مقیاس‌پذیری در بلاکچین چیست؟

از مقیاس‌پذیری (Scalability) چه می‌دانید؟ اگر بخواهم خیلی ساده و کاربردی بگویم، یکی از مهم‌ترین دلایلی که هنوز جلوی رشد «بلاکچین‌ها در مقیاس جهانی» را گرفته، همین موضوع مقیاس‌پذیر نبودن بسیاری از شبکه‌هاست. مقیاس‌پذیری در بلاکچین یعنی توان شبکه برای پردازش تعداد بیشتری تراکنش، بدون افزایش شدید کارمزد، تأخیر یا کاهش امنیت.

اگر شما سرمایه‌گذار، تریدر یا علاقه‌مند به کریپتو باشید، احتمالاً بارها با عبارت‌هایی مثل TPS، شلوغی شبکه، کارمزد بالا، کند شدن تراکنش‌ها برخورد کرده‌اید. همه‌ی این‌ها مستقیم یا غیرمستقیم به مقیاس‌پذیری مربوط می‌شوند. اگر می‌خواهید دقیق بدانید مقیاس‌پذیری در بلاکچین چیست، چرا مهم است، و چه راه‌حل‌هایی برای آن وجود دارد، تا انتهای این مطلب همراه باشید.

مقیاس پذیری چیست؟

Scalability یا مقیاس‌پذیری یعنی یک سیستم تا چه اندازه می‌تواند با افزایش تقاضا و کاربران همچنان عملکرد پایدار و قابل‌قبول داشته باشد.

در عمل، بسیاری از بلاکچین‌ها وقتی حجم استفاده بالا می‌رود، با افت عملکرد مواجه می‌شوند: تراکنش‌ها دیرتر تأیید می‌شوند، صف تراکنش شکل می‌گیرد و کارمزدها بالا می‌رود. شبکه‌های بلاکچینی از نظر مقیاس‌پذیری یکسان نیستند. برخی به‌واسطه معماری، پارامترهای شبکه یا مدل اجماع، عملکرد بهتری دارند. برای سنجش مقیاس‌پذیری معمولاً به شاخص‌هایی مثل TPS (تراکنش بر ثانیه)، زمان نهایی‌شدن (Finality) و هزینه تراکنش توجه می‌شود.

نکته مهم برای تریدرها: فقط TPS مهم نیست؛ شبکه‌ای که TPS بالاتری دارد ولی در شلوغی، نهایی‌شدن تراکنش یا هزینه‌اش غیرقابل‌پیش‌بینی شود، برای معامله‌گر ریسک عملیاتی ایجاد می‌کند.

چرا TPS به‌تنهایی معیار مناسبی برای مقیاس‌پذیری نیست؟

بسیاری از منابع، مقیاس‌پذیری بلاکچین را صرفاً با TPS (تعداد تراکنش بر ثانیه) می‌سنجند، اما در عمل این معیار به‌تنهایی تصویر دقیقی از عملکرد واقعی شبکه ارائه نمی‌دهد. یک بلاکچین ممکن است روی کاغذ TPS بالایی داشته باشد، اما در شرایط شلوغی شبکه:

• تراکنش‌ها دیر نهایی شوند
• کارمزدها به‌صورت غیرقابل‌پیش‌بینی افزایش پیدا کنند
• یا تأخیر شبکه (Latency) تجربه کاربری را مختل کند

به همین دلیل، برای ارزیابی واقعی مقیاس‌پذیری باید علاوه بر TPS، این عوامل را هم در نظر گرفت:

• • Finality: چه مدت طول می‌کشد تا تراکنش واقعاً نهایی شود؟
  • Latency: پاسخ شبکه در شرایط واقعی چقدر سریع است؟
  • Transaction Fees: آیا کارمزدها در شلوغی قابل کنترل و منطقی باقی می‌مانند؟
  • پایداری در شلوغی: آیا شبکه در شرایط استرس (Market Spike) همچنان قابل استفاده می‌ماند؟

مقیاس پذیری باید برای ما مهم باشد؟

بلاکچین‌ها اگر می‌خواهند رشد کنند، ناچارند این موضوع را جدی بگیرند. چون وقتی استفاده از شبکه بالا می‌رود، اگر شبکه نتواند خودش را تطبیق بدهد، نتیجه معمولاً یکی از این‌هاست: کندی، کارمزد بالا، تجربه کاربری ضعیف.

