در این مقاله به جنبه‌های مختلف مربوط به مشکل مقیاس‌پذیری بلاکچین پرداخته‌ایم. در کنار تعاریف زیادی که برای بلاکچین وجود دارد، یکی از دیگر تعاریف برایش این است که میتوان بلاکچین را به عنوان شبکه‌ای توسعه یافته در نظر گرفت که تعامل بین شرکت کنندگان را بدون هیچ گونه قدرت مرکزی فعال می‌کند. همه گره‌های شرکت‌کننده در شبکه بلاکچین از حقوق مساوی برخوردارند، هر گره منفرد در شبکه توانایی اداره و مدیریت تراکنش‌ها در شبکه بلاکچین را دارد.
از سوی دیگر، افزایش مداوم تعداد گره‌ها منجر به مشکل مقیاس‌پذیری بلاکچین شده است. در ادامه، به بررسی چالش‌های مقیاس‌پذیری قابل توجه در بلاکچین میپردازیم؛ با بیتفا همراه باشید.
رشد مداوم بلاکچین
محبوبیت فناوری بلاکچین از زمان شروع آن به طور قابل توجهی در حال افزایش بوده است. میتوان گفت که موفقیت این صنعت در آینده، توسط جامعه تحقیقاتی فعال در این حوزه و نوآوری‌های آن، تضمین شده است.
فناوری بلاکچین در ابتدا برای بخش مالی طراحی شد. از سوی دیگر، ویژگی‌هایی مثل دفتر کل غیرقابل تغییر و تمرکززدایی در بلاکچین، آن را به یک کاندیدای مناسب برای کاربردهای غیر مالی تبدیل کرده است. به عنوان مثال، بلاکچین برنامه‌های امیدوارکننده‌ای در حوزه اینترنت اشیا (IoT) مطرح کرده است. علاوه بر این، افزایش مداوم اندازه شبکه‌های بلاکچین محبوب مانند اتریوم نیز چالش مقیاس‌پذیری بلاکچین را تشدید می‌کند.
علیرغم عوامل امیدوارکننده در ارتباط با بلاکچین، توسعه برنامه‌های غیرمتمرکز به دلایل مختلف دشوار است. با این حال، مقیاس‌پذیری در حال حاضر یکی از موضوعات اصلی برای شبکه‌های بلاکچین است.
چرا مقیاس‌پذیری برای بلاکچین یک مشکل محسوب می‌شود؟
برای یافتن پاسخ ایده آل، بیت کوین را مثال می‌زنیم. بیت کوین در هر ثانیه تقریباً ۷ تراکنش را پردازش می‌کند که اصلا با سیستم‌های متمرکزی مثل ویزا قابل مقایسه نیست و به وضوح میتوان تفاوت عملکرد بین ویزا و فناوری مبتنی بر بلاکچین را مشاهده کرد. بنابراین، نگرانی‌های مرتبط با مقیاس‌پذیری، مشکلاتی را در پذیرش بلاکچین و کاربردهای عملی آن ایجاد می‌کند.
درک مقیاس‌پذیری بلاکچین
وقتی به دنبال چالش‌های مقیاس‌پذیری در بلاکچین هستید، باید درک روشنی از مقیاس‌پذیری آن داشته باشید. عوامل مختلفی که مقیاس‌پذیری بلاکچین را تعریف می‌کنند عبارتند از هزینه و ظرفیت، شبکه و توان عملیاتی؛ که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت.
هزینه و ظرفیت
فاکتور هزینه و ظرفیت در مقیاس‌پذیری مستلزم نیاز به ذخیره مقدار زیادی داده در بلاکچین است که باید داده‌ها را از بلوک پیدایش تا آخرین تراکنش‌ها ذخیره کرد. با این حال، هر گره در شبکه بلاکچین منابع و ظرفیت کافی برای ذخیره چنین حجم عظیمی از اطلاعات را ندارد.
شبکه‌سازی
در بلاکچین هر تراکنش میان تمام گره‌ها پخش می‌شود و متعاقباً یک بلوک هنگام استخراج دوباره، به همه گره‌ها منتقل می‌شود. بنابراین به این نکته پی می‌بریم که داشتن یک مکانیزم کارآمد و قابل اعتماد برای انتقال داده مهم است.
