مقیاس‌پذیری در بلاکچین چیست؟

از مقیاس پذیری چه میدانید؟ در حال حاضر بزرگترین مشکل شبکه های بلاکچینی که تا حدودی جلوی رشد و گسترش آنها را گرفته همین موضوع مقیاس پذیر نبودن آنها است.

شما نیز به عنوان یک سرمایه گذار یا علاقه مند به مباحث رمز ارز، ممکن است نام این اصطلاح را شنیده باشید. اگر میخواهید درباره این موضوع اطلاعات بیشتری به دست بیاورید، پیشنهاد ما این است که تا انتهای این مطلب همراه ما بمانید.

مقیاس پذیری چیست؟

Scalability یا مقیاس پذیری نشان دهنده میزان توانایی یک سیستم است؛ درست در زمانی که میزان تقاضا بر روی شبکه آن افزایش مییابد.

معمولا شبکه های بلاکچینی در برابر حجم بالای داده مقیاس پذیر نیستند و عملکرد ضعیفی دارند. درحال حاضر شبکه های بلاکچینی نسبت به Scalability توان متفاوتی دارند. بر اساس متر و معیارهای فعلی برخی از آنها را میتوان تا حدودی مقیاس پذیر دانست. سیستم های بلاکچینی میتوانند با ایجاد تغییرات در ویژگی ها و سیستم اجماع خود سرعت پردازش تراکنش ها را افزایش دهند. TPS یا تراکنش بر ثانیه معیاری است که این سیستم با آن سنجیده خواهد شد.

مقیاس پذیری باید برای ما مهم باشد؟

بلاکچین های مختلف برای رشد خود ناگریز هستند که این موضوع را مهم بدانند و به آن توجه کنند. آنها اگر بخواهند توان عملیاتی بالاتری را تجربه کنند باید Scalability خود را افزایش دهند. چنین بلاکچین هایی حتی کمتر در خطر هستند. اگر عملکرد یک بلاکچین به سبب افزایش میزان استفاده کاهش پیدا کند یعنی که آن بلاکچین مقیاس پذیر نیست.

از مثلث مقیاس پذیری (مثلث بلاکچین) چه میدانید؟

در بلاکچین ما یک مثلث مهم داریم که Scalability نیز یکی از ضلع های آن است. دو ضلع دیگر این مثلث امنیت و تمرکززدایی هستند. در این مثلث ما انواع تضادها را تجربه میکنیم.

در یک نمونه ای که به موضوع ما مربوط می شود؛ مقیاس پذیر کردن یک شبکه از تمرکززدایی و امنیت شبکه میکاهد. در عین حال تنها موضوعی که میتواند بلاکچین ها را در برابر سیستم های متمرکز و سنتی سرپا نگه دارد مقیاس پذیر بودن آنها است.
بزرگترین سوال در همین نقطه این است که آیا میتوان یک شبکه را تا حد زیادی مقیاس پذیر کرد، به گونه ای که امنیت و تمرکززدایی آن دچار اختلال نشود؟

چه عواملی بر مقیاس پذیری در یک بلاکچین تاثیر خواهند گذاشت؟

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

محدودیت های سخت افزاری شاید مهم ترین عامل در مقیاس پذیربودن یک بلاکچین باشند. زمانی که بار شبکه افزایش پیدا کند، نودهای شبکه به سخت افزار قویتری احتیاج پیدا خواهند کرد. همین مسئله راه اندازی و نگهداری از یک بلاکچین را بسیار سخت میکند.

• هزینه های تراکنش

هزینه یا کارمزد بالای تراکنش در هنگام شلوغی شبکه یکی دیگر از عوامل مهم و تاثیرگذار است. بسیاری از کاربران ترجیح می دهند که با پرداخت مبلغ بالاتری برای کارمزد زمان کمتری را در شبکه برای تراکنش خود منتظر بمانند.

• ابعاد بلاک

مورد بعدی که باید در موضوع Scalability بسیار به آن توجه کنیم، ابعاد و اندازه بلاک است. زمانی که تراکنش های یک شبکه افزایش پیدا می کنند ابعاد بلاک نیز باید تغییر کند. اگر چنین اتفاقی نیفتد و با افزایش تقاضا اندازه بلاک ثابت بماند، ما باید مدت زمان بیشتری برای انجام یک تراکنش منتظر بمانیم.

• زمان پاسخگویی

فرایند اعتبارسنجی فرایندی است که همه تراکنش ها در یک سیستم بلاکچینی باید از آن گذر کنند. این فرایند در زمان شلوغی شبکه بیشتر طول می کشد و همه تراکنش ها در صف تایید آن هستند.

بررسی ساختار سه بخشی مقیاس پذیری

Scalability دارای ساختاری 3 بخشی است که از اجرا، ذخیره سازی و اجماع تشکیل می شود. در ادامه بررسی خواهیم کرد که هر کدام از آنها چه نقشی دارند و برای چه کاری هستند.

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. 

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

در این لایه نیز میتوان از روش های مقیاس پذیر کردن عمودی نودهای بلاکچین، شاردینگ داده روی بلاکچین‌های لایه اول، فشرده‌کردن ذخیره‌سازی داده‌های درون زنجیره ای به وسیله بلاکچین‌های ماژولار، ذخیره‌سازی برون زنجیرهای دیتا در بلاکچین‌های ماژولار، غربال داده و اجاره وضعیت استفاده کرد.

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:

• کاهش پهنای باند شبکه
• افزایش زمان لتنسی شبکه
• افزایش ظرفیت لایه اجرا و ذخیره‌سازی
• افزایش هزینه امنیت

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.

آینده مسئله مقیاس پذیری به چه شکل خواهد بود؟

مقیاس پذیری در حال حاضر در مرحله هیجان انگیزی قرار دارد. امروز بسیاری از شرکت ها درحال تست و آزمایش روش های جدید هستند تا بتوانند با استفاده از آنها چنین مشکلی را از سر راه خود بردارند.

روش هایی که تاکنون معرفی شده و ما نیز در مقاله از آنها صحبت کردیم حاصل همین تلاش ها است. بلاکچین در صورت حل چنین مشکلی میتواند آینده پایداری را تجربه کند برای استفاده های مختلف در دسترس همگان قرار بگیرد.مهم ترین چالش در زمینه مقیاس پذیری این است که نباید به دیگر اجزای بلاکچین آسیب برسد و همه ضلع ها باید در راستای هم رشد کنند.

جمع بندی
در این مقاله از مقیاس پذیری و روشهای انجام آن صحبت کردیم. یکی از مشکلات جدی سیستمهای بلاکچینی بحث Scalability یا مقیاس پذیر بودن است.

این اصطلاح به معنی آن است که یک شبکه نباید با افزایش درخواست تراکنش دچار کندی و اشکال شود. درحال حاضر میشود این مورد را در 3 لایه اجرا، ذخیره سازی و اجماع پیاده کرد. حل این مشکل تا حد زیادی به دیگر قسمت های یک ساختار بلاکچینی یعنی امنیت و تمرکززدایی مربوط می شود. هر چقدر که سیستم مقیاس پذیری داشته باشیم به همان میزان از امنیت و تمرکززدایی آن کاسته خواهد شد.

در حال حاضر تلاش بر این است که بدون کاهش دو مورد ذکر شده بتوان یک بلاکچین را مقیاس پذیر کرد. ممنونیم که تا انتهای مقاله همراه ما بودید. امیدواریم از مطالب گفته شده بیشترین استفاده را کرده باشید.