به زبان ساده:
اگر با افزایش کاربران و تراکنش‌ها، عملکرد بلاکچین افت کند، یعنی آن شبکه مقیاس‌پذیر نیست.

مقیاس‌پذیری در عمل چه مشکلی برای کاربران ایجاد می‌کند؟

برای بسیاری از کاربران، مقیاس‌پذیری یک مفهوم تئوریک به نظر می‌رسد، اما اثر آن کاملاً عملی و ملموس است.

وقتی یک بلاکچین مقیاس‌پذیر نباشد:

• تراکنش‌ها در صف تأیید باقی می‌مانند
• کارمزدها ناگهان افزایش پیدا می‌کند
• اجرای قراردادهای هوشمند با تأخیر انجام می‌شود

برای تریدرها این یعنی:

• از دست رفتن فرصت ورود یا خروج
• اسلیپیج بالاتر
• افزایش ریسک در معاملات سریع یا آربیتراژ

و برای کاربران دیفای:

• لیکوئید شدن دیرهنگام
• هزینه‌های پیش‌بینی‌نشده
• تجربه کاربری ضعیف در زمان شلوغی بازار

به همین دلیل است که مقیاس‌پذیری، فقط یک ویژگی فنی نیست؛ بلکه مستقیماً روی سود، ریسک و تجربه واقعی کاربران اثر می‌گذارد.

از مثلث مقیاس‌پذیری (مثلث بلاکچین) چه می‌دانید؟

در بلاکچین یک مفهوم مهم داریم به نام تریلما (Blockchain Trilemma):

سه ضلع این مثلث عبارت‌اند از مقیاس‌پذیری، امنیت و تمرکززدایی. ایده اصلی این است که به‌صورت کلاسیک، بهبود شدید یکی از این اضلاع معمولاً هزینه‌ای روی دو ضلع دیگر دارد.

مثلاً در سناریوهای رایج:

• افزایش مقیاس‌پذیری می‌تواند فشار سخت‌افزاری را بالا ببرد و تمرکززدایی را کمتر کند
• یا برای بالا بردن سرعت، ممکن است بخشی از فرضیات امنیتی تغییر کند

سؤال کلیدی همین‌جاست:

آیا می‌توان شبکه‌ای ساخت که هم مقیاس‌پذیر باشد، هم امن، هم واقعاً غیرمتمرکز؟
پاسخ صنعت در سال‌های اخیر بیشتر به سمت راه‌حل‌های لایه دوم (Rollups) و معماری ماژولار رفته است.

چه عواملی بر مقیاس‌پذیری در یک بلاکچین تأثیر می‌گذارند؟

به طور کلی ما 4 فاکتور برای این موضوع داریم که شامل:

• Limitations (محدودیت‌ها)
• Transaction Fees (هزینه های تراکنش)
• Block Size (ابعاد بلاک)
• Response Time (زمان پاسخگویی)

در ادامه هر یک از آنها را به طور مختصر توضیح خواهیم.

• محدودیت ها

محدودیت‌های سخت‌افزاری از مهم‌ترین عوامل مقیاس‌پذیری هستند. وقتی بار شبکه بالا می‌رود، نودها برای همگام ماندن، CPU/RAM/Storage/Network قوی‌تر می‌خواهند. نتیجه‌ی طبیعی این روند می‌تواند کاهش تعداد نودهای مستقل و در نهایت کاهش تمرکززدایی باشد.

• هزینه های تراکنش

در زمان شلوغی، رقابت برای وارد شدن به بلاک بعدی شدید می‌شود و کارمزد بالا می‌رود. بسیاری از کاربران برای سریع‌تر تأیید شدن، کارمزد بیشتری می‌پردازند. این موضوع تجربه کاربری را خراب می‌کند و حتی برخی کاربردهای روزمره (پرداخت‌های کوچک) را غیر اقتصادی می‌کند.