توان عملیاتی
یکی دیگر از جنبه‌های مهم در زمینه مشکل مقیاس‌پذیری بلاکچین به توان عملیاتی اشاره دارد که به زمان مورد نیاز برای تایید یک تراکنش و اندازه بلوک برای تراکنش مربوط می‌شود. با تراکنش‌های بیشتر، اندازه بلوک‌ها افزایش یافته و در نتیجه به منابع اضافی نیاز دارد.
عوامل موثر بر مقیاس‌پذیری در بلاکچین
عوامل مهمی که منجر به چالش مقیاس‌پذیری بلاکچین می‌شود چیست؟
چهار موضوع مهمی که بر مقیاس‌پذیری در بلاکچین تأثیر می‌گذارند شامل محدودیت‌ها، کارمزد تراکنش‌ها، اندازه بلوک و زمان پاسخ‌دهی می‌باشد.
محدودیت‌ها (Limitations)
مهمترین مسئله در مقیاس‌پذیری بلاکچین، محدودیت‌ها می‌باشد. در صورت پردازش تراکنش جدید، هر گره اطلاعات مربوط به تراکنش را در دفتر کل اضافه می‌کند. علاوه بر این، شبکه‌های بلاکچینی باید تمام داده‌ها را با دقت حفظ کنند تا از سطح اعتماد محافظت کنند. همچنین، بلاکچین نیز از نظر سخت افزاری با محدودیت‌هایی مواجه است. بیشتر مسائل مربوط به مشکلات مقیاس‌پذیری بلاکچین به دلیل محدودیت‌های سخت افزاری ایجاد می‌شود. در واقع با گسترش بیشتر شبکه بلاکچین، راه اندازی و نگهداری سخت افزار مورد نیاز برای گره‌های عملیاتی نسبتا دشوار است.
کارمزد تراکنش (Transaction Fees)
عامل مهم بعدی که منجر به چالش‌های بزرگ مقیاس‌پذیری در بلاکچین می‌شود، کارمزد بالای تراکنش‌ها است. محبوبیت روزافزون شبکه‌های بلاکچینی به دلیل تقاضا برای قدرت محاسباتی بالاتر برای استخراج، منجر به پیچیدگی‌های بیشتری در فرآیندهای اعتبارسنجی تراکنش‌ها شده است. کاربران باید برای تایید تراکنش‌های خود هزینه خاصی بپردازند. با گسترش مداوم شبکه‌های بلاکچین، کاربران مشتاق هستند تا برای تأیید تراکنش‌های خود هزینه تراکنش بیشتری بپردازند.
اندازه بلوک (Block Size)
این عامل یک جنبه قابل توجه برای درک اینکه چرا مقیاس‌پذیری برای بلاکچین یک مسئله است، می‌باشد. افزایش تعداد تراکنش‌ها در شبکه‌های بلاکچین منجر به فرآیندی زمان بر برای اجرای تراکنش‌ها می‌شود. به عنوان مثال، اندازه هر بلوک در شبکه بیت کوین در روزهای شروع ۱ مگابایت و تقریباً شامل ۲۰۲۰ تراکنش بود. از سوی دیگر، تعداد فزاینده تراکنش‌ها در شبکه منجر به افزایش اندازه بلوک شده و در نتیجه بر مقیاس‌پذیری تأثیر می‌گذارد.
زمان پاسخ دهی (Response Time)
تمام تراکنش‌ها در شبکه بلاکچین باید یک فرآیند اعتبار سنجی را طی کنند. به طور کلی، با توجه به تعداد تراکنش‌های موجود در صف، برای اعتبارسنجی شاید لازم باشد برای مدت‌طولانی منتظر بمانند. به عنوان مثال، برای ساخت یک بلوک جدید در شبکه بیت کوین تقریباً ۱۰ دقیقه زمان نیاز است. زمان انتظار برای اعتبارسنجی تراکنش در زمان‌های پر ترافیک افزایش می‌یابد. زمان پاسخ به طور مستقیم با کارمزد بالای تراکنش‌ها مرتبط است.
از عوامل اصلی که منجر به چالش مقیاس‌پذیری بلاکچین می‌شود، این است که افزایش تعداد تراکنش‌ها و کاربران قطعا برای شبکه‌های بلاکچینی مشکل ساز خواهد بود. اگر شبکه‌ها نتوانند از نظر ظرفیت برای پذیرش تراکنش‌ها و کاربران جدید گسترش یابند، خطرات زیادی از نظر امکانات برای پذیرش گسترده ایجاد می‌شود.
بنابراین، اخیرا جستجو برای راه حل‌های مقیاس‌پذیری بلاکچین به شدت افزایش یافته است.
