎‎‎برد تا یک کار خاص انجام شود و درمقابل مقیاس پذیری به این معناست که یک برنامه چقدر می‎‎‎‎‎تواند رشد یابد و یا ضعیف شود.

 با تمرکز بر عملکرد، سعی می‎‎‎‎‎کنید راهی برای کاهش زمان پردازش درخواست ها پیدا کنید. اما با تمرکز بر مقیاس پذیری، روی سرعت پردازش تمرکز نمی‎‎‎‎‎کنید، بلکه برتوانایی رسیدگی به همه این درخواست ها دریک بازه زمانی تمرکز می‎‎‎‎‎کنید و مقیاس پذیری تصمیم خواهد گرفت که چه تعداد درخواست بیشتری را می‎‎‎‎‎توان دریک بازه زمانی و بدون تاثیر منفی بر تجربه کاربر رسیدگی کرد. 

آینده ی مقیاس پذیری بلاک چین

در سال‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های اولیه با پیدایش بلاک چین، سازندگان آن تصوری از این حجم از بازخورد و محبوبیت را نداشتند، به همین علت مسئله مقیاس پذیری اهمیت چندانی نداشت. اما با پیشرفت این صنعت و روی آوردن حجم زیادی از کاربران، مقیاس پذیری به یکی از ارکان مهم و حیاتی در بلاکچین تبدیل شده است. 

از روش‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎هایی که بلاکچین ها، برای افزایش مقیاس پذیری استفاده می‎‎‎‎‎کنند، می‎‎‎‎‎توان گفت استفاده از لایه دوم بلاک چین، اصلی ترین برنامه آن ها باشد. بااین حال دراین مقاله روش‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎های دیگری هم ذکر شد، که هرکدام می‎‎‎‎‎تواند در افزایش مقیاس پذیری، تاثیر به سزایی داشته باشد. 

سخن پایانی

دراین مقاله از عصر متاورس سعی کردیم به ساده ترین زبان، مفهوم مقیاس پذیری و اهمیت آن در بلاکچین را توضیح دهیم. مقیاس پذیری نه تنها برای توسعه دهندگان Dappها و قراردادهای هوشمند، بلکه برای تمام کاربران، بحث بسیار مهمی است. از هزینه کارمزد ها گرفته تا کارآمدی یک برنامه غیرمتمرکز (Dapp)، همه این ها به مقیاس پذیری شبکه بلاکچین مربوط می‎‎‎‎‎شود. 

نظرات و تجربیات خودرا باما و دیگر کاربران سایت به اشتراک بگذارید و با عضویت در خبرنامه ما در پایین صفحه، از آخرین اخبار متاورس و بلاکچین آگاه شوید.