• ابعاد بلاک

هرچه بلاک بزرگ‌تر باشد، داده بیشتری در هر بلاک جا می‌شود و ظرفیت شبکه افزایش می‌یابد. اما بلاک بزرگ‌تر یعنی داده بیشتر برای دانلود/اعتبارسنجی/ذخیره؛ و این هم می‌تواند فشار سخت‌افزاری ایجاد کند و تمرکززدایی را تهدید کند.

• زمان پاسخگویی

اعتبارسنجی و نهایی‌سازی تراکنش‌ها در شلوغی طولانی‌تر می‌شود و تراکنش‌ها در صف می‌مانند. برای تریدرها، این یعنی ریسک از دست رفتن فرصت، اسلیپیج و شکست در آربیتراژ.

بررسی ساختار سه بخشی مقیاس پذیری

مقیاس‌پذیری را می‌توان در سه بخش اصلی بررسی کرد:

• اجرا (Execution)
• ذخیره‌سازی (Storage)
• اجماع (Consensus)

بخش اول: اجرا در بلاکچین

Blockchain Execution یا اجرا همان محاسباتی است که برای هر تراکنش باید انجام شود. اجرا در تراکنش به طور کلی به معنی بررسی اعتبار یک تراکنش شامل موجودی توکن ها و اعتبارسنجی امضاها و اجرای منطق درون زنجیره ای برای تغییر وضعیت است.

تغییر در وضعیت مربوط به زمانی است که Full Nodeها یا تمامی گره های کامل نسخه کپی دفترکل خود را به روز کرده و جا را برای اطلاعات جدید باز میکنند. اطلاعات جدید عموما شامل کدهای آپدیت شده در قراردادهای هوشمند، انتقال توکن و ذخیره سازی داده های مختلف است.

اگر بخواهیم موضوع مقیاس پذیر بودن لایه اجرا را بررسی کنیم باید بگوییم که در این بخش بزرگترین چالش افزایش میزان محاسبه بدون ارتقا ملزومات سخت افزاری برای گره های کامل است.

برای مقیاس پذیری در لایه اجرا چه روش هایی داریم؟

به طور کلی دارای 5 روش برای مقیاس پذیرکردن این لایه هستیم. این 5 روش عبارت‌اند از:

• استفاده از هاردفورک: در این روش ساختار بنیادین شبکه در دست تغییر قرار میگیرد.
• افزایش عمودی قدرت شبکه و سخت‌افزاری ولیدیتورها: در این رویکرد قدرت سخت افزار شبکه ارتقا خواهد یافت.
• افزایش افقی قدرت شبکه به وسیله اکوسیستم‌های چند زنجیره‌ای: در این روش از چند زنجیره جانبی یا بلاکچین مستقل کمک گرفته می شود. این روش جایگزینی برای مقیاس پذیری عمودی است. 
• افزایش افقی قدرت شبکه به وسیله طریق شاردینگ لایه اجرا: در این روش هر شارد به عنوان یک بلاکچین مستقل عمل میکند و بسیاری از بلاکچین ها به صورت موازی حرکت خود را انجام خواهند داد. به لحاظ ساختاری این مدل بسیار به روش چند زنجیره ای شباهت دارد. 
• افزایش افقی قدرت شبکه به وسیله ساختار ماژولار: در این روش معماری بلاکچین به چند بخش تقسیم میشود. رول‌آپ‌ها رایج ترین نوع معماری برای این سیستم در بلاکچین ها هستند. 

بخش دوم: ذخیره سازی در بلاکچین

Blockchain Storage یا ذخیره سازی مربوط به زمانی است که گره های کامل ذخیره می شوند. این گره ها وظیفه نگهداری از نسخه کپی دفترکل را دارند. تمامی بلاکچین ها میتوانند بر اساس دو مدل Historical Data و Global State ذخیره سازی خود را به اتمام برسانند. اما آنها دقیقا چه الگوریتم هایی هستند؟

• Historical Data: تمام داده های خام بلاک و تراکنش ها داده های تاریخی محسوب می شوند. در یک بلاکچین معمولا نیازی نیست به این اطلاعات دسترسی سریعی داشته باشیم. به همین علت تنها یک نهاد ماموریت استخراج این اطلاعات را به عهده می گیرید و در صورت نیاز در اختیار بقیه قرار می دهد. 
• Global State: گلوبال استیت یک پایگاه داده لازم برای اعتبارسنجی تراکنش ها است. وضعیت شبکه را در یک ساختار درخت مانند ذخیره می کنند و تغییرات نیز توسط یک نود سریع اعمال خواهد شد. چراکه تنها همان نود به این ساختار دسترسی دارد. 