آیا هنوز راه حلی داریم؟
احتمالات مقیاس‌پذیری بلاکچین
درک دقیق این موضوع که چرا مقیاس‌پذیری یک مسئله برای بلاکچین است، توجه را مستقیماً به راه‌حل‌های بالقوه جلب می‌کند. شبکه‌های بلاکچینی بدون مجوز مبتنی بر اثبات کار، می‌توانند در هر ثانیه تقریباً ۱۰ تراکنش را پردازش کنند. علاوه بر این، برخی اصلاحات فنی می‌تواند به بهبود توان عملیاتی تراکنش به تقریبا ۱۰۰ تراکنش در ثانیه کمک کند. مهم تر از همه، تغییرات فنی بر جنبه‌های امنیتی شبکه‌های بلاکچین باز و غیرمتمرکز تأثیری نخواهد گذاشت.
از سوی دیگر، شبکه‌های بلاکچینی دارای مجوز می‌توانند به عنوان پاسخی امیدوارکننده برای مشکل مقیاس‌پذیری بلاکچین عمل کنند. مکانیزم‌های اجماع در شبکه‌های بلاکچین مجاز نیز می‌توانند سرعت بهتری را ارائه دهند. در عین حال، این شبکه‌ها هیچ شفافیتی در مورد عدم تمرکز با اعتبارسنجی‌های از پیش تعیین‌شده که به طور مؤثر همه تراکنش‌ها و برنامه‌ها را کنترل می‌کنند، ارائه نمی‌کنند.
آیا امیدی به مقیاس‌پذیری بلاکچین وجود دارد؟
سه گانه مقیاس‌پذیری بلاکچین
درست زمانی که فکر کردید راه حل‌هایی برای مقیاس‌پذیری بلاکچین دارید، بلافاصله نگرانی مهم دیگری پدیدار می‌شود. قبل از اینکه پاسخ‌های قابل قبولی برای مسائل مربوط به مقیاس‌پذیری بلاکچین پیدا کنید، باید سه‌گانه مقیاس‌پذیری بلاکچین را درک کنید. اگر مقیاس‌پذیری از طریق شبکه دارای مجوز بهبود یابد، تمرکززدایی به خطر می‌افتد. سه‌گانه مقیاس‌پذیری مفهومی است که نشان می‌دهد شبکه‌های بلاکچین می‌توانند تنها دو مورد از سه ویژگی مهم تمرکز زدایی، امنیت و مقیاس‌پذیری را داشته باشند.
بیایید ارتباط بین سه مولفه متمایز در این سه‌گانه را درک کنیم تا راه‌حل‌های بهتری برای چالش مقیاس‌پذیری بلاکچین پیدا کنیم.
شبکه بلاکچین باید در مورد اعتبار تراکنش برای پرداخت آن به توافق برسد. زمان به توافق رسیدن در مورد سیستمی با تعداد شرکت کنندگان زیاد، ممکن است بیشتر باشد. بنابراین، به وضوح مشهود است که مقیاس‌پذیری با افزایش تمرکز زدایی کاهش می‌یابد. دو شبکه مختلف بلاکچینی مبتنی بر اثبات کار با سطوح غیرمتمرکز مشابه را تصور کرده و امنیت را به عنوان هش ریت در بلاکچین فرض کنید. در صورت هش ریت بالاتر، در کنار رشد چشمگیر مقیاس‌پذیری در امنیت، زمان تایید کمتری خواهید داشت. بنابراین، با ثابت بودن تمرکززدایی، می‌توانید یک رابطه مستقیم بین امنیت و مقیاس‌پذیری داشت.
در واقع، سه‌گانه مقیاس‌پذیری بلاکچین اساساً نشان می‌دهد که داشتن یک شبکه بلاکچین که تمرکززدایی، مقیاس‌پذیری و امنیت را به طور همزمان بهینه کند، دشوار است.
راه حل‌های امیدوارکننده برای مقیاس‌پذیری بلاکچین
چالش‌های مختلف برای مقیاس‌پذیری بلاکچین در کنار سه‌گانه مقیاس‌پذیری، بسیاری از موانع حیاتی را برای پذیرش بلاکچین ایجاد می‌کند. با این حال، میتوان با راه حل‌های زیر به چالش‌های مختلف مقیاس‌پذیری در بلاکچین پرداخت.
مکانیزم‌های اجماع بهتر
یکی از رایج ترین راه حل‌های توصیه شده برای چالش مقیاس‌پذیری بلاکچین، بهبود پروتکل‌های اجماع می‌باشد. شبکه‌های بلاکچین معروف مانند بیت کوین، در حال حاضر از پروتکل اجماع اثبات کار استفاده می‌کنند. اما حتی اگر مکانیزم اجماع اثبات کار امنیت قابل اعتمادی را ارائه دهد، بسیار کند است. بنابراین، بسیاری از شبکه‌های بلاکچین به دنبال مکانیزم اجماع اثبات سهام به عنوان راه حلی امیدوارکننده برای مسائل مقیاس‌پذیری بلاکچین هستند. در مکانیزم اجماع PoS، نیازی به ماینرها برای حل الگوریتم‌های رمزنگاری با استفاده از قدرت محاسباتی نیست. در مقابل، اجماع و تایید تراکنش‌ها را با استفاده از اعتبارسنج‌ها انجام می‌دهد. اتخاذ اجماع PoS می‌تواند ظرفیت شبکه‌های اتریوم را در کنار بهبود امنیت و تمرکززدایی به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش دهد.
شاردینگ
این روش یکی از راه حل‌های مقیاس‌پذیری درون زنجیره‌ای است. بر اساس پایگاه‌های داده توزیع شده، شاردینگ در حال حاضر یکی از راه حل‌های قابل توجه مقیاس بندی لایه ۱ برای شبکه‌های بلاکچین است. شاردینگ شامل تجزیه تراکنش‌ها به مجموعه داده‌های کوچکتر است که به آنها “شارد” گفته می‌شود و شبکه به طور همزمان شارد‌ها را پردازش می‌کند. با کمک شاردینگ، اطلاعات می‌تواند بین گره‌های مختلف تقسیم شده و در عین حال از ثبات اطلاعات اطمینان حاصل شود.
بلاکچین تو در تو
این روش در اصل یک زیرساخت شبکه غیرمتمرکز است که برای ایجاد پارامترهایی برای شبکه بلاکچین بزرگتر، از بلاکچین اصلی استفاده می‌کند. علاوه بر این، اجرای تراکنش‌ها را بر روی یک شبکه به هم پیوسته از زنجیره‌های ثانویه نیز تضمین می‌کند. “بلاکچین تو در تو” یکی از روش‌های امیدوارکننده در میان راه حل‌های لایه ۲ است که هدف آن حل مشکل مقیاس‌پذیری بلاکچین می‌باشد.
این راه حل‌ها در چه مرحله‌ای هستند؟
اگرچه راه حل‌های زیادی برای مقیاس‌پذیری بلاکچین وجود دارد، اما هنوز در مراحل آزمایشی هستند. کاملاً واضح است که مقیاس‌پذیری یک محدودیت بزرگ برای شبکه‌های بلاکچین است، توسعه دهندگان در تلاش هستند تا مشکل مقیاس‌پذیری را از دیدگاه‌های مختلف حل کنند. به عنوان مثال، افزایش اندازه بلوک می‌تواند مقیاس‌پذیری را افزایش دهد. در عین حال، افزودن یک لایه دیگر بر روی شبکه بلاکچین موجود با راه حل‌های لایه ۲ نیز یک راه حل امیدوارکننده برای مقیاس‌پذیری است.
جمع‌بندی
به نظر می‌رسد آینده بلاکچین با امکان سنجی کاربردهای آن در بخش‌های مختلف کاملاً روشن باشد. با این حال با افزایش تعداد کاربران، نیاز به شبکه‌های بلاکچین بزرگتر بیشتر حس می‌شود. محدودیت‌های سخت‌افزار و همچنین شبکه بلاکچین، افزایش کارمزد تراکنش‌ها و اندازه بلوک در کنار زمان تکمیل تراکنش بر مقیاس‌پذیری تأثیر می‌گذارد. علاوه بر این، مقیاس‌پذیری بلاکچین باید با نگرانی‌های مربوط به مقیاس‌پذیری سه گانه نیز مقابله کند. با این حال، در دسترس بودن راه‌حل‌های خاص برای حل مشکلات مقیاس‌پذیری بلاکچین، چشم‌انداز امیدوارکننده‌ای را ارائه می‌دهد. در درازمدت، باید به‌طور جامع راه‌حل‌هایی برای مقیاس‌پذیری بلاکچین با تأکید بر حل همه مسائل مقیاس‌پذیری توسعه یابد.