چرا رشد State (State Bloat) به یک چالش جدی تبدیل شده است؟

یکی از موضوعاتی که کمتر به آن پرداخته می‌شود، رشد وضعیت شبکه (State Growth یا State Bloat) است. با افزایش تعداد کاربران، قراردادهای هوشمند و تراکنش‌ها:

• حجم داده‌ای که Full Nodeها باید نگهداری کنند بیشتر می‌شود
• راه‌اندازی و نگهداری نود هزینه‌برتر می‌شود
• تعداد نودهای مستقل کاهش پیدا می‌کند

در نتیجه، اگر مدیریت نشود:

مقیاس‌پذیری بالا می‌رود، اما تمرکززدایی کاهش پیدا می‌کند

به همین دلیل، بسیاری از بلاکچین‌های جدید روی روش‌هایی مثل فشرده‌سازی داده، حذف داده‌های غیرضروری (Pruning) و تفکیک وظایف ذخیره‌سازی تمرکز کرده‌اند.

برای مقیاس پذیری در لایه ذخیره سازی چه روش هایی داریم؟

رویکردها معمولاً شامل این‌ها می‌شوند:

• ارتقای عمودی نودها
• شاردینگ داده در لایه اول
• فشرده‌سازی و بهینه‌سازی داده‌های درون‌زنجیره‌ای
• ذخیره‌سازی برون‌زنجیره‌ای در معماری‌های ماژولار
• تکنیک‌هایی مثل pruning / data availability در طراحی‌های جدیدتر

بخش سوم: اجماع در بلاکچین

Blockchain Consensus یا اجماع روشی است که نودهای یک شبکه در آن درباره وضعیت بلاکچین با یکدیگر به توافق میرسند. چنین روشی برای این موضوع به میان آمده که:

• هزینه های ارتباطی را کاهش دهد
• میزان تمرکززدایی را بالا ببرد
• از زمان نهایی شدن تراکنش بکاهد
• سرعت تسویه را بهبود ببخشد

مهمترین موضوعی که باید در مقیاس پذیر کردن لایه اجماع مورد توجه قرار داد این است که چگونه باید روشی پایدار، دقیق و قابل پیش بینی خلق کرد که بتواند تراکنش ها را در مرحله نهایی با سرعت بیشتر، ارزانتر و بدون نیاز به اعتماد به تایید برساند.

برای مقیاس پذیری در لایه اجماع چه روش هایی داریم؟

در این بخش ما باید علاوه بر سرعت به امنیت و ثبات شبکه نیز توجه کنیم. چهار روش کلی برای مقیاس پذیر کردن این بخش وجود دارد:

• بهینه‌سازی ارتباطات شبکه (کاهش بار پهنای باند)
• مدیریت تأخیر شبکه و انتشار بلاک
• افزایش ظرفیت اجرا و ذخیره‌سازی (چون اجماع تنها بخشی از معادله است)
• افزایش هزینه امنیت (برای حفظ امنیت در مقیاس بالاتر)

مکانیزم های اجماع پذیر نیز آخرین راه برای مقیاس پذیر کردن یک شبکه است. آنها توسط الگوریتم هایی طراحی شده اند که توانایی افزایش توان عملیاتی و تسریع انجام تراکنش ها را دارند.

نقش Data Availability در مقیاس‌پذیری بلاکچین

به بیان ساده، Data Availability تضمین می‌کند که حتی در معماری‌های لایه دوم، هیچ داده‌ای پنهان یا غیرقابل بررسی نباشد. در معماری‌های جدید بلاکچینی، تمرکز فقط روی اجرای تراکنش‌ها نیست؛ بلکه دسترسی‌پذیری داده (Data Availability) به یکی از مهم‌ترین موضوعات تبدیل شده است. حتی اگر اجرای تراکنش‌ها به لایه دوم منتقل شود:

• داده‌های تراکنش باید در دسترس و قابل بررسی باشند
• کاربران و نودها باید بتوانند صحت اطلاعات را تأیید کنند

به همین دلیل، بسیاری از پروژه‌ها به سمت معماری ماژولار حرکت کرده‌اند؛ جایی که اجرا، ذخیره‌سازی و اجماع از هم جدا می‌شوند تا هر بخش به‌صورت بهینه مقیاس‌پذیر شود.

راه‌حل‌های اصلی مقیاس‌پذیری بلاکچین به زبان ساده

اگر بخواهیم بدون ورود به جزئیات فنی، راه‌حل‌های اصلی مقیاس‌پذیری را خلاصه کنیم، می‌توان آن‌ها را این‌گونه دید:

• بزرگ‌تر کردن ظرفیت شبکه: افزایش اندازه بلاک یا بهینه‌سازی پردازش
• پردازش خارج از زنجیره: استفاده از لایه دوم و رول‌آپ‌ها
• پردازش موازی: شاردینگ و تقسیم بار بین بخش‌های مختلف شبکه
• تقسیم بار بین زنجیره‌ها: سایدچین‌ها و اکوسیستم‌های چندزنجیره‌ای
• تفکیک وظایف شبکه: معماری ماژولار برای اجرا، اجماع و ذخیره‌سازی

هیچ‌کدام از این راه‌حل‌ها به‌تنهایی کامل نیستند و معمولاً ترکیبی از آن‌ها استفاده می‌شود.

آینده مسئله مقیاس پذیری به چه شکل خواهد بود؟

مقیاس‌پذیری امروز در یکی از جذاب‌ترین مراحل خودش قرار دارد. صنعت به‌جای «فقط بزرگ کردن یک زنجیره»، به سمت ترکیبی از این ایده‌ها حرکت کرده:

• راه‌حل‌های لایه دوم
• تفکیک وظایف شبکه (Modular)
• تمرکز روی Data Availability برای ارزان‌تر شدن مقیاس‌پذیری

نکته مهم این است که حل مقیاس‌پذیری نباید به امنیت و تمرکززدایی ضربه جدی بزند؛ یعنی هر سه ضلع مثلث باید هم‌جهت رشد کنند.

چه زمانی مقیاس‌پذیری برای شما اهمیت بیشتری دارد؟

مقیاس‌پذیری برای همه مهم است، اما در برخی شرایط حیاتی می‌شود:

• اگر تریدر فعال هستید → سرعت و کارمزد مستقیماً روی سود شما اثر می‌گذارد.
• اگر در دیفای فعالیت می‌کنید → تأخیر و Finality می‌تواند ریسک مالی ایجاد کند.
• اگر انتقال بین‌المللی انجام می‌دهید → پایداری شبکه از TPS مهم‌تر است.
• اگر توسعه‌دهنده هستید → هزینه و پیش‌بینی‌پذیری شبکه تعیین‌کننده است.

اگر در انتخاب شبکه یا پروژه بلاکچینی مردد هستید، بررسی مقیاس‌پذیری یکی از مهم‌ترین معیارهای تصمیم‌گیری شماست.

جمع بندی

در این مقاله درباره مقیاس‌پذیری و روش‌های بهبود آن صحبت کردیم. Scalability یکی از جدی‌ترین چالش‌های بلاکچین‌هاست و به زبان ساده یعنی شبکه با افزایش تقاضا، نباید کند و غیرقابل‌استفاده شود.

مقیاس‌پذیری را می‌توان در سه لایه اجرا، ذخیره‌سازی و اجماع بررسی و بهینه کرد. اما همان‌طور که گفتیم، این موضوع به دو جزء مهم دیگر یعنی امنیت و تمرکززدایی گره خورده است (تریلما). مسیر آینده هم نشان می‌دهد راه‌حل‌های هوشمندانه‌تر، بیشتر به سمت معماری‌های جدید و چندلایه حرکت می‌کنند.